CN108636085A - 一种高压放电装置及废气处理*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压放电装置及废气处理***，以解决现有技术中能耗高、占用空间大，能效低等问题。一种高压放电装置装置，包括：内部放电单元，所述内部放电单元位于废气通道中，用于通过在废气通道内放电对废气进行电离；外部放电单元，所述外部放电单元位于废气通道外并且与通道连通，所述外部放电单元位于所述内部放电单元的下游或上游，用于通过将电离产生的臭氧通入废气通道中对废气进行氧化。本发明还提供一种包括上述高压放电装置的废气处理***，该***还包括高频高压电源和保护装置。

Description

一种高压放电装置及废气处理***

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，具体地涉及一种适用于电力锅炉的 高压放电装置及***。

背景技术

大气污染中的氮氧化物气体是主要污染成分之一，而锅炉废气是氮 氧化物排放的主要污染源。所以针对氮氧化物气体污染的治理，需要从 锅炉废气排放的过程出发。

目前，燃煤电厂废气脱硝采用的主要技术是SCR(选择性催化还 原法)及SNCR(选择性非催化剂还原法)或者两种技术联合使用，然 而这种脱硝技术存在技术瓶颈、这些技术对废气温度有一定要求，当燃 煤***处于起炉阶段或者低负荷运行阶段时，反应效率大幅下降，将直 接导致氮氧化物排放超标，且脱硝效率无法进一步提升、减排稳定性不 高，同时由于氨的大量逃逸，对后续的设备影响很大。空气预热器堵塞 的问题直接影响了电厂的安全生产并由此产生非常大的经济损失。从锅 炉运行工艺来看，目前传统脱硝已将锅炉的有利空间及温度窗口占据， 传统路线无法实现更高的目标。

传统的氧化脱硝方式包括采用化学剂直接处理法，例如为：次氯酸 钠、双氧水等，该方法需要外购氧化剂进行脱硫、脱硝等工艺反应。采 用以臭氧为氧化剂的臭氧脱硝法需要设置一台或多台臭氧发生器进行工 艺反应。传统的臭氧发生器体积庞大、能耗高、无法精准控制等特点导 致其无法在电力行业展开应用。

有鉴于此，设计一种结构紧凑且氧化效率高的高压放电装置及废气 处理***是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高压放电装置及废气处理***，以解决 现有技术中能耗高、能效低，运行成本高昂等问题。

一方面，本发明提供一种高压放电装置，用于废气处理，包括：

内部放电单元，所述内部放电单元位于废气通道中，用于通过在废 气通道内放电对废气进行电离；

外部放电单元，所述外部放电单元位于废气通道外并且与通道连 通，所述外部放电单元位于所述内部放电单元的下游或上游，用于通过 将电离产生的臭氧通入废气通道中对废气进行氧化。

