專利名稱：利用低溫等離子反應(yīng)器進行脫硫脫氮的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低溫等離子反應(yīng)過程，在此反應(yīng)過程中，可同時去除熱電廠、鋼鐵廠及其他工廠和車間排放的廢氣中的含硫的酸性氣體(SO2)和氮氧化物(NOx)。尤其涉及在低溫等離子反應(yīng)器中置有一個或多個冷凝器，從而大大地改善了脫硫、脫氮效果的這樣一種工藝過程。本發(fā)明具有以下優(yōu)點提高脫硫、脫氮率，防止低溫腐蝕，擴寬了操作溫度范圍，降低電耗；節(jié)省操作費用，控制二次廢水的生成量；減小反應(yīng)器的尺寸等等。
去除煙道氣(廢氣)中所含的SO2和NOx的傳統(tǒng)的低溫等離子反應(yīng)過程是通過如

圖1所示的低溫等離子反應(yīng)器進行的，其過程如下1>工業(yè)鍋爐排放的廢煙道氣通過換熱器1冷卻至110℃或更低，然后送入反應(yīng)器2；2>通過噴嘴4噴出的霧狀水，將反應(yīng)器2中的煙道氣冷卻至80℃或更低；3>從脈沖發(fā)電機5發(fā)出的高壓脈沖電能經(jīng)各陽極通至低溫等離子反應(yīng)器，此反應(yīng)器與工業(yè)用集塵器類似，是由電極3和3’及集塵室6所組成。脈沖電在陽極產(chǎn)生電子放電，同時在反應(yīng)器內(nèi)部空間也就充滿了很強的電子；4>反應(yīng)器2中的電子，與氧氣，水蒸汽、氮氣等(煙道氣中的主要氣態(tài)分子)相撞產(chǎn)生具有很強氧化力的原子團，該原子團將SO2和NOx轉(zhuǎn)變成氣溶膠形式的酸性鹽；5>酸性鹽的氣溶膠，顆粒增大，與加進反應(yīng)器的氨進行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成大小約1微米成顆粒狀的中性鹽，并被收集在電集塵器6中。
上述幾步工藝過程中，最重要的是酸性鹽和中性鹽的生成過程，這些過程決定了通過使用低溫等離子反應(yīng)器脫硫，脫氮這一已知方法所需要的電能。為了便于反應(yīng)的進行，送入反應(yīng)器的廢氣的溫度是通過向裝在反應(yīng)器入口處或內(nèi)部的換熱器1內(nèi)噴水或者噴霧化水來吸收鹽而降至80℃或以下的。
然而，按目前的(即上述)工藝過程，當煙道氣以80℃或更低時送入反應(yīng)器時，帶來以下問題1>SO2轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩?，從而加速低溫腐蝕；2>通過反應(yīng)器前部的換熱器冷卻大量的煙道氣，其費用可觀。用噴嘴噴射水在反應(yīng)器內(nèi)生成鹽有許多后果1>由于水分布的不均勻。在反應(yīng)器內(nèi)部的各位置，其鹽的生成是變化的；2>由于噴嘴腐蝕，水供應(yīng)常發(fā)生中斷；3>由于酸性液滴的飛濺，造成反應(yīng)器自身的腐蝕；4>噴水產(chǎn)生二次廢水；5>由于反應(yīng)器內(nèi)裝有的水噴射系統(tǒng)占據(jù)體積，迫使反應(yīng)器的尺寸增大。
為解決上述諸如此類的問題，本發(fā)明如圖2所示，使用內(nèi)部裝有冷凝器的低溫等離子反應(yīng)器進行脫硫，脫氮，而不必要進行廢煙道氣的預(yù)冷卻，不論此冷卻是利用換熱器，還是在反應(yīng)器內(nèi)進行噴水。
根據(jù)本發(fā)明的脫硫、脫氮工藝過程，工業(yè)鍋爐排出的廢煙道氣被送入低溫等離子反應(yīng)器2，供給反應(yīng)器2的廢煙道氣的水份在置于反應(yīng)器內(nèi)的冷凝器9的表面上冷凝，并且在冷凝的液珠及液膜上發(fā)生鹽的生成和中和反應(yīng)過程，上述過程中，冷卻水通過供應(yīng)裝置10不斷地供給反應(yīng)器。
