一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置和方法，装置包括顺次设置在锅炉烟气流向下游的降温洗涤塔、等离子体反应器、吸收塔和烟囱，所述吸收塔的塔釜浆液入口外接氨水罐、塔釜浆液出口接入所述降温洗涤塔内的喷淋装置。本发明专利技术将等离子体作为NO的氧化手段，结合介质阻挡放电和电晕放电的优势，在气相中先将NO高效氧化，再和SO2、CO2一起在液相中实现同时脱硫脱硝脱碳。不仅能够利用原有的湿法脱硫装置，实现烟气脱硫脱硝脱碳一体化，而且不会造成二次污染，不失为一种经济环保的烟气综合处理方法，达到工艺设备简单、降低能耗、处理费用低、节省空间等效果。

Device and method for plasma assisted ammonia water absorption and simultaneous desulfurization, denitrification and decarbonization of coal-fired flue gas

The invention discloses a plasma assisted absorption of ammonia flue gas desulfurization denitration device and method and apparatus includes sequentially decarburization, is located downstream of the boiler flue gas flow cooling washing tower, plasma reactor, absorption tower and a chimney, wherein the absorption tower slurry spray device is connected outside into the ammonia tank, tower bottom slurry outlet access to the cooling tower scrubber. The invention as a means of NO plasma oxidation, with dielectric barrier discharge and corona discharge, in the gas phase NO first, then SO2, CO2 oxidation, and together are realized in liquid phase denitrification and desulphurization and decarbonization. Not only can the original use of wet desulfurization equipment, implementation of flue gas desulfurization denitration decarbonization integration, and will not cause two pollution, comprehensive treatment method of flue gas is a kind of economic and environmental protection, to reduce energy consumption, simple process equipment, low cost and space saving effect.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置和方法
本专利技术属于大气污染净化
，具体涉及一种用于等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳系统和方法。
技术介绍
