CN108246071B - 一种可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其包括气气换热器、吸收液储存罐、旋转喷雾器、烟气混合室、可调喉口文丘里管、喷淋塔，烟气混合室设置在可调喉口文丘里管入口处，可调喉口文丘里管出口与喷淋塔连通，旋转喷雾器设置在烟气混合室入口处，吸收液储存罐通过旋转喷雾器与烟气混合室连通，气气换热器通过管道与烟气混合室连通，氧气调节室设置在气气换热器与烟气混合室之间的管道上，喷淋塔顶端的烟气出口通过气气换热器与烟囱连通，喷淋塔底部设置有吸收液排放口；该装置同时脱硫脱硝，工艺流程短，设备简单，且文丘里喉管可调，提高烟气处理效率。
Description
技术领域
本发明专利涉及大气污染控制领域，具体涉及一种可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置。
背景技术
脱硫脱硝一体化技术因工艺设备结构紧凑，投资和运行费用低，已成为烟气净化的发展趋势。目前，脱硫脱硝一体化技术主要有：固相吸收/再生脱硫脱硝技术，如活性炭法、CuO法等，其中吸收剂再生后，物化性能下降，影响脱硫脱硝效率；气固催化脱硫脱硝技术，如SNRB法、CFB工艺等，其脱硫率、脱硝率较低，运行稳定性较差；吸收剂喷射脱硫脱硝技术，如尿素法、干式一体化NOx/SO2技术，该技术烟气停留时间较长，且脱硫脱硝率较低，只有70％～80％；湿法烟气脱硫脱硝技术，如氯酸法、湿式络合吸收工艺等，该工艺可产生废酸，对设备腐蚀性较强；高能电子活化氧化技术，如EBA法、PPCP法等，该技术产生的平均电子能量不高，活性粒子浓度满足不了实际脱硫脱硝的需求。
强电离放电过程中能产生平均电子能量高达10eV的高能电子（5～20eV），足够烟气中的大部分O2、N2、H2O等气体分子离解电离并行成高浓度的·OH、·O、HO2·、O3等活性粒子，可快速将烟气中的SO2、NOx直接氧化成H2SO4、HNO3。但目前该技术还不够成熟，对烟气净化方面研究较少，并且无工业化应用。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种运行稳定、高效脱硫脱硝的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置；
可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置包括气气换热器、吸收液储存罐、旋转喷雾器、烟气混合室、可调喉口文丘里管、喷淋塔，烟气混合室设置在可调喉口文丘里管入口处，可调喉口文丘里管出口与喷淋塔连通，旋转喷雾器设置在烟气混合室入口处，吸收液储存罐通过旋转喷雾器与烟气混合室连通，气气换热器通过管道与烟气混合室连通，氧气调节室设置在气气换热器与烟气混合室之间的管道上，喷淋塔顶端的烟气出口通过气气换热器与烟囱连通，喷淋塔底部设置有吸收液排放口。
所述可调喉口文丘里管是在文丘里管喉管处设置有由2个调节阀、2个挡板、支架、一个以上的放电电极、一个以上的介质阻挡层，放电电极、介质阻挡层通过支架交替固定在喉管中心处，放电电极与电源连接，2个挡板通过调节阀相对设置在喉管管壁上的挡板槽中，喉管管壁厚50～80 mm，挡板槽深度是40～60 mm，挡板为弧形板，挡板厚度等于挡板槽深度，文丘里管管体为碳钢材料，内侧刷涂玻璃鳞片涂料，管体接地。
所述喷淋塔内设置有喷头，喷头下方设置有除雾器。
所述可调喉口文丘里管喉管内径0.5～0.8 m，喉管长度1～2 m。
所述喉管中心处放电电极为棒状或管状电极，其余放电电极为管状电极，电极表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度0.5～1 mm。
所述介质阻挡层为表面喷涂α-Al2O3的陶瓷管、石英管、聚四氟乙烯管或聚丙烯管，涂层厚度0.5～1 mm。
所述放电电极与介质阻挡层之间的间隙为20～30 mm。
所述氧气调节室调节烟气氧含量为6～10%。
所述吸收液为水、海水或质量浓度10～20%的氨水，由旋转喷雾器雾化吸收液，其中雾状吸收液在混合烟气中体积含量为10～30%。
所述进入可调喉口文丘里管的混合烟气流量为1～3×104 m3/h。
所述放电电极供电方式为交流电，电压5～10 kV，频率6～8 kHz。
所述喷淋塔中喷淋液可采用水、钠基吸收液、氨基吸收液或海水，喷淋量为20～40m3/h；钠基吸收液为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠或亚硫酸钠等；氨基吸收液为氨水、硫酸铵或尿素等。
除尘后的烟气通过风机进入脱硫脱硝***，烟气首先经过气气换热器降温，调节氧含量后，混合气体进入烟气混合室与雾状吸收液在烟气混合室混合后，混合烟气通过可调喉口文丘里管，在介质阻挡强电离放电作用下，混合烟气发生电离，产生高浓度活性粒子（·OH、·O、HO2·、O3等），快速氧化去除SO2、NOx；处理后的烟气进入喷淋塔，在除雾器上酸雾微粒或盐颗粒被捕集，由于重力及淋洗作用流入吸收液排放口，净化后的烟气则经气气换热器升温排入烟囱；淋洗液处理后可分离出酸、铵盐类等物质，剩余淋洗液回用进入喷淋***。
