一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法和装置制造方法及图纸

一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法和装置，属于大气污染控制和环境化工技术领域，该方法的处理过程是把含氮氧化物气体的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负(或正地或负地)交替的多组电极对，并与高压电源连通，从吸收液喷淋器出来的硫酸吸收液液滴与电极接触造成正负电极之间瞬间导通放电使周围气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液接触放电等离子体区内，所述的气流经过所述的放电等离子体区时，气流中的一氧化氮气体被氧化和所述吸收液吸收，从气流中得到去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法和装置，属于大气污染控制和环境化工

技术介绍
人类活动产生的氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2，其中由燃料燃烧产生的占90％以上，其次是硝酸生产、化工制药、金属表面和半导体处理等工业过程。NOx对人有致毒作用，大量的氮氧化物排放还是引起大气光化学雾和酸雨的主要原因之一。中国环境状况公报统计数据表明我国城市酸雨中氮氧化物的贡献在不断增加，一些地方的酸雨污染性质已开始由硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化(国家环保部：2010年中国环境状况公报)。近年来，国家新制定了一些法律、法规，对氮氧化物特别是火电等燃烧过程排放的氮氧化物作出了更加严格的控制和减排规定。一般地，火力发电厂等以化石燃料燃烧产生的烟气中的氮氧化物浓度约为几百到几千mg/m3，其中95％以上是一氧化氮。目前选择性催化转化法(SCR)是治理烟气NOx的主要手段之一，但催化剂对运行条件要求严格，需要氨作为还原剂，气流中含有硫化物、氯化物和粉尘等对催化剂的寿命影响很大，特别是对以煤为燃料的火电厂的运行费用很高；湿法是采用各种液体对NOx进行吸收，是低温排放源处理的主要方法，主要有氧化吸收法和还原吸收法两种，其中氧化法是采用过氧化氢、次氯酸钠和高锰酸钾等作为氧化吸收剂进行吸收处理；还原法是采用亚硫酸钠、硫化钠和尿素等作为还原剂进行吸收处理。但对含一氧化氮较多的氮氧化物，由于一氧化氮在溶液中的溶解度很小，吸收效率较低，且药剂较贵，运行使用费用高。因此，研究开发新型烟气氮氧化物的净化技术，是该技术工业应用中急需解决的问题。由脉冲电晕放电等气体放电产生的非平衡等离子体技术应用于氮氧化物废气治理，其基本原理是利用电晕放电产生大量高能电子、原子和自由基。这些高能电子、原子和自由基能与氮氧化物分子反应并使其氧化或离解。本专利技术申请人曾报导了采用脉冲电晕放电反应器对氮氧化物废气的去除实验结果，研究结果参看《环境科学》(2006，Vol 1：19-23)和《化工学报》(2004，Vol 6：124-128)等报道。本专利技术的目的是设计和提供一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法和装置，使气流中含有的氮氧化物被气体放电等离子体氧化后吸收。
技术实现思路
本专利技术采用的技术方案为：一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法和装置，其特征是把含氮氧化物气体的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负(或正地及负地)交替的多组电极对，并与高压电源连通，从吸收液喷淋器喷淋出来的吸收液液滴与电极接触造成正负(或正地及负地)电极之间瞬间导通放电使周围气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液接触放电等离子体区，从所述的装置一端的气体入口导入的含氮氧化物气体的气流经过所述的放电等离子体区，气流中的一氧化氮气体被氧化为二氧化氮，然后被所述的吸收液吸收，从气流中得到去除，净化后的气流通过设置在装置另一端的气体出口排出，吸收液经所述的装置下部的吸收液循环池收集后可循环使用。根据上述技术方案的一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的装置，其特征在于所述的装置的结构类似吸收塔，由气体进口、气体分布器、气液接触放电等离子体区、气体出口和吸收液喷淋器和吸收液供给系统组成。所述的气液接触放电等离子体区设置在装置的塔体中间，由正负(或正地及负地)交替的电极对组成，电极由高压电源供电，所述的装置的两端设置有气体进口和净化后气体出口，所述的吸收液喷淋器可设置在所述的装置的上部，装置下部设置有吸收液循环池通过管道和循环泵与吸收液喷淋器连通，构成吸收液供给系统。吸收氮氧化物后的吸收液也可不循环使用，另行处理，具体可视吸收后的产物浓度而定。本专利技术所述的电极结构一般为对称网状板结构，也可为针-网式，针-板式，线-网式，线-线和线-板式等，可水平放置也可垂直放置，具体可依据装置的结构形状和气、液流动方向设计和确定。电极材料一般为不锈钢、钛、锆、钽、铅和合金等导电良好的耐硫酸金属材料以及相关复合材料，材料性能大体相当，所述复合材料包括不锈钢或钛基二氧化钌(或铱)、二氧化钛、二氧化铅，二氧化锰和二氧化锡等复合电极，这些复合材料同时还具有一定的催化氧化功能，能提高一氧化氮氧化率约5％以上。以网板电极为例，网孔一般为圆形或多边形，网孔大小应保证气体和/或液体流过，流阻小，单个网孔面积一般应在0.03cm2以上，优选0.2cm2-50cm2，具体可视装置流通截面大小而定，气流正对电极网板流动时，单个网孔面积一般应小于流通截面的1/10，两相邻正负电极距离一般为1mm以上，优选5mm-150mm，电极除放电工作部分外，其他部分作绝缘处理，可采用聚四氟乙烯、尼龙和陶瓷等绝缘材料。本专利技术所采用电极的供电方式包括直流、脉冲和交流，其中直流和脉冲供电的电压一般均为±1kV-±200kV，其中一电极为接地极，脉冲供电的脉冲重复频率一般为1Hz以上，优选10Hz-500Hz，频率增加，一氧化氮的氧化率提高，吸收率也提高，脉冲重复频率为500Hz以上时，实际效果提高幅度不太，交流供电的电压一般为1kV-200kV，频率一般为1Hz以上，优选10Hz-1000Hz，频率为1000Hz以上时，实际效果提高幅度不太。电极施加电压与电极间距有关，电极间距离越大，施加电压可越高，一般电极距离每增加10mm，电压可增加5kV-10kV，电压高能量释放大，氧化效率高，电极对越多，输入功率越大，去除效果越好。本专利技术采用硫酸溶液作为吸收液，硫酸浓度为1％-98.5％(质量分数，下同)，浓度高些为好，优选30％-90％，以利于一氧化氮的氧化和吸收，同时溶液的沸点可以得到提高，工作温度可以高些。随着吸收的进行，浓硫酸也会吸收气流中的部分水分。所述吸收液的功能之一是在喷淋过程中使吸收液滴与正负电极之间接触导通后放电使气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液接触放电等离子体区，促进一氧化氮的氧化和吸收，吸收液喷淋包括微孔滴喷或气流吹喷等形式，效果相当。可以通过调节吸收液喷淋量和喷淋频度来调节放电强度，可以是连续或间隔喷淋，间隔喷淋的间隔时间一般应小于被处理气体在放电等离子体区的停留时间，具体可依据装置的结构尺寸和气流中氮氧化物气体的负荷和吸收率要求等参数确定，被处理气体在放电等离子体区的停留时间一般为0.3s以上，停留时间越长，降解效果越好，优选3s-120s，超过120s，降解效果提高幅度变小。所述吸收液的功能之二是采用浓度较高的硫酸作为吸收液，吸收过程可在较高温度下进行，在吸收过程中一般不会产生水蒸气，或少量水蒸气，吸收液损耗小，硫酸浓度越高，溶液沸点高，工作温度就高，一般吸收液硫酸浓度在20％以上时，塔内气流温度可在100℃以上，最高气流温度一般为200℃，优选150℃以下。由于气液吸收为放热过程，为了提高吸收效率，可对吸收液采用冷凝器冷却，可使进塔吸收液温度控制在100℃以下。经过上述处理后氮氧化物被硫酸吸收后的主要产物为亚硝基硫酸，产物在液相浓度低时，吸收液可循环使用，也可不循环使用，一般产物浓度达到15％时需更换新吸收液。由于浓硫酸在吸收过程也同时吸收空气中得水分，在气流温度在120℃时，所述硫酸浓度稀释到约30％一下时，可通过设置在吸收液循环池下部的排液口排出，更换更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法，其特征在于把含氮氧化物气体的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负(或正地)交替的多组电极对，并与高压电源连通，从吸收液喷淋器出来的吸收液液滴与电极接触造成正负电极之间瞬间导通放电使周围气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液接触放电等离子体区内，从所述的装置一端的气体入口导入的气流经过所述的放电等离子体区，气流中的一氧化氮被氧化和所述的吸收液吸收，从气流中得到去除，净化后的气流通过设置在装置另一端的气体出口排出。

