[發明專利]一種等離子體輔助氨水吸收燃煤煙氣同時脫硫脫硝脫碳的裝置和方法

在審

• 申請號: 201710380370.6
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107020004A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 吳祖良;葉明華;徐少娟;楊夢亞;章李豐;李昌旭;鄒思敏
• 申請（專利權）人: 浙江富春江環保熱電股份有限公司;浙江工商大學
• 主分類號: B01D53/75
• 分類號: B01D53/75;B01D53/78;B01D53/50;B01D53/62;B01D53/56;B01D53/74;F23J15/02;F23J15/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 黃平英

技術領域

本發明屬于大氣污染凈化技術領域，具體涉及一種用于等離子體輔助氨水吸收燃煤煙氣同時脫硫脫硝脫碳系統和方法。

背景技術

燃煤鍋爐會排放大量的SO₂、氮氧化物(NOx)和CO₂氣體等，SO₂、NOx是大氣污染的主要成分，也是形成酸雨和光化學煙霧的主要物質，而CO₂等溫室氣體引起的溫室效應等環境問題，不僅破壞了生態系統而且還危害了人體健康。這些環境問題帶來的經濟社會風險和重大損失，無疑已成為關系我國經濟可持續發展甚至社會和諧穩定的重大問題。

目前我國SO₂排放量的90％，NO_x排放量的67％和CO₂的70％均來自于燃煤。隨著大氣污染日益嚴重，煙氣污染物控制標準日益提高，新的脫硫脫硝脫碳技術的開發和應用尤為重要。

現階段，脫硫技術在國內日益成熟，但脫硝技術仍有提升空間。對SO₂的控制，目前較為成熟的技術是石灰石石膏法，系統運行穩定，脫除效率可達95％以上。而對于NO_x的控制，常采用選擇性催化還原法(SCR)，脫除效率可達90％以上，但其存在投資及運行成本高、催化劑易失活難再生、可能造成二次污染等問題。目前國內燃煤鍋爐脫硫脫硝普遍采用的是濕式煙氣脫硫(FGD)和NH₃選擇性催化還原脫硝(SCR)的組合技術。該技術的脫硫脫硝效率雖然高，但是系統復雜，投資和運行成本高，對運行企業來講無論從管理上和經濟上都造成不小的壓力。而脫碳方面，傳統方式多采用先脫硫脫硝再脫碳的布局，所以如果按照目前的一套設備只針對一種污染物的煙氣治理方法，隨著未來污染物治理種類的進一步增加，治理要求進一步提高，勢必造成系統復雜性高、設備投資大、運行成本高、占地面積多等問題。為此，研發高效經濟的脫硫脫硝脫碳一體化技術已成為國內外諸多研究機構的關注熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃煤煙氣同時脫硫脫硝脫碳的新技術，降低燃煤電廠污染治理系統的復雜性和投資運行成本，減少二次污染，同時實現吸收副產物的資源化，提出了一種等離子體輔助氨水吸收燃煤煙氣同時脫硫脫硝脫碳系統和方法。

一種等離子體輔助氨水吸收燃煤煙氣同時脫硫脫硝脫碳的裝置，包括順次設置在鍋爐煙氣流下游的降溫洗滌塔、等離子體反應器、吸收塔和煙囪，所述吸收塔的塔釜漿液入口外接氨水罐、塔釜漿液出口接入所述降溫洗滌塔內的噴淋裝置。

降溫洗滌塔采用吸收塔內的吸收后漿液作為吸收劑吸收SO₂，一方面實現SO₂的初步脫除，從而在后續的吸收塔中更加容易實現高效凈化。另外利用煙氣顯熱蒸發吸收塔中過來的吸收產物，對其進行濃縮，有助于后續的硫酸銨、硝酸銨、碳酸銨等結晶處理。同時煙氣溫度降低能夠提高后續的NO等離子體氧化效率，以及吸收塔吸收速率。降溫洗滌塔的設置對于SO₂、NOx和CO₂的高效脫除具有協同作用。

液相氧化直接在吸收劑中添加氧化劑，但是由于NO溶解性差，其氧化效果首先受到液膜吸收速率慢的影響，氧化效果并不好；氣相氧化則是在吸收前先將氧化性物質(等離子體或者臭氧等)和NO充分接觸，將NO氧化成高價態氮氧化物，然后再進行濕法吸收。氣相氧化具有氧化性強，反應速度快等特點，NO能更好的被氧化成易于吸收的高價態氮氧化物。另外，與臭氧氧化相比，等離子體過程不需要專門的液氧或純氧制備系統，而且不存在臭氧在較高溫度下快速分解的問題，所以NO的等離子體直接氧化在工業應用中更具優勢和前景。

本發明進一步的改進在于，所述等離子體反應器包括：

殼體，所述殼體內沿煙氣流向分為介質阻擋反應段和電暈放電反應段；

設于所述介質阻擋反應段內的至少兩個介質阻擋單元，相鄰介質阻擋單元之間為煙氣通道；

以及設于所述電暈放電反應段內的電暈放電單元。

介質阻擋放電和電暈放電是最常見的用于大氣治理的等離子體發生方式。介質阻擋放電活性氧產生量大，但放電間隙小，大量布置介質阻擋層會大大增加煙氣阻力，其更適合小煙氣量處理；電暈放電放電間隙大，阻力小，但產生的活性氧化粒子相對介質阻擋放電要小一些，適合大煙氣量處理。本發明將介質阻擋放電和電暈放電復合在一個反應器中，能在強化NO的氧化效果同時又降低整個等離子體反應器的運行阻力，為較大煙氣量的NO氧化提供了新的方法和技術。