[發明專利]利用大氣壓微波射流等離子體技術脫除工業煙氣中二氧化硫的方法

無效

• 申請號: 201010168751.6
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101829485A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 馬志斌;吳俊;吳利峰;孫鋼;胥明
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01D53/76
• 分類號: B01D53/76;B01D53/50
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及大氣壓微波射流等離子體應用技術及含硫的工業煙氣處理領域，特別是一種利用大氣壓微波射流等離子體技術脫除工業鍋爐煙氣中二氧化硫的方法。

背景技術

等離子體是一種電離了的氣體，由電子、離子和中性粒子組成，宏觀呈電中性，被稱為區別于固體、液體和氣體的物質第四態。依據所選擇的工作氣體的不同，等離子體可以具有強氧化性或者強還原性，從而在等離子體條件下發生的氧化或還原反應具有很高的效率，可用于廢氣、廢液、廢固的處理中。目前應用于環保領域的一般為大氣壓等離子體，包括射頻、電弧、電暈、介質阻擋放電等形式。

在工業煙氣的處理中，常用的等離子體有電暈等離子體和介質阻擋放電等離子體，但存在著效率低、穩定性差的缺點。而一般直利用工業煙氣產生高強度的等離子體又存在著能耗過高的缺點，難以實現工業化的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供一種利用大氣壓微波射流等離子體脫除工業煙氣中二氧化硫的方法，能將工業煙氣中的硫含量降到排放標準，且能耗較低，效率高，穩定性好。

本發明為解決上述提出的問題所采用解決方案為：利用大氣壓微波射流等離子體技術脫除工業煙氣中二氧化硫的方法，其特征是：大氣壓微波射流等離子體發生器在大氣壓下利用微波激勵空氣放電產生大氣壓微波射流等離子體，將大氣壓微波射流等離子體直接噴射到脫硫反應腔中，同時在脫硫反應腔中注入氨氣。

按上述方案，所述的大氣壓微波射流等離子體發生器所用的微波頻率是2.45GHz或0.915GHz。

按上述方案，所述的脫硫反應腔串聯在煙氣管道上。

按上述方案，所述的脫硫反應腔為多個并聯后再串聯在煙氣管道上。

按上述方案，所述的脫硫反應腔為橫截面為矩形或圓形的管道，大氣壓微波射流等離子體發生器裝在脫硫反應腔的側壁上。

按上述方案，單位時間內產生微波射流等離子體所用的空氣與單位時間內通過脫硫反應腔的煙氣中所含的二氧化硫摩爾比為5∶1。

按上述方案，單位時間內注入到脫硫反應腔的氨氣和單位時間內通過脫硫反應腔的煙氣中所含的二氧化硫的摩爾比為2∶1。

本發明的反應機理是：大氣壓微波射流等離子體產生的紫外光子、高能電子、強氧化性羥基、氧原子和氧離子協同作用將煙氣中的SO₂氧化成SO₃，SO₃與煙氣中的水汽反應生成霧狀硫酸，與添加的NH₃反應生成粉末狀的硫酸銨。

反應的化學方程式為：

H₂SO₄+2NH₃→(NH₄)₂SO₄

本發明的有益效果是：可以完成對含硫的工業煙氣進行脫硫處理，并且能夠從含硫的工業煙氣中回收硫胺，工業煙氣的一次脫硫率可達80％以上。

附圖說明

圖1是本發明脫除工業煙氣中二氧化硫過程的原理示意圖，其中脫硫反應腔為單個。

圖2是本發明另一種脫除工業煙氣中二氧化硫過程的原理示意圖，其中脫硫反應腔為多個并聯。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施。

實施例1：如圖1所示，本發明提供的是一種利用大氣壓微波射流等離子體脫除工業煙氣中二氧化硫的方法，具體是：首先利用大氣壓微波射流等離子體發生器5將經進氣管道4進入的空氣3激發放電產生大氣壓微波射流等離子體7，大氣壓微波射流等離子體7直接噴射到脫硫反應腔6中，鍋爐1中產生的煙氣經煙氣管道2通入脫硫反應腔6中，同時在煙氣管道中注入氨氣8進入脫硫反應腔6，其中單位時間內產生微波射流等離子體所用的空氣與單位時間內通過脫硫反應腔的煙氣中所含的二氧化硫摩爾比為5∶1，單位時間內注入到脫硫反應腔的氨氣和單位時間內通過脫硫反應腔的煙氣中所含的二氧化硫的摩爾比為2∶1，大氣壓微波射流等離子體7將煙氣中的SO₂氧化成SO₃，SO₃與煙氣中的水汽反應生成霧狀硫酸，與添加的NH₃反應生成粉末狀的硫酸銨9，集塵器10中粉末狀的硫酸銨9再經造粒器11成為副產品硫酸銨化肥，脫硫后的煙氣13經排煙管道12排放到大氣中。

本發明大氣壓微波射流等離子體發生器所采用的微波頻率是2.45GHz或0.915GHz。單臺大氣壓微波射流等離子體發生器的微波功率為3-5kW，可處理的煙氣量為300-500m³/h。根據所需處理的煙氣排放量，可以采用兩個甚至多個脫硫反應腔并聯，如圖2所示，并聯臺數由所需處理的煙氣總排放量和單臺大氣壓微波射流等離子體發生器的處理量來確定，本發明的煙氣的脫硫率可達到80％以上。