一種利用臭氧的分階段凈化廢氣的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣處理領(lǐng)域，所述廢氣是指燃煤和焚燒垃圾產(chǎn)生的廢氣，具體涉及一種廢氣的多級分階段分別系統(tǒng)中反應(yīng)處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過度燃煤或垃圾焚燒所產(chǎn)生的廢氣造成的環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，是造成當(dāng)前我國大面積霧霾污染的問題，因此國家新出臺新國標(biāo)GB18485-2014排放標(biāo)準(zhǔn)和一系列加大治理新政策。然而，我國目前普遍采用的廢氣處理技術(shù)為酸堿中合法或噴氨及過氧化或SCR催化還原方法，其凈化效率無法達(dá)到新國標(biāo)排放要求，舊的處理方法處于舊國標(biāo)技術(shù)指標(biāo)時(shí)代的產(chǎn)物，已不適應(yīng)當(dāng)前新國標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一目的是提供一種凈化廢氣的方法，所述方法采用多級、分階段分別對廢氣進(jìn)行充分反應(yīng)處理，使處理后的氣體達(dá)到GB18485-2014的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]本發(fā)明所針對的廢氣為燃煤或焚燒垃圾所產(chǎn)生的廢氣，所述廢氣中含有超出國家排放標(biāo)準(zhǔn)GB18485-2014所規(guī)定濃度的氮氧化物、硫化物、氯化物、二噁英類和重金屬等有害物質(zhì)。當(dāng)各種污染物含量均較高，難以通過現(xiàn)有方案整體性去除時(shí)，本發(fā)明提供的方案的效果更為顯著，可以將各種污染物的含量全面降低至達(dá)標(biāo)。
[0005]本發(fā)明所述廢氣優(yōu)選為:氮氧化物、硫化物、氯化物、二噁英類和重金屬的含量均大于GB18485-2014規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)的150%。
[0006]具體而言，本發(fā)明提供利了一種用臭氧分階段凈化廢氣的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]步驟1:將待處理的廢氣與氨氣充分反應(yīng)，輸出氣體，即得廢氣SI ；
[0008]步驟2:將廢氣SI與03和O 2混合氣充分反應(yīng)，輸出氣體，即得廢氣S2 ；
[0009]步驟3:調(diào)節(jié)廢氣S2的溫度至150?470°C，用含有03、02和電離子的高溫水霧對其進(jìn)行噴淋氧化，輸出氣體，即得廢氣S3 ;
[0010]所述高溫水霧的溫度大于100 °C，pH值為7.0?9.8或4.0?6.5 ;
[0011]步驟4:迅速將廢氣S3的溫度調(diào)節(jié)至32?80°C，用含有03、O2和電離子的低溫水對其進(jìn)行噴淋氧化，輸出氣體，即得廢氣S4 ;
[0012]所述低溫水的溫度為O?50°C，pH值為7.0?9.8或4.0?6.5 ;
[0013]步驟5:對廢氣S4進(jìn)行除霧處理，輸出氣體，即可。
[0014]本發(fā)明所述步驟I中，由于待處理的廢氣中含有大量酸性物質(zhì)(如硫化物、氯化物等有機(jī)化合物)，與氨氣反應(yīng)后，廢氣中的酸性物質(zhì)被中和，生成可以溶于水的中和產(chǎn)物，從而從氣體中去除。該步驟可回收酸性物質(zhì)產(chǎn)生硝酸銨等產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)化肥的原料，從而達(dá)到回收再利用目的。
[0015]本發(fā)明所述步驟2中，由于燃煤或焚燒垃圾過程中產(chǎn)生大量的有害有機(jī)化合物廢氣和重金屬離子，經(jīng)過步驟2所述與臭氧和氧氣的直接氧化反應(yīng)后，大部分有害物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化成易溶于水的高價(jià)態(tài)物質(zhì)如N02、NO5O由于廢氣中所含的主要污染物為N0X、SO2、二噁英等有害氣體以及重金屬離子，且NOx的含量最高。為了提高反應(yīng)效率以及使方案更易于控制，本發(fā)明所述03、02與廢氣SI中所含NOx的摩爾比均優(yōu)選為I?1.2:1。所述NOx表示廢氣中可能存在的任意化合價(jià)態(tài)的氮氧化物。
[0016]由于與臭氧和氧氣進(jìn)行直接氧化反應(yīng)無法充分去除廢氣中的有害物質(zhì)，部分N0X、二噁英等物質(zhì)無法被轉(zhuǎn)化成易溶于水的產(chǎn)物，本發(fā)明進(jìn)一步通過步驟3和4，分條件、分步驟地充分實(shí)現(xiàn)了廢氣的處理凈化。