在本發(fā)明的低溫等離子反應(yīng)器中，其冷凝器安裝條件如下1>冷凝器的大小應(yīng)幾乎充分覆蓋反應(yīng)器內(nèi)部所有垂直表面，以便冷凝與反應(yīng)器各面接觸的煙道氣中所含的全部水份；2>如圖2所示，冷凝器安裝在所有電極的后面；3>根據(jù)反應(yīng)器的大小，冷凝器可設(shè)一組，兩組或多組。
當反應(yīng)器尺寸較大時，配置的冷凝器越多，其脫硫、脫氮效果越好，因此，冷凝器的大小和數(shù)量可根據(jù)反應(yīng)器的大小來合理配置。然而，若冷凝器太大，或數(shù)目太多，當送入反應(yīng)器的廢煙道氣溫度要降低數(shù)十度時，或若需使用大量的冷卻水時，則幾乎不能期望改進的低溫等離子脫硫、脫氮系統(tǒng)其性能超越傳統(tǒng)的脫硫、脫氮系統(tǒng)。此外，若冷凝器的安裝造成較大的壓降，將勢必增加能耗，削弱了反應(yīng)器在經(jīng)濟上的可行性。因此，適當調(diào)整冷凝器的大小和配置數(shù)目并控制冷卻水的用量是最為可取的工藝，這樣，在反應(yīng)室內(nèi)部的溫度下降至110℃或更低并且保持壓降不超過100mmA的條件下，能夠冷凝廢煙氣中所含的水份。
為何冷凝器安裝在電極后面，而不是象傳統(tǒng)的低溫等離子反應(yīng)器那樣將冷卻水噴射器安裝在電極前面呢？其原因是要通過電極產(chǎn)生的電子將含硫酸性氣體和氮氧化物轉(zhuǎn)變成酸性鹽，隨后再將其轉(zhuǎn)變成中性鹽。換言之，若冷凝器裝在電極前面，則無法接觸到酸性鹽，這樣就完全不能夠使得酸性鹽變成中性鹽了。
綜上所述，本發(fā)明裝備有冷凝器的低溫等離子反應(yīng)器其優(yōu)點如下1>以往的換熱器和噴射器系統(tǒng)必須安裝在反應(yīng)器的前部以便促進鹽的生成，但在本發(fā)明的工藝過程中，反應(yīng)器內(nèi)部的冷凝器自身能夠執(zhí)行所有這些功能。
2>由于在本發(fā)明中冷凝器的目的不是降低煙道氣的溫度，而是就地冷凝煙道氣中的水份，反應(yīng)器的操作溫度可達110℃，而不是傳統(tǒng)所要求的80℃，從而可免除低溫腐蝕的擔憂。
3>由于在冷凝器表面均勻分布地發(fā)生通過液珠或液膜的鹽的吸收反應(yīng)，而不是依靠噴水(它不能保證有均勻的空間分布)來進行吸收反應(yīng)，所以吸收效果得以大大改善。
4>在傳統(tǒng)的噴水系統(tǒng)中需要大量的水，其后果是進一步產(chǎn)生廢水，而本發(fā)明不向反應(yīng)器中額外加水，因此不產(chǎn)生二次廢水。
5>傳統(tǒng)的噴水系統(tǒng)需占據(jù)大的空間，但本發(fā)明的冷凝器所占據(jù)反應(yīng)器的體積最小。
6>在本發(fā)明的中，裝置的脫硫、脫氮率較之不帶冷凝器的傳統(tǒng)的低溫等離子脫硫、脫氮裝置有顯著地提高。
圖1是傳統(tǒng)的低溫等離子反應(yīng)器示意圖。
圖2是本發(fā)明的低溫等離子反應(yīng)器示意圖。
圖3是本發(fā)明裝有多個冷凝器的低溫等離子反應(yīng)器的剖面圖。
圖4是本發(fā)明最佳實施例1的實驗結(jié)果曲線圖。
附圖中代碼指代的器件名稱如下1．換熱器2．低溫等離子反應(yīng)器3．3’，電極4．噴嘴5．脈沖發(fā)電機6．電集塵器7．廢氣排風機8．直流發(fā)電機9．冷凝器10．冷卻水供應(yīng)裝置下面，依據(jù)最佳實施例進一步描述本發(fā)明。
實施例1本發(fā)明的此實施例是在使用等離子反應(yīng)器脫硫、脫氮的中試工廠裝置建立之前的小型反應(yīng)器上進行的，其目的是檢驗前述的在等離子反應(yīng)器中冷凝作用對NOx脫除能力的實際效果。