燃煤锅炉会排放大量的SO2、氮氧化物(NOx)和CO2气体等，SO2、NOx是大气污染的主要成分，也是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质，而CO2等温室气体引起的温室效应等环境问题，不仅破坏了生态系统而且还危害了人体健康。这些环境问题带来的经济社会风险和重大损失，无疑已成为关系我国经济可持续发展甚至社会和谐稳定的重大问题。目前我国SO2排放量的90％，NOx排放量的67％和CO2的70％均来自于燃煤。随着大气污染日益严重，烟气污染物控制标准日益提高，新的脱硫脱硝脱碳技术的开发和应用尤为重要。现阶段，脱硫技术在国内日益成熟，但脱硝技术仍有提升空间。对SO2的控制，目前较为成熟的技术是石灰石石膏法，系统运行稳定，脱除效率可达95％以上。而对于NOx的控制，常采用选择性催化还原法(SCR)，脱除效率可达90％以上，但其存在投资及运行成本高、催化剂易失活难再生、可能造成二次污染等问题。目前国内燃煤锅炉脱硫脱硝普遍采用的是湿式烟气脱硫(FGD)和NH3选择性催化还原脱硝(SCR)的组合技术。该技术的脱硫脱硝效率虽然高，但是系统复杂，投资和运行成本高，对运行企业来讲无论从管理上和经济上都造成不小的压力。而脱碳方面，传统方式多采用先脱硫脱硝再脱碳的布局，所以如果按照目前的一套设备只针对一种污染物的烟气治理方法，随着未来污染物治理种类的进一步增加，治理要求进一步提高，势必造成系统复杂性高、设备投资大、运行成本高、占地面积多等问题。为此，研发高效经济的脱硫脱硝脱碳一体化技术已成为国内外诸多研究机构的关注热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的新技术，降低燃煤电厂污染治理系统的复杂性和投资运行成本，减少二次污染，同时实现吸收副产物的资源化，提出了一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳系统和方法。一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置，包括顺次设置在锅炉烟气流下游的降温洗涤塔、等离子体反应器、吸收塔和烟囱，所述吸收塔的塔釜浆液入口外接氨水罐、塔釜浆液出口接入所述降温洗涤塔内的喷淋装置。降温洗涤塔采用吸收塔内的吸收后浆液作为吸收剂吸收SO2，一方面实现SO2的初步脱除，从而在后续的吸收塔中更加容易实现高效净化。另外利用烟气显热蒸发吸收塔中过来的吸收产物，对其进行浓缩，有助于后续的硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵等结晶处理。同时烟气温度降低能够提高后续的NO等离子体氧化效率，以及吸收塔吸收速率。降温洗涤塔的设置对于SO2、NOx和CO2的高效脱除具有协同作用。液相氧化直接在吸收剂中添加氧化剂，但是由于NO溶解性差，其氧化效果首先受到液膜吸收速率慢的影响，氧化效果并不好；气相氧化则是在吸收前先将氧化性物质(等离子体或者臭氧等)和NO充分接触，将NO氧化成高价态氮氧化物，然后再进行湿法吸收。气相氧化具有氧化性强，反应速度快等特点，NO能更好的被氧化成易于吸收的高价态氮氧化物。另外，与臭氧氧化相比，等离子体过程不需要专门的液氧或纯氧制备系统，而且不存在臭氧在较高温度下快速分解的问题，所以NO的等离子体直接氧化在工业应用中更具优势和前景。本专利技术进一步的改进在于，所述等离子体反应器包括：壳体，所述壳体内沿烟气流向分为介质阻挡反应段和电晕放电反应段；设于所述介质阻挡反应段内的至少两个介质阻挡单元，相邻介质阻挡单元之间为烟气通道；以及设于所述电晕放电反应段内的电晕放电单元。介质阻挡放电和电晕放电是最常见的用于大气治理的等离子体发生方式。介质阻挡放电活性氧产生量大，但放电间隙小，大量布置介质阻挡层会大大增加烟气阻力，其更适合小烟气量处理；电晕放电放电间隙大，阻力小，但产生的活性氧化粒子相对介质阻挡放电要小一些，适合大烟气量处理。本专利技术将介质阻挡放电和电晕放电复合在一个反应器中，能在强化NO的氧化效果同时又降低整个等离子体反应器的运行阻力，为较大烟气量的NO氧化提供了新的方法和技术。进一步优选地，所述介质阻挡单元包括相互平行的的至少两块介质阻挡板。进一步优选地，所述电晕放电单元包括相互平行布置的若干块极板和分布于相邻极板之间的若干根极线，相邻极板之间为烟气通道，所述烟气通道的进、出口端均设置多孔气流分布板，所述若干块极板与所述介质阻挡板相互垂直布置，相邻极板之间的间距为100～200mm。更进一步优选地，所述极线上均匀分布芒刺电极。更进一步优选地，所述壳体为卧式壳体，所述介质阻挡板水平布置，所述电晕放电单元的极板竖直布置且与气流方向一致。进一步优选，所述壳体为方形卧式壳体。介质阻挡反应段与电晕放电反应段由一块多孔气流分布板隔开，电晕放电反应段与壳体出口之间也由一块多孔气流分布板隔开，电晕放电单元内的若干烟气通道的进、出口均正对对应的多孔气流分布板，进入电晕放电单元内的烟气分成与烟气通道数量对应的若干路分别流经对应的烟气通道，处理后的烟气由出口处的多孔气流分布板排出。更进一步优选地，同一介质阻挡单元内相邻介质阻挡板之间的间距为2～5mm；介质阻挡板包括玻璃钢板和覆盖在玻璃钢板表面且厚度为0.1～0.2mm的不锈钢板。