[0017]本發(fā)明所述步驟3為高溫反應(yīng)，廢氣過流時(shí)溫度應(yīng)保持在150?470°C的高溫條件。該步驟采用呈半水蒸汽態(tài)的、溫度> 100°c的高溫水霧對廢氣進(jìn)行噴淋氧化反應(yīng)，所述高溫水霧的pH值為7.0?9.8或4.5?6.5，優(yōu)選為7.0?9.8，其中噴淋水含有03、02和同時(shí)在直流正負(fù)電極板電解后的電離子2e。所述03、02和電離子的含量應(yīng)與廢氣中有害物質(zhì)的含量相當(dāng)，03、02與廢氣SI中所含NOx的摩爾比均優(yōu)選為I?1.2:1。
[0018]所述150?470°C的高溫條件是指廢氣過流時(shí)的溫度，若溫度低于150°C時(shí)，會造成氧化反應(yīng)不充分或副產(chǎn)物又被還原為NOdP SO2等有害物質(zhì)；若溫度高于470°C，則二噁英等物質(zhì)不易被還原和氧化，無法實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的充分反應(yīng)，因此，該步驟采用150?470°C的廢氣過流溫度。由于250?470°C是二噁英易于發(fā)生氧化還原條件的溫度，同時(shí)也是易被氧化分解的半衰期條件，因此，該步驟的氣體過流溫度優(yōu)選為150?470°C，在噴淋高溫水霧的條件下，保持上述廢氣過流時(shí)的溫度尤其重要。
[0019]由于有機(jī)化合物類廢氣，如氮氧化物、二噁英等雖然不易溶于水，但具有半溶于高溫水蒸汽或高溫水霧中的固有特性，且可以與事先溶解于水蒸汽中的03、O2和電離子等進(jìn)行快速氧化反應(yīng)；同時(shí)，電解正負(fù)極板裝置可釋放電離子。在本發(fā)明中，電解產(chǎn)生的電子用電離子表示，符號為2e。電離子易溶和生存于高溫水霧中，可與廢氣發(fā)生快速電離子并同時(shí)可氧化反應(yīng)，因此，本發(fā)明通過步驟3可以實(shí)現(xiàn)廢氣與電離子和臭氧及氧氣的雙重連續(xù)氧化反應(yīng)，可加快廢氣被氧化的速度，理論上也可統(tǒng)稱有機(jī)廢氣在150?470°C之間為易被氧化反應(yīng)的半衰期。低于150°C是廢氣有機(jī)化合物如高價(jià)態(tài)有機(jī)化合物易還原成NO等不易溶于水的物質(zhì)。
[0020]該步驟通過高溫水霧的噴淋氧化，將不易溶于水的有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成易溶于水的高價(jià)態(tài)有機(jī)化合物并溶入于循環(huán)水中，與循環(huán)水中的03、02和電解產(chǎn)生的電離子等物質(zhì)的綜合作用，進(jìn)一步反應(yīng)而生成無害的氣體和化合物，包括N2、CO2、O2、H2、硫酸鹽等。
[0021]本發(fā)明所述步驟4為低溫反應(yīng)，在廢氣過流時(shí)溫度應(yīng)保持在32?80°C的條件，在該溫度下，廢氣氧化產(chǎn)物的溶解度最高。該步驟采用溫度為O?50°C的低溫水進(jìn)行噴淋氧化反應(yīng)。所述低溫水的pH值為7.0?9.8或4.5?6.5，優(yōu)選為7.0?9.8，其中含有03、02和經(jīng)直流正負(fù)電極板電解后的電離子2e。所述O 3、02和電離子的含量應(yīng)與廢氣中有害物質(zhì)的含量基本相當(dāng)，03、O2、電離子與廢氣S3中所含NOx的摩爾比均為優(yōu)選為I?1.2:1。
[0022]該步驟所述降溫應(yīng)迅速，使廢氣過流溫度從步驟3的150?470°C迅速下降至32?80°C的低溫反應(yīng)條件，并且，應(yīng)盡量縮小80?150°C或150°C的時(shí)間階段，防止在80?150°C溫度下發(fā)生有機(jī)物還原反應(yīng)又可生成有害的NO、302等。
[0023]本發(fā)明步驟3和步驟4中，所述電離子通過直流電在正負(fù)極板電解中產(chǎn)生，電極直接插在水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水中。用于電解的電極板可采用Ag(銀)材料制作。在電離過程中，電極端生成Ag2+，可作為催化劑促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行，有利于生成易溶于水的高價(jià)態(tài)有機(jī)化合物，可快速將二噁英的化學(xué)鍵打開達(dá)到分解目的；同時(shí)，正負(fù)電極極板上可以吸附重金屬離子，從而減少廢氣中的重金屬含量，增強(qiáng)凈化效果。為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用整流器輸出直流電，電解條件包括:輸入電壓6?56V，電流密度300?20000A/m2，正負(fù)極板間距I?100mm，正負(fù)極板可定時(shí)切換正負(fù)。電解條件優(yōu)選包括:輸入電壓36?56V，電流密度2000?8000A/m2，正負(fù)極板間距為2?10mm，極板為銀材料，正負(fù)極板可定時(shí)切換正負(fù)，極板間距用切換方法調(diào)節(jié)間距。輸入電壓、電流