[實用新型]一種雙極電暈放電等離子體脫硫脫硝裝置

無效

• 申請號: 200620098846.4
• 申請日: 2006-09-07
• 公開（公告）號: CN200966977Y
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 范先媛;劉偉;楊振興
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: B01D53/74
• 分類號: B01D53/74;B01D53/56
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 樊戎

技術領域

本實用新型屬于一種脫硫脫硝裝置，尤其涉及一種雙極電暈放電等離子體脫硫脫硝裝置。

背景技術

等離子體方法脫硫脫硝工藝是上世紀70年代發展起來的新工藝，與其它類型的脫硫脫硝工藝相比，具有脫除效率高、工藝簡單、操作容易、投資較小、無廢液廢渣，因而被認為是最具發展前途的煙氣脫硫脫硝技術。

等離子體是由大量的正負帶電粒子和中性粒子組成的。其主要特征是：(1)從微觀角度看，帶電粒子有正負之分，且所有的負粒子的電荷總量與所有的正粒子的電荷總量相等，且又能在宏觀尺度上呈中性；(2)帶電粒子之間不存在庫侖力；(3)它是一種優良的導電流體，利用這一特征已實現磁流體發電；(4)帶電粒子之間無凈磁力；(5)電離氣體具有一定的熱效應。

在迅猛發展的等離子技術領域中廣泛采用“低溫等離子體技術”，低溫等離子體主要是由氣體放電產生的。主要有以下幾種形式(1)輝光放電；(2)電暈放電；(3)介質阻擋放電；(4)射頻放電；(5)微波放電。由于對諸如氣態污染物的治理，一般都在常壓(10³Pa左右)下進行，而能在常壓下產生低溫等離子體的有效方法主要是電暈放電和介質阻擋放電兩種形式。

目前，利用等離子體脫硫脫硝技術的裝置主要是采用各種不同形式的電極結構，其中線--板電極的應用研究最為廣泛。其基本原理是利用電暈放電產生的高能電子撞擊煙氣分子，使煙氣分子激活、離解或電離，從而產生大量活性化學物質，將SO₂、NO_X氧化脫除。等離子體脫硫脫硝工藝與其它類型的脫硫脫硝工藝相比，具有脫除效率高、工藝簡單、操作容易、投資較小、無廢液廢渣等優點。但它也存在一些不足之處，主要是：

1、由于其極配形式為線—板式，故電暈激活的空間不夠均勻，導致脫硫脫硝效率的下降。(王銀聲等.脈沖電暈等離子體脫硫脫氮與除塵技術.上海環境科學，2001，19(1)：17-19)；

2、線—板式的電極結構導致空間場強分布不均勻，平均場強較低，這不利于離子的均勻分布，進而影響脫硫脫硝效率。(向曉東.現代除塵理論與技術.北京：冶金工業出版社，2002)；

3、傳統的等離子體脫硫脫硝裝置均采用單極電暈放電，在電暈外區實際上形成的是單極性單向離子流，并不是嚴格意義上的等離子體。(林赫.直流電暈放電誘導自由基簇射煙氣脫硝試驗和機理研究.浙江大學，2002)；

發明內容

本實用新型的任務是提供一種空間場強分布均勻、高能電子密度大、脫除效率高、結構簡單、投資較少、運行可靠、無二次污染的雙極電暈放電等離子體脫硫脫硝裝置。

為完成上述任務，本實用新型采用的技術方案是：在反應器殼體內設置有若干對高壓極板和接地極板，高壓芒刺固定在高壓極板上、接地芒刺固定在接地極板上；高壓極板與直流高壓電源的高壓端相聯接，接地極板接地。

其中：高壓芒刺與接地芒刺的設置或為正對布置、或為相互錯開布置；高壓芒刺、接地芒刺的形狀為針狀；高壓極板、接地極板、高壓芒刺、接地芒刺材質均為金屬。

由于采用上述技術方案，當高壓芒刺上施加負高壓時，則形成負電暈放電，電暈區產生大量的正離子、電子、激發態和自由基，在電場力的作用下，正離子向內運動，電子則向接地極板運動，期間會碰撞煙氣分子繼續電離或與空氣分子結合生成負離子；而接地芒刺此時為正電暈放電，電暈區產生大量的正離子、電子、激發態和自由基，在電場力的作用下，電子向內運動，正離子向高壓極板運動，期間與煙氣分子反應生成自由基。利用由此產生大量的OH、HO₂、N、O和O₃等活性物種，這些活性物種具有強氧化性，將SO₂、NO_X氧化脫除。若高壓芒刺上施加正高壓，則形成正電暈放電，而接地芒刺此時為負電暈放電。無論高壓芒刺聯接正高壓還是負高壓，都能產生正、負兩種極性的電暈放電，一部分直接生成大量活性物種，另一部分生成大量的正、負離子分別向極性相反的極板運動，其間撞擊煙氣分子繼續生成大量活性物種，利用這些物種的強氧化性將SO₂、NO_X氧化脫除。在注入添加劑氨時，進一步生成硫酸銨、硝酸銨，可作為副產品回收。

因此，本實用新型具有以下的特點：

1、利用直流高壓電源可同時產生正電暈和負電暈放電，從而可使電場中形成雙向離子流，即真正意義上的等離子體；

2、正負電極同時產生電暈放電，高能電子的密度高于普通的單極電暈放電，從而使脫硫脫硝效率明顯會高于普通的單極電暈放電；