优选地，内部放电单元包括：

高压电极，所述高压电极设置成板状，包括多个高压电极条；

低压电极，所述低压电极设置成通道状，所述高压电极位于所述低 压电极所形成的通道中，所述低压电极与所述高压电极之间具有放电空 隙。

优选地，每个高压电极条呈带状并且彼此平行排列，其中位于两侧 的高压电极条呈直线条带，位于中间的高压电极条呈矩形环状条带。

优选地，高压电极还包括介质体，所述介质体设置成板状，包覆所 述高压电极。

优选地，高压电极的数量为多个，所述内部放电单元还包括支撑 体，所述支撑体呈条状，用于将多个所述高压电极彼此固定并且隔离。

优选地，外部放电单元包括：

高压电极，所述高压电极设置成板状，包括高压放电板、支撑体和 介质体；

低压电极，所述低压电极与所述高压电极相对，与高压电极之间形 成放电空隙。

优选地，低压电极还包括冷却装置，所述冷却装置包括介质冷却装 置或热电转换装置中的至少一种。

优选地，支撑体由防腐蚀材料制成。

优选地，废气通道的侧壁上设有贯穿所述侧壁的喷射装置，所述外 部放电单元经由所述喷射装置将产生的臭氧通入废气通道中。

另一方面，本发明还提供一种废气处理***，包括：

上述的高压放电装置；

高频高压电源，与所述高压放电装置相连，用于为所述高压放电装 置提供电能，所述高频高压电源频率为5-25kHz，电压为4-20KV；

保护装置，所述保护装置包括位于废气通道中的温度传感器、压力 传感器、流量传感器及位于废气通道外部的控制***，所述保护装置用 于监测及保护所述废气处理***。

本发明的有益效果是：

本发明的高压放电装置，结合了电力锅炉的特点及现场工况，采用 了废气通道内的内部放电单元及废气通道外的外部放电单元相结合，对 空气、氧气、氮氧化物、硫氧化物、重金属氧化物等进行电离、氧化并 最终从废气中去除。先由内部放电单元对废气进行预处理，再由外部放 电单元进行深度处理，采取多步的原则去除废气中的污染物，增强了氧 化剂的均布，有效降低了氧化剂的损耗。本发明的废气处理***采用了 上述的高压放电装置及高频高压电源，有效的降低了***能耗，***能 耗低至原先的30％-60％，脱硝效率也取得了进一步提高。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它 目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明实施例的高压放电装置的示意图。

图2示出本发明实施例的内部放电单元的示意图。

图3示出本发明实施例的内部放电单元的部分组成的示意图。

图4A示出本发明实施例的外部放电单元的示意图。

图4B示出本发明实施例的外部放电单元的截面图。

图5示出本发明实施例的废气处理***的局部示意图。

具体实施方式

以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实 例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本发明。当然，这些 仅仅是实例并不旨在限制本发明。

应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下 文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为 指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个 或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因 此，措词“包括装置A和B的设备”的范围不应当仅限于仅由组件A和 B构成的装置。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和 B。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案 进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本 发明保护的范围。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，处于使本 发明公开流畅且有助于理解各发明性方面的一个或多个方面的目的，本 发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图、或者对实施例和 附图的描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映所要求保护的发明 需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如以下权 利要求反映的，发明性方面在于，比单个以上公开的实施例的所有特征 少。由此，具体实施方式之后的权利要求被明确地结合到该具体实施方 式中，其中每项权利要求独立地代表本发明的一个单独的实施例。

此外，尽管此次描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些 特征但没有其他实施例中包括的其他特征，不同实施例的特征的组合意 图落在本发明的范围内，并且形成将按本领域技术人员理解的不同实施 例。例如，在下面的权利要求书中，所要求的实施例中的任何一个可以 任何组合使用。

应当注意的是，在描述本发明的特定特征或方面时所使用的特定术 语不应该被认为是暗示了该术语是此次被重新定义来限制为包括与本术 语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。

在此次提供的描述中，阐述了多个具体细节。然而应当理解，本发 明的实施例没有这些具体细节的情况下实践。在其他实施例中，为了不 妨碍对本说明书的理解，未详细地示出公知方法、结构和技术。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出本发明实施例的高压放电装置的示意图。图中包括：内部 放电单元100和外部放电单元200。内部放电单元100位于废气通道 300中，通过在废气通道300内放电对废气进行电离。外部放电单元 200位于废气通道300外并且通过管道与贯穿废气通道侧面的通孔301 连通。在本实施例中，按照废气流动的方向，外部放电单元200位于内 部放电单元100的下游，用于将电离产生的臭氧提供到废气通道300 内。在本实施例中，废气通道300上(例如侧壁上)可以设有通孔 301，外部放电单元200可以通过喷射装置(图中未示出)将产生的臭 氧通入废气通道300中以对废气进行氧化，喷射装置可以一端与外部放 电单元200连接，另一端通过通孔301伸入废气通道300内部。

图2示出本发明实施例的内部放电单元的示意图。内部放电单元 100包括高压电极110、支撑体120和低压电极130。低压电极130可 以呈通道状，包围高压电极110，以便与高压电极110之间形成放电空 隙。在一些实施例中，低压电极130可以安装在废气通道300内部，在 另一些实施例中，低压电极130可以实现为废气通道300的一部分。本 领域技术人员应清楚，低压电极130的实现方式不限于此，其数目、结 构和安装位置可以根据需要来设置，只要能够与高压电极110之间形成 放电空隙进行放电即可。例如，低压电极130可以包括多个板状或条状 电极，分别安装在废气通道内部，优选地可以安装在废气通道的四个内壁上，当然也可以安装在与高压电极110相对的两个侧壁上。高压电极 110可以呈板状，多个相互平行的高压电极110设置在低压电极130形 成的通道中。支撑体130可以呈条状，将高压电极110彼此固定并且隔 离。在本实施例中，支撑体130还用于将高压电极110固定到低压电极 130上。支撑体130可以由防腐蚀材料制成，以防止长期使用被废气侵 蚀损坏。支撑体130可以沿着废气流通的方向设置，高压电极130可以 沿着废气流通的方向延伸并且垂直于废气流通的方向平行排列，从而使 废气尽可能充分进入放电空隙。各个高压电极110上的支撑体130的位 置可以相互错开，以使废气在各个高压电极110的表面上被充分电离。

