一種有害物去除裝置及其去除氣流中有害物的方法
【專利說(shuō)明】-種有害物去除裝置及其去除氣流中有害物的方法 (-)技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種廢氣處理方法，特別設(shè)及一種從氣流中去除有害物的裝置及處理 廢氣中有害物的方法，包括含有氣、氯、硫或氮元素的氣態(tài)有害物。 (二)【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)、制藥和涂裝等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生各種有害氣體，如含氣、氯、硫或氮的氣態(tài) 有害物，包括有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。運(yùn)些污染物不僅對(duì)人體有害，有些還是致癌物質(zhì)，而且大量 排放還對(duì)局部區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，還是大氣光化學(xué)霧形成的原因之一。但是運(yùn)些 物質(zhì)或者水溶性不好，揮發(fā)性強(qiáng)或者化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易降解的特點(diǎn)，給凈化帶來(lái)很大的困 難。
[0003] 處理上述污染物的其他方法有燃燒法和吸附法等。但上述方法都有各自應(yīng)用的局 限性，燃燒法對(duì)運(yùn)行條件要求較高，一般要求在600°C W上運(yùn)行，投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高。吸附法對(duì) 低濃度的污染物脫除效率較高，但無(wú)法達(dá)到分解有害氣體的目的，吸附劑再生和后續(xù)處理 系統(tǒng)復(fù)雜。
[0004] 由脈沖放電或無(wú)聲放電（又稱介質(zhì)阻擋放電）等產(chǎn)生的非平衡等離子體技術(shù)應(yīng)用 于廢氣治理，其基本原理是利用電暈放電產(chǎn)生大量高能電子、原子和自由基。運(yùn)些高能電 子、原子和自由基與有害分子反應(yīng)并使其氧化或離解，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物。本發(fā)明者曾報(bào)導(dǎo) 了采用放電反應(yīng)器對(duì)有害廢氣去除實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究結(jié)果請(qǐng)參看黃立維等《高?；瘜W(xué)工程學(xué) 報(bào)》（2007，V〇121:689-694)等報(bào)道。但是，由于非平衡等離子體化學(xué)反應(yīng)難于控制，很多是 可逆反應(yīng)，特別在處理含氯、氣、硫和氮等氣態(tài)有害物時(shí)易產(chǎn)生新的有害物質(zhì)，如COCh和 HCN等。因此，雖然國(guó)外內(nèi)也有把該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用，但實(shí)際效果并不理想。主要是有害 物去除率低、降解不完全和二次污染物的產(chǎn)生難W解決。 (Ξ)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是提供一種從氣流中去除含氣、氯、硫或氮的氣態(tài)有害物的反應(yīng)裝置 及處理工藝，使氣流中含有的運(yùn)些有害物被氣體放電氧化和降解，從氣體反應(yīng)中分解出來(lái) 有害中間產(chǎn)物被加入的固體吸收劑吸收，氣固分離后，達(dá)到氣體凈化的目的。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] 本發(fā)明提供一種有害物去除裝置，所述裝置由筒體和氣體放電電極組成，所述筒 體的上部分為直筒體，下部分為倒錐體，所述的筒體的上部分直筒體內(nèi)部設(shè)置有氣體放電 電極，所述氣體放電電極與高壓電源連接，筒體接地或接電源零線;所述的直筒體上部設(shè)置 有與氣體管道連接的氣體進(jìn)口、所述的氣體進(jìn)口與固體吸收劑的進(jìn)口相接，所述筒體的上 部分直筒體下部設(shè)有凈化后氣體出口，所述直筒體內(nèi)部放電電極下端W下設(shè)置有集氣罩， 所述集氣罩通過(guò)管路與凈化后氣體出口連通，所述下筒體的底端設(shè)置有反應(yīng)后固體吸收劑 出口。
