本發(fā)明涉及一種廢氣處理方法，特別涉及一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行含硫和/或含氮氧化物廢氣凈化的方法及系統(tǒng)，屬于工業(yè)廢氣處理以及大氣污染凈化領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，煤和石油作為能源結(jié)構(gòu)中的主力，其使用量日益增大，在燃燒過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生了硫化物(sox、h2s)、氮氧化物(n2o、nox等)等污染物。其中硫氧化物sox以so2為主，會(huì)刺激呼吸道，導(dǎo)致氣管及支氣管萎縮，長(zhǎng)期呼吸會(huì)危及生命；同時(shí)還影響動(dòng)植物的正常生長(zhǎng)，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。n2o在溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率約為5％。其對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約為甲烷的2.5倍，其使得全球變暖的潛能是co2的310倍，n2o在大氣中的濃度每增加一倍，全球溫度將上升0.3℃；nox會(huì)損傷人們的肺部機(jī)能，導(dǎo)致癌變；并會(huì)引起光污染，刺激眼部并具有強(qiáng)毒性，嚴(yán)重威脅人類的生存。同時(shí)sox、nox氣體會(huì)與水蒸氣結(jié)合形成酸雨，造成遠(yuǎn)距離污染及廣域污染?；痣姀S、化工企業(yè)、汽車尾氣等均是硫氧化物、氮氧化物的主要來(lái)源。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)不斷出臺(tái)了大批限制大氣污染物排放的相關(guān)政策以及法律法規(guī)，例如《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)gb16297-1996》中規(guī)定二氧化硫最高允許排放濃度為1.2g/m³，無(wú)組織排放監(jiān)控濃度限值為0.5mg/m³；氮氧化物最高允許排放濃度為1.7g/m³，無(wú)組織排放監(jiān)控濃度限值為0.15mg/m³?！痘痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)gb13223-2011》、《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)gb13271－91》及《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)gb14554-93》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)含硫化物、氮氧化物排放濃度有強(qiáng)制性要求。這表明我國(guó)政府對(duì)于控制大氣污染排放的強(qiáng)烈決心和治理大氣污染的巨大力度，與此同時(shí)，這些相關(guān)政策也促進(jìn)了我國(guó)廢氣污染控制、凈化方面的研究和工程開(kāi)發(fā)。

目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的廢氣凈化技術(shù)多是采用獨(dú)立的脫硫、脫硝工藝，極少有可以同時(shí)處理硫化物、氮氧化物的技術(shù)工藝。傳統(tǒng)的技術(shù)工藝多為濕式吸收法以及固體吸收法。其中，濕式吸收法存在設(shè)備占地面積大，流程復(fù)雜，投資和操作運(yùn)行費(fèi)用高，產(chǎn)生廢水造成二次污染，后處 理麻煩等問(wèn)題。固體吸收法存在附劑用量多，設(shè)備龐大，投資高等缺點(diǎn)，而且傳統(tǒng)方法大都存在廢氣中硫氧化物、氮氧化物回收率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的方法及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的方法，其包括：

將含硫和/或含氮氧化物廢氣通過(guò)超高壓低溫等離子體進(jìn)行活化，同時(shí)選擇性通入或不通入經(jīng)超高壓低溫等離子設(shè)備活化后的氨氣與所述廢氣混合反應(yīng)而生成固相/液相產(chǎn)物，

以及，將固相/液相產(chǎn)物與氣相體系分離。

進(jìn)一步的，當(dāng)廢氣中含有硫化物時(shí)，則通入所述氨氣，并混合反應(yīng)生成所述固相/液相產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，當(dāng)廢氣中僅含有氮氧化物而不含有硫化物時(shí)，可不通入所述氨氣，而使廢氣直接通過(guò)超高壓低溫等離子體設(shè)備，從而使其中的氮氧化物直接被分解為氮?dú)夂脱鯕夂笈欧拧?/p>

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的系統(tǒng)，其包括：

第一超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以對(duì)至少含有硫化物的廢氣進(jìn)行活化處理，

第二超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以對(duì)氨氣進(jìn)行活化處理，

反應(yīng)器，用以容置活化后的氨氣與所述煙氣并使該兩者混合反應(yīng)而至少生成固相/液相產(chǎn)物，

以及，分離裝置，至少用以將所述固/液相產(chǎn)物與氣相體系分離。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的系統(tǒng)，其包括超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以生成超高壓低溫等離子體并對(duì)僅含有氮氧化物而不含有硫化物的廢氣進(jìn)行活化處理，使廢氣中的氮氧化物直接還原被分解為氮?dú)夂脱鯕夂笈欧拧?/p>