废气通入内部放电单元100，由于气体流动道槽的引导，废气更均 匀的分布于内部放电单元100中接受电离，同时冷却装置对低压电极 130进行冷却，带走电离过程中产生的热，防止电离中产生的臭氧因高 温而分解失效。

图3示出本发明实施例的内部放电单元中高压电极的示意图。高压 电极110包括介质体1101和高压电极条1102。介质体1101设置成板 状，将高压电极条1102包覆在内，介质体1101用于防止高压电极条 1102与低压电极130间拉弧放电导致设备短路。高压电极条1102可以 由导电材料制成，呈条带状，彼此平行排列。在图3的实施例中，位于 两侧的的高压电极条1102呈直线条带，位于中间的高压电极条1102呈 矩形环状条带，且条带宽度相同。在本实施例中，如图3所示，高压电 极条1102可以分为多组，每组作为一个子放电单元，组之间的距离大 于组内高压电极条1102之间的距离。当然本公开的实施例不限于此， 高压电极条1102的数目、形状和排布方式可以根据需要来设置。

图4A示出本发明实施例的外部放电单元的示意图，图4B示出本发 明实施例的外部放电单元的截面图。如图4A和4B所示，外部放电单元 200包括高压电极210和低压电极220。高压电极210包括：支撑体 211、高压放电板212、介质体213。低压电极220包括：低压极板 221、冷却剂通路222、热电转换装置223。高压电极210与低压电极 220相对，两者间距不大于1mm，高压放电板212与低压极板221之间 还具有介质体213，介质体213的厚度不小于0.3mm，介质体用于防止 设备长时间运行被电离或击穿。支撑体211用于分隔高压放电板212和 介质体213。低压电极220还包括冷却装置，冷却装置可以包括介质冷 却装置222和热电转换装置223中的至少一种，介质冷却装置222包括 冷却剂通路，其横截面为圆形，用于通入冷却介质对低压电极220进行 冷却，例如为风冷、水冷、化学剂冷却，可采用强制冷却或自然冷却的 的冷却方式。

在高压电极210与低压电极220之间通入空气或氧气，高压电极 210与低压电极220间进行放电，对通入的空气或氧气进行电离，生成 臭氧。废气通道的侧壁上设有贯穿侧壁的喷射装置，臭氧作为氧化剂通 过管道通入喷射装置，喷射装置将臭氧均匀喷入废气通道中对废气进行 氧化，从而去除其中的氮氧化物、硫氧化物、重金属氧化物等，内部放 电单元100位于外部放电单元200和喷射装置的上游。低压电极220中 的冷却装置通过介质冷却装置222和热电转换装置223对低压电极220 进行冷却，带走电离过程中产生的热，防止电离中产生的臭氧因高温而 分解失效，进一步提升外部放电单元200臭氧生成的能效。

图5示出本发明实施例的废气处理***的局部示意图。废气处理系 统1000包括上述的高压放电装置、废气通道300以及高频高压电源、 保护装置和相应的工艺流程及电气***(图中未示出)。

在高压放电装置的内部放电单元100安装在废气通道300内部，在 本实施例中，内部放电单元300的低压电极实现为废气通道的一部分， 如图5所示。外部放电单元200位于废气通道300外部，通过废气通道 300上的通孔向废气通道内部提供产生的臭氧。内部放电单元100位于 位于外部放电单元200的上游。本实施例对废气中污染物的去除采取多 步的原则，废气流过废气通道300时，先由内部放电单元100进行预处 理，再由外部放电单元200进行进一步深度处理，可有效降低电离产生 氧化剂的损耗级***能耗，同时也增加了氧化剂的均布，使氧化脱硝反 应的效果及效率更佳。