本发明的有益效果在于：
（1）介质阻挡强电离放电技术对烟气进行高效脱硫脱硝，设备简单，工艺流程短；
（2）吸收液可随烟气质量、地理条件变换，且副产品能得到有效处置；
（3）文丘里管管径可调，在烟气浓度低、流速较小时，缩小喉管管径，增大混合烟气流速，提高烟气处理效率，同时喉管管径缩小导致放电间隙减小，可降低放电电压，减小设备能耗。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为可调喉口文丘里管部分结构示意图；
图3为可调喉口文丘里管喉管剖面图。
图4为可调喉口文丘里管喉管管径缩小结构示意图；
图5为喷淋塔结构示意图；
图中：1-风机；2-气气换热器；3-氧气调节室；4-输送管；5-吸收液储存罐；6-旋转喷雾器；7-烟气混合室；8-可调喉口文丘里管；9-喷淋塔；10-烟气出口；11-吸收液排放口；12-烟囱；13-调节阀；14-挡板；15-支架；16-挡板槽；17-放电电极；18-介质阻挡层；19-喷头；20-除雾器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1-5所示，可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置包括气气换热器2、吸收液储存罐5、旋转喷雾器6、烟气混合室7、可调喉口文丘里管8、喷淋塔9，烟气混合室7设置在可调喉口文丘里管8入口处，可调喉口文丘里管8出口与喷淋塔9连通，旋转喷雾器6设置在烟气混合室7入口处，吸收液储存罐5通过输送管4、旋转喷雾器6与烟气混合室7连通，气气换热器2通过管道与烟气混合室7连通，氧气调节室3设置在气气换热器2与烟气混合室7之间的管道上，喷淋塔9顶端的烟气出口10通过气气换热器2与烟囱12连通，喷淋塔9底部设置有吸收液排放口11，喷淋塔9内设置有喷头19，喷头下方设置有除雾器20；可调喉口文丘里管8是在文丘里管喉管处设置有由2个调节阀13、2个挡板14、支架15、2个放电电极17、2个介质阻挡层18，放电电极17、介质阻挡层18通过支架15交替固定在喉管中心处，放电电极与介质阻挡层之间的间隙为25 mm；中心处放电电极为棒状电极，其余放电电极为管状电极，电极表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度0.5 mm；介质阻挡层18为表面喷涂α-Al2O3的陶瓷管，涂层厚度0.5 mm；放电电极与电源连接，2个挡板14通过调节阀13相对设置在喉管管壁上的挡板槽16中，喉管管壁厚50 mm，挡板槽深度是40 mm，挡板为弧形板，圆心角为140°，挡板14厚度等于挡板槽深度，文丘里管管体为碳钢材料，内侧刷涂玻璃鳞片涂料，管体接地，可调喉口文丘里管喉管内径0.6 m，喉管长度1.5 m。
除尘后的烟气（SO2 1200 mg/m3、NO 300 mg/m3）通过风机1进入气气换热器2，经气气换热器2降温后通入氧气，调节烟气氧含量为8%；吸收液采用海水，海水由输送管4输送至旋转喷雾器6，烟气与雾状海水混合，混合烟气流量为1.5×104 m3/h，其中雾状海水在混合烟气中体积含量为20%；混合烟气通过可调喉口文丘里管时，放电电压为5 kV，频率为6.5kHz（交流电），在强电离放电作用下混合烟气发生电离，喉管内产生高浓度活性粒子，快速氧化去除SO2、NOx。处理后的烟气经过喷淋塔9，液滴被除雾器20捕集，在重力及海水淋洗作用下流入吸收液排放口11，喷头19喷淋量为40 m3/h；净化后的烟气（SO2去除率大于90%、NO去除率大于90%）经气气换热器2升温排入烟囱12；淋洗液经海水稀释后，可直接排放。
实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同在于：可调喉口文丘里管8喉管内径0.8 m，喉管长度2 m；喉管管壁厚80 mm，挡板槽深度是60 mm，挡板为弧形板，圆心角为120°，喉管中的放电电极均为管状电极，电极表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度1 mm；介质阻挡层18为表面喷涂α-Al2O3的聚四氟乙烯管；介质阻挡层表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度1 mm；放电电极与所述介质阻挡层之间放电间隙为30 mm。
除尘后的烟气（SO2 2000 mg/m3、NO 300 mg/m3）通过风机1进入气气换热器2，经气气换热器2降温后通入氧气，调节烟气氧含量为9%；吸收液采用质量浓度20%的氨水，氨水由输送管4输送至旋转喷雾器6，烟气与雾状氨水混合，混合烟气流量为2×104 m3/h，其中雾状氨水在混合烟气中体积含量为10%；旋转调节阀13，使挡板14下移40 mm，文丘里管喉管直径缩小；混合烟气通过可调喉口文丘里管时，放电电压为8 kV，频率为8 kHz（交流电），在强电离放电作用下混合烟气发生电离，喉管内产生高浓度活性粒子，快速氧化去除SO2、NOx。处理后的烟气经过喷淋塔9，液滴被除雾器20捕集，在重力及硫酸铵淋洗液淋洗作用下流入吸收液排放口11，喷头19喷淋量为30 m3/h；净化后的烟气（SO2去除率大于95%、NO去除率大于90%）经气气换热器2升温排入烟囱12；淋洗液中含有硝酸铵、硫酸铵等副产品，经分离后可用作肥料，分离液即稀淋洗液可回用至喷淋塔。