本發(fā)明通過(guò)將待處理的含硫和/或含氮氧化物廢氣、氨氣分別以超高壓低溫等離子體活化而產(chǎn)生大量活化粒子(亦可認(rèn)為是活化自由基)，之后將活化后的所述廢氣和選擇性通入或不通入氨氣混合反應(yīng)，使其中的硫、氮組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?液相產(chǎn)物，其后只需將固(/液)氣兩相進(jìn)行分離，即可達(dá)到氣體凈化的目的，并可得到能回收利用的銨鹽等副產(chǎn)物。當(dāng)廢氣中不含硫化物，僅含有氮氧化物(笑氣、no、n2o等)污染性氣體時(shí)，可以選擇是否通入氨氣，優(yōu)選的關(guān) 閉氨氣的使用，廢氣直接通入超高壓低溫等離子體設(shè)備內(nèi)，將氮氧化物直接分解為氮?dú)狻⒀鯕?，恒定高效，無(wú)耗材。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：提供的利用超高壓低溫等離子體脫硫脫硝的方法具有操作簡(jiǎn)單，流程短，適用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，選擇性靈活，可實(shí)現(xiàn)多種污染物的同步、高效率脫除(廢氣中硫化物、氮氧化物的轉(zhuǎn)化率在80％以上，優(yōu)選在90％以上)、無(wú)二次污染和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，且還可獲得硝酸銨和硫酸銨等副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)廢氣再利用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一典型實(shí)施方案之中一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本案發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案，如下將進(jìn)行詳細(xì)解釋說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的方法，其包括：

將含硫和/或含氮氧化物廢氣通過(guò)超高壓低溫等離子體進(jìn)行活化，同時(shí)選擇性通入或不通入經(jīng)超高壓低溫等離子設(shè)備活化后的氨氣與所述廢氣混合反應(yīng)而生成固相/液相產(chǎn)物，

以及，將固/液相產(chǎn)物與氣相體系分離。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述超高壓低溫等離子體的激發(fā)電壓大于10kv而小于或等于300kv，優(yōu)選為50-250kv，尤其優(yōu)選為70-200kv。

在一些較佳實(shí)施方案中，所述超高壓低溫等離子體的操作活化溫度為30-300℃，優(yōu)選為50-150℃。

進(jìn)一步的，在所述的利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的方法中，所述氨氣的用量是根據(jù)廢氣中的硫化物(例如二氧化硫)和氮氧化物含量而計(jì)算確定。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)廢氣中含有硫化物時(shí)，則通入所述氨氣，并混合反應(yīng)生成所述固相和/或液相產(chǎn)物。

在一些實(shí)施方案中，當(dāng)廢氣中僅含有氮氧化物而不含有硫化物時(shí)，則可以不通入所述氨氣，使廢氣直接通過(guò)超高壓低溫等離子體設(shè)備，從而使其中的氮氧化物直接還原被分解為氮?dú)夂脱鯕夂笈欧?，綠色環(huán)保，無(wú)毒無(wú)害。

進(jìn)一步的，所述廢氣中包含至少一種硫化物和/或至少一種氮氧化物；氮氧化物主要包括笑氣(n2o)、一氧化氮(no)、五氧化二氮(n2o5)、三氧化二氮(n2o3)、二氧化氮(no2)、四氧化二氮(n2o4)等中的任意一種或多種的組合。

進(jìn)一步的，所述廢氣還可包含氮?dú)猓鯕夂退魵庵械娜我庖环N或多種，但不限于此。例如，所述廢氣可以是常見(jiàn)的工業(yè)煙氣，包括高爐尾氣、化工尾氣等等。

在一些較為具體的實(shí)施案例中，還可以在對(duì)氨氣和/或所述廢氣進(jìn)行所述的活化處理之前，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。

例如，可以將氨氣和所述廢氣分別預(yù)熱后，再以低溫等離子體分別進(jìn)行活化處理，以降低能耗。

例如，對(duì)于一些含有粉塵的廢氣，可以采用業(yè)界所知的合適方式預(yù)先進(jìn)行除塵處理。

例如，對(duì)于一些硫氮含量較高的廢氣，可以采用業(yè)界所知的合適方式預(yù)先進(jìn)行初步脫硫脫硝處理，之后再以低溫等離子體分別進(jìn)行活化處理，如此可以更好的提高廢氣處理量和處理效率。