高频高压电源为高压放电装置提供电能，高频高压电源的电源频率 为5-25kHz，电压为4-20KV，高频高压电源配合高压电放装置1000使 用，降低了脱硝***整体运行成本，***能耗降低至原先的30％-60％；

保护装置用于监测及保护所述废气处理***，保护装置包括多种设 置在废气通道300中的传感器及位于废气通道300外的控制***，传感 器例如为温度传感器、压力传感器及流量传感器，分别监测废气处理系 统中废气通道300的温度、压力及流量，控制***例如为单片机、 PLC、DCS或其中任意几种的组合；

废气处理***还可以包括与上述的废气通道、高压放电装置、高频 高压电源、保护装置相匹配的工艺流程及电气***。废气经过高压放电 装置处理后，后续还有进一步对废气进行脱硫脱硝处理的工艺，例如为 水浴和脱硫塔等，以完成整套废气处理***对废气的处理，使处理后的 废气达到排放标准。

本发明的高压放电装置，结合了电力锅炉的特点及现场工况，采用 了烟道内的内部放电单元及烟道外的外部放电单元相结合，对空气、氧 气、氮氧化物、硫氧化物、重金属氧化物等进行电离、氧化并最终从废 气中去除。先由内部放电单元对废气进行预处理，再由外部放电单元进 行深度处理，采取多步的原则去除废气中的污染物，增强了氧化剂的均布，有效降低了氧化剂的损耗。本发明的废气处理***采用了上述的高 压放电装置，有效的降低了***能耗，***能耗低至原先的30％- 60％，脱硝效率也取得了进一步提高。

上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实 施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附 的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因 此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高压放电装置，用于废气处理，其特征在于，包括：

内部放电单元，所述内部放电单元位于废气通道中，用于通过在废气通道内放电对废气进行电离；

外部放电单元，所述外部放电单元位于废气通道外并且与通道连通，所述外部放电单元位于所述内部放电单元的下游或上游，用于通过将电离产生的臭氧通入废气通道中对废气进行氧化。

2.根据权利要求1所述的高压放电装置，其特征在于，所述内部放电单元包括：

高压电极，所述高压电极设置成板状，包括多个高压电极条；

低压电极，所述低压电极设置成通道状，所述高压电极位于所述低压电极所形成的通道中，所述低压电极与所述高压电极之间具有放电空隙。

3.根据权利要求2所述的高压放电装置，其特征在于，每个高压电极条呈条带状并且彼此平行排列，其中位于两侧的高压电极条呈直线条带，位于中间的高压电极条呈矩形环状条带。

4.根据权利要求2所述的高压放电装置，其特征在于，所述高压电极还包括介质体，所述介质体设置成板状，包覆所述高压电极。

5.根据权利要求2所述的高压放电装置，其特征在于，所述高压电极的数量为多个，所述内部放电单元还包括支撑体，所述支撑体呈条状，用于将多个所述高压电极彼此固定并且隔离。

6.根据权利要求1所述的高压放电装置，其特征在于，所述外部放电单元包括：

高压电极，所述高压电极设置成板状，包括高压放电板、支撑体和介质体；

低压电极，所述低压电极与所述高压电极相对，与高压电极之间形成放电空隙。

7.根据权利要求2或6所述的高压放电装置，其特征在于，所述低压电极还包括冷却装置，所述冷却装置包括介质冷却装置或热电转换装置中的至少一种。

8.根据权利要求2或6所述的高压放电装置，其特征在于，所述支撑体由防腐蚀材料制成。

9.根据权利要求1所述的高压放电装置，其特征在于，所述废气通道的侧壁上设有贯穿所述侧壁的喷射装置，所述外部放电单元经由所述喷射装置将产生的臭氧通入废气通道中。

10.一种废气处理***，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9所述的高压放电装置；

高频高压电源，与所述高压放电装置相连，用于为所述高压放电装置提供电能，所述高频高压电源频率为5-25kHz，电压为4-20KV；

保护装置，所述保护装置包括位于废气通道中的温度传感器、压力传感器、流量传感器及位于废气通道外部的控制***，所述保护装置用于监测及保护所述废气处理***。