[發明專利]一種等離子體干式煙氣脫硫方法

有效

• 申請號: 201410833747.5
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104492249A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 黃宏宇;大坂侑吾;王智輝;何兆紅;劉學成;鄧立生
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: B01D53/81
• 分類號: B01D53/81;B01D53/50;B01D53/32
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域：

本發明涉及煙氣脫硫的技術領域，具體涉及一種等離子體干式煙氣脫硫方法。

背景技術：

船舶柴油機和燃煤工業鍋爐等重型機械排放廢氣中的SO₂等對大氣環境造成的污染已引起國際社會的廣泛關注。控制SO₂排放可采用多種方法，主要途徑有燃燒前脫除原料的硫分；燃燒過程中采用先進的燃燒方法減少SO₂的形成；以及燃燒后對SO₂進行吸收，即煙氣脫硫。依據我國目前的技術水平，煙氣脫硫是降低SO₂排放量最經濟有效的手段。

煙氣脫硫技術按脫硫劑和脫硫產物的干濕狀態又可分為濕法和干法，目前以石灰石-石膏法為代表的濕法脫硫技術，是最主流的煙氣脫硫方法。濕法脫硫總體說來雖然技術比較成熟，脫硫效率較高，但仍存在投資運行成本大、易腐蝕設備等缺點。相對來說，一般的干法脫硫過程簡單，對設備腐蝕性小，脫硫產物易處理，但也容易存在脫硫效率低的問題。針對船舶柴油機和重型燃煤鍋爐尾氣脫硫領域，濕法脫硫普遍面臨廢水處理問題，易造成設備龐大、二次污染等不利結果，難以取代干法脫硫。此外，近年來，等離子體法逐漸發展起來，并成為煙氣脫硫的研究熱點，等離子體中的離子、電子和激發態原子都是活性很強的物種，很容易和煙氣中的分子、原子發生化學反應，與脫硫反應裝置相結合，可有效提高脫硫效率。

在傳統的碳酸鹽吸附SO₂的干式脫硫方法中，923K時碳酸鹽可以很好地與SO₂反應，但當反應溫度較低時(473K～723K)，碳酸鹽直接與SO₂反應形成硫酸鹽的速率大大降低，而且柴油機尾氣通常低于923K，將煙氣二次加熱后再脫硫無疑增加了能耗。此外，當溫度升至中溫階段(773K左右)，一些碳酸鹽材料還會發生分解，造成脫硫材料不穩定。

采用低溫等離子體輔助脫硫，可以降低反應溫度，提高脫硫效率。專利CN?103768942A采用介質阻擋放電方法產生低溫等離子體，并將等離子體注入到柴油機排氣管道中，與尾氣中的NO₂、SO₂反應生成硫酸、硝酸霧，將酸霧氣體引入到電除酸霧器中，再由直流高壓電源輸入高壓電經高壓電纜、絕緣子等裝置施加到電極上，使得電極與電除酸霧器外殼形成高壓靜電場，從而得到凝結增粗的酸液滴，最后回收硝酸、硫酸的混合酸液，或再添加Ca(OH)₂生成Ca(NO₃)₂和CaSO₄。該法無需外加氧化催化劑、不用NH₃等添加劑，SO₂脫除效率可達到85％，但需要經過復雜的過程將SO₂轉化為硫酸，增大了設備占地空間，對設備抗腐蝕要求增高，同時回收的硫酸和硝酸混合酸液作為化工產品分離也需要消耗財力物力。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術中存在的問題與缺陷，提供一種等離子體干式煙氣脫硫方法，采用干式脫硫過濾器在300K到773K中低溫范圍對輪船尾氣和重型機械設備排放煙氣進行脫硫。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種等離子體干式煙氣脫硫方法，該方法采用等離子體輔助脫硫過濾器，300K到773K中低溫范圍對輪船尾氣和重型機械設備排放煙氣進行脫硫，所述等離子體輔助脫硫過濾器為兩端開口的桶狀結構，上下兩端分別設有電極、電極間填充有蜂窩煤過濾裝置，所述蜂窩煤過濾裝置蜂窩煤孔道內涂有碳酸鹽吸附材料；該方法包括以下步驟：

a、含硫煙氣沿與電極所在平面垂直方向進入等離子體輔助脫硫過濾器，利用高壓電源放電，產生等離子體，所述等離子體含有高氧化能力的自由基O*和O₃氣體；

b、利用O₃氣體對煙氣中SO₂進行氧化，形成SO₃，SO₃再與等離子體輔助脫硫過濾器電極間填充的蜂窩煤過濾裝置蜂窩煤孔道內側的碳酸鹽吸附材料反應生成硫酸鹽和二氧化碳。

所述等離子體輔助脫硫過濾器為干式煙氣脫硫過濾器。

所述高壓電源優選為兩個，電極為兩對。

所述等離子體為常壓低溫等離子體，等離子體的產生方法為介質阻擋放電，放電間隙為5.0mm～50mm，放電過程中，電子溫度為5000K～20000K，氣體溫度為300K～773K。