本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的系統(tǒng)，其包括：

第一超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以對(duì)至少含有硫化物的廢氣進(jìn)行活化處理，

第二超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以對(duì)氨氣進(jìn)行活化處理，

反應(yīng)器，用以容置活化后的氨氣與所述煙氣并使該兩者混合反應(yīng)而至少生成固相和/或液相產(chǎn)物，

以及，分離裝置，至少用以將所述固相和/或液相與氣相體系分離。

在一些較佳實(shí)施方案中，由所述第一超高壓低溫等離子體發(fā)生器和/或第二超高壓低溫等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等離子體的激發(fā)電壓大于10kv而小于或等于300kv；優(yōu)選為50-250kv，尤其優(yōu)選為70-200kv。

在一些較佳實(shí)施方案中，由所述第一超高壓低溫等離子體發(fā)生器和/或第二超高壓低溫等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等離子體的操作活化溫度為30-300℃，優(yōu)選為50-150℃。

在一些較佳實(shí)施方案中，利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的系統(tǒng)還包括煙氣再熱器，至少用以對(duì)氨氣和所述煙氣進(jìn)行換熱處理，滿足所述超高壓低溫等離子體發(fā)生器操作溫度。

其中，所述煙氣再熱器可采用回轉(zhuǎn)式煙氣換熱器，并且所述煙氣再熱器的至少又一熱端入口還與所述反應(yīng)器的輸出口連通，至少又一冷端出口還與排氣裝置連通。

進(jìn)一步的，所述廢氣中包含至少一種硫化物和/或至少一種氮氧化物；氮氧化物主要包括笑氣(n2o)、一氧化氮(no)、五氧化二氮(n2o5)、三氧化二氮(n2o3)、二氧化氮(no2)、四氧化二氮(n2o4)等中的任意一種或多種的組合。

本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面提供了一種利用超高壓低溫等離子體進(jìn)行廢氣脫硫脫硝的系統(tǒng)，其包括超高壓低溫等離子體發(fā)生器，用以生成超高壓低溫等離子體并對(duì)僅含有氮氧化物而不含有硫化物的廢氣進(jìn)行活化處理，使廢氣中的氮氧化物直接被分解為氮?dú)夂脱鯕夂笈欧拧?/p>

在一些較佳實(shí)施方案中，所述超高壓低溫等離子體的激發(fā)電壓大于10kv而小于或等于300kv；優(yōu)選為50-250kv，尤其優(yōu)選為70-200kv，操作活化溫度為30-300℃，優(yōu)選為50-150℃。

實(shí)施例1：該實(shí)施例中的一種廢氣凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可參閱圖1所示，其可包括煙氣再熱器(回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器)、超高壓低溫等離子體發(fā)生器、反應(yīng)器、分離室，儲(chǔ)罐和排氣煙囪等。

在以該系統(tǒng)進(jìn)行廢氣處理時(shí)，可以將待處理廢氣與氨氣分別通過(guò)回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后的廢氣和氨氣分別進(jìn)入超高壓低溫等離子體發(fā)生器，對(duì)氣體進(jìn)行活化，產(chǎn)生大量活化粒子，之后將活化后的廢氣和氨氣在反應(yīng)器中進(jìn)行混合并發(fā)生反應(yīng)，生成固/液相產(chǎn)物，將固氣兩相進(jìn)行分離，從而達(dá)到氣體凈化的目的，并得到可以用于工業(yè)生產(chǎn)的等副產(chǎn)物。其中，氣固相分離后的固體/溶液(包括銨鹽等)可引入儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

其中，所述氨氣可由液氨/氨水通過(guò)氨氣發(fā)生器制備。

其中，所述氨氣的供給管路上還可設(shè)置閥門和流量計(jì)等，以記錄、調(diào)節(jié)氨氣流量。

同樣的，所述廢氣的供給管路上也可設(shè)置閥門和流量計(jì)等。

在一具體實(shí)施案例中，可以利用該系統(tǒng)凈化工業(yè)煙氣，該煙氣包含氮?dú)?、氧氣、水蒸氣、多種硫化物以及氮氧化物氣體等，其中，硫化物總含量為1000ppm，氮氧化物總含量為2000ppm，氧氣濃度為10％，水蒸氣濃度為5％，氮?dú)鉃檩d氣，廢氣總流量為10000m³/h。