实施例3：本实施例装置结构同实施例1，不同在于：可调喉口文丘里管8喉管内径0.6 m，喉管长度1 m；喉管管壁厚60 mm，挡板槽深度是50 mm，挡板为弧形板，圆心角为130°，喉管中的放电电极均为管状电极，电极表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度0.5 mm；介质阻挡层18为表面喷涂α-Al2O3的石英管；介质阻挡层表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度0.8 mm；放电电极与所述介质阻挡层之间放电间隙为25 mm。
除尘后的烟气（SO2 1000 mg/m3、NO 200 mg/m3）通过风机1进入气气换热器2，经气气换热器2降温后通入氧气，调节烟气氧含量为6%；吸收液采用质量浓度10%的氨水，氨水由输送管4输送至旋转喷雾器6，烟气与雾状氨水混合，混合烟气流量为3×104 m3/h，其中雾状氨水在混合烟气中体积含量为30%；旋转调节阀13，使挡板14下移30 mm，文丘里管喉管直径缩小；混合烟气通过可调喉口文丘里管时，放电电压为6 kV，频率为7 kHz（交流电），在强电离放电作用下混合烟气发生电离，喉管内产生高浓度活性粒子，快速氧化去除SO2、NOx。处理后的烟气经过喷淋塔9，液滴被除雾器20捕集，在重力及水的淋洗作用下流入吸收液排放口11，喷头19喷淋量为20 m3/h；净化后的烟气（SO2去除率大于90%、NO去除率大于90%）经气气换热器2升温排入烟囱12；淋洗液中含有硝酸铵、硫酸铵等副产品，经分离后可用作肥料，分离液即稀淋洗液可回用至喷淋塔。
以上描述了本发明的基本原理。凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：包括气气换热器（2）、吸收液储存罐（5）、旋转喷雾器（6）、烟气混合室（7）、可调喉口文丘里管（8）、喷淋塔（9），烟气混合室（7）设置在可调喉口文丘里管（8）入口处，可调喉口文丘里管（8）出口与喷淋塔（9）连通，旋转喷雾器（6）设置在烟气混合室（7）入口处，吸收液储存罐（5）通过旋转喷雾器（6）与烟气混合室（7）连通，气气换热器（2）通过管道与烟气混合室（7）连通，氧气调节室（3）设置在气气换热器（2）与烟气混合室（7）之间的管道上，喷淋塔（9）顶端的烟气出口（10）通过气气换热器（2）与烟囱（12）连通，喷淋塔（9）底部设置有吸收液排放口（11）；
可调喉口文丘里管（8）是在文丘里管喉管处设置有2个调节阀（13）、2个挡板（14）、支架（15）、一个以上的放电电极（17）、一个以上的介质阻挡层（18），放电电极（17）、介质阻挡层（18）通过支架（15）交替固定在喉管中心，放电电极与电源连接，2个挡板（14）通过调节阀（13）相对设置在喉管管壁上的挡板槽中，喉管管壁厚50～80mm，挡板槽深度是40～60 mm，挡板为弧形板，挡板（14）厚度等于挡板槽深度，文丘里管管体为碳钢材料，内侧刷涂玻璃鳞片涂料，管体接地；
喉管中心处的放电电极为棒状或管状电极，其余放电电极为管状电极，电极表面喷涂α-Al2O3，涂层厚度0.5～1 mm；
吸收液为水、海水或质量浓度10～20%的氨水，由旋转喷雾器（6）雾化吸收液，其中雾状吸收液在混合烟气中体积含量为10～30%。
2.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：喷淋塔（9）内设置喷头（19），喷头下方设置有除雾器（20）。
3.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：可调喉口文丘里管（8）喉管内径0.5～0.8 m，喉管长度1～2 m。
4.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：介质阻挡层（18）为表面喷涂α-Al2O3的陶瓷管、石英管、聚四氟乙烯管或聚丙烯管，涂层厚度0.5～1 mm。
5.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：放电电极（17）与介质阻挡层（18）之间的间隙为20～30 mm。
6.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：氧气调节室（3）调节烟气氧含量为6～10%。
7.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：进入可调喉口文丘里管的混合烟气流量为1×104～3×104 m3/h。
8.根据利要求1所述的可调喉口文丘里管强电离放电脱硫脱硝装置，其特征在于：放电电极（17）供电方式为交流电，电压5～10 kV，频率6～8 kHz。
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