介质阻挡放电采用高压交流电源，介质阻挡单元的两块挡板分别连接高压交流电源正负两极；电晕放电采用高压直流或脉冲电源，所述极板外接高压电源，极线接地。优选地，所述吸收塔内由下至上依次为浆液池、若干层第一喷淋层、填料层、第二喷淋层，每个第一喷淋层的下方对应设置一个扰流层，烟气入口位于浆液池与第一喷淋层之间、且外接等离子体反应器的烟气出口，烟气出口位于第二喷淋层上方。吸收塔由烟气进口、底部循环池、底部氧化风机、喷淋层、扰流层、填料层、浆液池和烟气出口组成。吸收塔烟气进口与等离子体氧化段出口连接；喷淋层设置为2～3层，扰流层布置在每个喷淋层以下，填料层布置在喷淋层之上。吸收塔的循环池中持续加入20％新鲜氨水，以维持吸收效果。将喷淋层和填料层组合在一个吸收塔内，喷淋层可实现SO2等易吸收的气体的快速脱除，以及NOx、CO2的部分脱除，而填料层有助于较难吸收的NOx、CO2的深度吸收。同时SO2在喷淋层完全吸收后，可以减少在填料层对其他污染物吸收的影响，从而整体上提高SO2、NOx和CO2的脱除水平。将填料塔和喷淋塔复合，不仅有助于污染物的吸收，也减少了吸收塔的体积，减少了投资和运行成本。即本专利技术进一步的改进在于在喷淋层与填料层之间增设一层扰流层。所述扰流层为管框式结构，包括边框、水平布置的横管和竖直布置的竖管，所述横管与竖管之间互不嵌入，所述横管和竖管的端头与边框的连接处均滑动配合。滑动配合可实现横管与竖管位置的移动，主要实现横管与竖管的水平移动。当前的吸收塔基本上为空塔喷淋，虽然已经能取得90％以上的脱硫率，但是随着SO2的脱除要求越来越高，需要通过吸收塔内结构的改进来进一步提高其吸收效果。在烟气在吸收塔内设置扰流层主要目的是加强塔内的烟流分布均匀性，同时又尽可能减少阻力的增加。与传统的托盘结构相比，扰流管的阻力下降一半以上，但局部效果相当。所述横管和竖管的端头与边框的连接处采用滑动配合，更加有助于通过扰流层截面上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置，其特征在于，包括顺次设置在锅炉烟气流下游的降温洗涤塔、等离子体反应器、吸收塔和烟囱，所述吸收塔的塔釜浆液入口外接氨水罐、塔釜浆液出口接入所述降温洗涤塔内的喷淋装置。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体辅助氨水吸收燃煤烟气同时脱硫脱硝脱碳的装置，其特征在于，包括顺次设置在锅炉烟气流下游的降温洗涤塔、等离子体反应器、吸收塔和烟囱，所述吸收塔的塔釜浆液入口外接氨水罐、塔釜浆液出口接入所述降温洗涤塔内的喷淋装置。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述等离子体反应器包括：壳体，所述壳体内沿烟气流向分为介质阻挡反应段和电晕放电反应段；设于所述介质阻挡反应段内的至少两个介质阻挡单元，相邻介质阻挡单元之间为烟气通道；以及设于所述电晕放电反应段内的电晕放电单元。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述介质阻挡单元包括相互平行的的至少两块介质阻挡板。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述电晕放电单元包括相互平行布置的若干块极板和分布于相邻极板之间的若干根极线，相邻极板之间为烟气通道，所述烟气通道的进、出口端均设置多孔气流分布板，所述若干块极板与所述介质阻挡板相互垂直布置，相邻极板之间的间距为100～200mm。5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述壳体为卧式壳体，所述介质阻挡板水平布置，所述电晕放电单元的极板竖直布置且与气流方向一致。6.根据权利要求3所述装置，其特征在于，同一介质阻挡单元内相邻介质阻挡板之间的间距为2～5mm；介质阻挡板包括玻璃钢板和覆盖在玻璃钢板表面且厚度为0.1～0.2mm的不锈钢板。7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述吸收塔内由下至上依次为浆液池、若干层第一喷淋层、填料层、第二喷淋层，每个第一喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴祖良，叶明华，徐少娟，杨梦亚，章李丰，李昌旭，邹思敏，
申请(专利权)人：浙江富春江环保热电股份有限公司，浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33