【技术特征摘要】
1.一种放电等离子体协同吸收氮氧化物的方法，其特征在于把含氮氧化物气体的气流导入装置，所述的装置内设置有的正负(或正地)交替的多组电极对，并与高压电源连通，从吸收液喷淋器出来的吸收液液滴与电极接触造成正负电极之间瞬间导通放电使周围气体电离，形成由高能电子、原子和自由基等组成的气液接触放电等离子体区内，从所述的装置一端的气体入口导入的气流经过所述的放电等离子体区，气流中的一氧化氮被氧化和所述的吸收液吸收，从气流中得到去除，净化后的气流通过设置在装置另一端的气体出口排出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述电极组包括网-网、针-网、针-板、线-网、线-线或线-板结构组合的一种，电极材料包括不锈钢、钛、锆、钽、铅或合金以及相关复合材料，所述的复合材料包括不锈钢或钛基二氧化钌(或铱)、二氧化钛、二氧化铅，二氧化锰和二氧化锡等复合电极。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的网板电极，网孔为圆形或多边形，单个网孔面积在0.03cm2以上。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的电极的供电方式包括直流、脉冲和交流，其中直流和脉冲供电的电压一般为±1kV-±200kV，脉冲供电的脉冲重复频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄立维，
申请(专利权)人：黄立维，
类型：发明
国别省市：浙江;33