為比較內(nèi)置冷凝器的反應(yīng)器與未置冷凝器的反應(yīng)器二者NOx的脫除率，這個實驗是使用小型等離子反應(yīng)器進行的，該反應(yīng)器具有處理含200ppm NOx的20Nm3／hr氣體的能力，其脈沖頻率60赫(Hz)；脈沖持續(xù)時間1000鈉秒(nsec)實驗結(jié)果見圖4。
如圖4所示，置冷凝器的反應(yīng)器其NOx的脫除率遠高于未置冷凝器的反應(yīng)器，而后者，即使反應(yīng)器的電壓提高至50KV(最大值)，其NOx的脫除率不超過15％的水平。
因此可通過此實例確定，反應(yīng)器內(nèi)置冷凝器可顯著提高NOx的脫除率。
實施例2
舉這個實施例，是為了比較內(nèi)置冷凝器的反應(yīng)器與未置冷凝器的反應(yīng)器之間的脫硫、脫氮的效果。
實驗是在反應(yīng)器內(nèi)部置有冷凝器的中試試驗設(shè)備(本發(fā)明)與未內(nèi)置冷凝器的反應(yīng)器(意大利國家發(fā)電廠)中進行的，表1同時列出了實驗條件和實驗結(jié)果。
表1實驗結(jié)果的比較項目具有冷凝器的反應(yīng)沒有冷凝器的反應(yīng)器器(本發(fā)明)(意大利國家電廠)氣體處理量2，000Nm3／hr1，000Nm3／hr電壓 Max100KV Max100KV脈沖持續(xù)時間 脈沖持續(xù)時間1000nsec 1000nsec脫硫， 脫硫95％ 脫硫80％脫氮率脫氮85％ 脫氮55％操作溫度 170℃ 80℃電能需求3Whr／NM312～15Whr／NM3(每單位處理 或以下氣體量)根據(jù)表1可確定，在相同電壓條件下，內(nèi)置冷凝器的反應(yīng)器較之未置冷凝器的反應(yīng)器，顯示出具有較高的脫硫、脫氮率、且耗電少，并可在較高溫度下完成其功能。因此，使用本發(fā)明的反應(yīng)器可避免低溫腐蝕的侵擾。
權(quán)利要求
1.一種低溫等離子脫硫、脫氮的方法，其特征是在低溫等離子反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷凝器，并通過此冷凝器的表面冷凝廢煙道氣中所含的水份來促進鹽的生成和中和。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述低溫等離子反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一組或多組所述冷凝器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷凝器安裝于上述低溫等離子反應(yīng)器中電極的后面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)器的操作溫度至少為110℃，從而避免了低溫腐蝕。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過在低溫等離子反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷凝器來促進低溫等離子反應(yīng)的一種從煙道氣中脫硫、脫氮的方法,它使得廢煙道氣中所含的水分在冷凝器表面得以冷凝,并促進鹽的生成和中和。傳統(tǒng)的在反應(yīng)器前部裝有換熱器,且內(nèi)置噴水系統(tǒng)的低溫等離子脫硫、脫氮工藝過程中產(chǎn)生的下述問題,如反應(yīng)器的低溫腐蝕率高、耗電量較大、財政投資較高、產(chǎn)生二次廢水等等都可在本發(fā)明中得以解決,同時本發(fā)明也的確顯著提高了脫硫、脫氮率。
文檔編號B01D53/74GK1203829SQ98107708
公開日1999年1月6日 申請日期1998年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月8日
發(fā)明者宋永 , 申完浩, 金碩準 申請人:韓國重工業(yè)株式會社, 韓國機械研究院