對(duì)該工業(yè)煙氣(如下簡(jiǎn)稱廢氣)進(jìn)行凈化的具體操作過(guò)程如下：

1.廢氣通過(guò)廢氣入口管道進(jìn)入煙氣再熱器，調(diào)節(jié)廢氣溫度至50-150℃。

2.同時(shí)打開(kāi)氨氣管道閥門，開(kāi)啟氨水/氨氣儲(chǔ)罐，通過(guò)流量計(jì)記錄流量，通過(guò)氨氣管道閥門調(diào)節(jié)氨氣流量，流量約40m³/h。

3.將氨氣通過(guò)煙氣再熱器進(jìn)入回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器進(jìn)行預(yù)熱，至溫度為50-150℃。

4.預(yù)熱后的廢氣與氨氣分別通過(guò)煙氣再熱器熱端出口進(jìn)入低溫等離子體發(fā)生器，在低溫等離子體發(fā)生器中進(jìn)行活化(激發(fā)電壓為50-120kv，氣體活化時(shí)間為0.1-10s)，產(chǎn)生大量的自由基。

5.將活化后的廢氣與氨氣流在反應(yīng)器中混合反應(yīng)。

6.對(duì)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行氣固(/液)相分離操作，從而得到固(/液)相產(chǎn)物和凈化廢氣。固相/液相產(chǎn)物從分離室下端直接排出收集，凈化廢氣通過(guò)煙氣再熱器冷端入口進(jìn)入回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器，繼而通過(guò)煙氣再熱器熱端出口從排氣煙囪排出。

其中，產(chǎn)物包含硝酸銨和硫酸銨，氣相產(chǎn)物中硫化物總含量在100ppm以下，氮氧化物總含量在200ppm以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

與傳統(tǒng)脫硫脫硝技術(shù)相比，本實(shí)施例1使用超高壓低溫等離子體脫硫脫硝，具有工藝簡(jiǎn)單、流程短、適用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)多種污染物同步脫除等特點(diǎn)，并可避免二次污染，綠色環(huán)保，還可將sox、nox等氣體轉(zhuǎn)化成可回收利用的鹽類，避免資源的浪費(fèi)，可廣泛應(yīng)用于煙氣處理、氣體凈化等領(lǐng)域。

對(duì)照例1：凈化鍋爐氣，煙氣包含氮?dú)?、氧氣、水蒸氣、多種硫化物以及氮氧化物氣體等，其中，硫化物總含量為950ppm，氮氧化物總含量為2100ppm，氧氣濃度為10％，水蒸氣濃度為5％，氮?dú)鉃檩d氣，廢氣總流量為10000m³/h。

對(duì)該工業(yè)煙氣(如下簡(jiǎn)稱廢氣)進(jìn)行凈化的具體操作過(guò)程如下：

1.廢氣通過(guò)廢氣入口管道進(jìn)入煙氣再熱器，調(diào)節(jié)廢氣溫度至50-150℃。

2.同時(shí)打開(kāi)氨氣管道閥門，開(kāi)啟氨水/氨氣儲(chǔ)罐，通過(guò)流量計(jì)記錄流量，通過(guò)氨氣管道閥門調(diào)節(jié)氨氣流量，流量約40m³/h。

3.將廢氣通過(guò)煙氣再熱器冷端入口進(jìn)入回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器進(jìn)行預(yù)熱，至溫度為50-150℃。

4.預(yù)熱后的廢氣通過(guò)煙氣再熱器熱端出口進(jìn)入低溫等離子體發(fā)生器，在低溫等離子體發(fā)生器中進(jìn)行活化(激發(fā)電壓為50-120kv，氣體活化時(shí)間為0.1-10s)，產(chǎn)生大量的自由基。

5.將活化后的廢氣與未經(jīng)活化的氨氣在反應(yīng)器中混合反應(yīng)。

6.對(duì)反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行氣固(/液)相分離操作，從而得到固(/液)相產(chǎn)物和凈化廢氣。固/液相產(chǎn)物從分離室下端直接排出收集，凈化廢氣通過(guò)煙氣再熱器冷端入口進(jìn)入回轉(zhuǎn)式煙氣再熱器，繼而通過(guò)煙氣再熱器熱端出口從排氣煙囪排出。最后凈化廢氣中硫化物總含量在500ppm，氮氧化物總含量在1500ppm。

該對(duì)照例1的原料及工藝條件與實(shí)施例1基本相同，所不同者僅僅在于，該對(duì)照例1中是將預(yù)熱后的工業(yè)煙氣輸入低溫等離子體發(fā)生器活化而氨氣不需活化，之后輸入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，其硫氮脫除效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于實(shí)施例1。

應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。