[000引進(jìn)一步，所述集氣罩開(kāi)口朝下，集氣罩頂部距離放電電極下端一般50mm及W上，罩 口大小設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)使罩口氣體流速小于2. Om/s，W便氣流不影響筒體內(nèi)反應(yīng)后氣體和固 體吸收劑分離。
[0009] 進(jìn)一步，所述的筒體直徑150mm，筒體高1300mm，其中上部分直筒體高800mm，倒錐 體高500mm。
[0010] 進(jìn)一步，所述氣體放電電極包含單根或多根電極，所述多根電極為直線型電極線 或環(huán)型電極線。
[0011] 本發(fā)明還提供一種利用所述有害物去除裝置去除氣流中有害物的方法，所述方法 為:將氣體放電電極與高壓電源連通，再將含有害物的氣體從氣體進(jìn)口導(dǎo)入，并將固體吸收 劑通過(guò)計(jì)量進(jìn)量器加入固體吸收劑進(jìn)口，氣體停留時(shí)間為5-50S，從凈化后氣體出口收集處 理后的氣體，從固體吸收劑排出口收集固體吸收劑;所述固體吸收劑與被吸收的有害物的 化學(xué)計(jì)量比（摩爾比，下同）為10-30:1。
[0012] 進(jìn)一步，所述固體吸收劑為氨氧化巧、氨氧化儀、氧化巧、氧化鋒和碳酸巧中的一 種或多種混合。
[0013] 進(jìn)一步，所述固體吸收劑粒徑為20μπι-1000μπι，優(yōu)選50-400μπι。
[0014] 進(jìn)一步，所述含有害物的氣體為有害物濃度50-450mg/m3,氧氣濃度8% (體積，下 同），水分濃度10 % (體積，下同），其余為氮?dú)狻?br>[0015] 進(jìn)一步，向所述含有害物的氣體中添加濃度0.5%-10%氣氣(體積，下同）。
[0016] 所述的高壓電源的供電方式包括脈沖供電和交流供電，其中脈沖供電的電壓為± 化V-±200kV(優(yōu)選40kV)，脈沖重復(fù)頻率為2Hz-化化(優(yōu)選50-1000HZ)，交流供電的電壓為 2kV-200W(優(yōu)選40kV)，頻率為lOHz-10曲Z(優(yōu)選50-1000HZ)。
[0017] 進(jìn)一步，所述含有害物的氣體溫度為20~160°C。
[0018] 本發(fā)明所述的一種有害物去除裝置的筒體結(jié)構(gòu)的上部分為直筒體，下部分為倒錐 體，所述筒體一般為圓筒形，也可W是長(zhǎng)方體或正方體，效果大體相當(dāng)，所述直筒體部分的 主要功能是提供氣相和氣固相反應(yīng)，倒錐體部分主要功能為收塵和除塵。本發(fā)明所述的放 電電極通常為圓型或芒刺型，放電電極的供電方式包括脈沖和交流，其中脈沖供電的電壓 一般為± 2kV- ± 200kV，正電壓和負(fù)電壓效果一樣，脈沖重復(fù)頻率為一般2HZ-2曲Z，交流供 電的電壓一般為2kV-200kV，頻率為一般10化-10曲Z。不同供電形式的處理效果大體相當(dāng)， 且與輸入的能量成正比，單位處理氣量能耗約2-200W · h/m3,具體與去除率和氣體性質(zhì)等 操作參數(shù)有關(guān)。接地極或零線一般為筒體，脈沖供電時(shí)筒體接地，交流供電時(shí)筒體接零線。 電極材料一般為不誘鋼、鐵、鶴或合金等導(dǎo)電材料，筒體材料一般為不誘鋼，放電電極與接 地電極(或零線)之間的距離一般為10-300mm。反應(yīng)器內(nèi)可布置單根或多根電極，具體依據(jù) 筒體大小設(shè)定，一般筒體直徑小于100mm時(shí)，可采用單根放電電極線沿軸屯、垂直設(shè)置，筒體 直徑大于100mm時(shí)，可采用多根直線型電極線或環(huán)型電極線，在筒體內(nèi)垂直或水平放置或各 種組合，效果相當(dāng)，兩相鄰放電電極線的距離可依據(jù)筒體結(jié)構(gòu)大小等操作參數(shù)設(shè)計(jì)，無(wú)特殊 要求。
[0019] 本發(fā)明所述的裝置從氣流中去除有害氣體的處理工藝如下:先把固體吸收劑顆粒 加入含有有害氣體的氣流中，固體吸收劑顆粒加的形式，可采用固體吸收劑顆粒計(jì)量進(jìn)量 器加入，也可采用氣流輸送等形式，然后把所述的氣流導(dǎo)入裝置的上筒體，在所述的氣體放 電電極上連通高壓電源后產(chǎn)生電暈放電，使氣流中含有的含氯、氣、硫或氮的有害氣體在非 平衡等離子體反應(yīng)器內(nèi)分解的同時(shí)，從有害氣體分子中離解而生成的如氯化氨、氣化氨、二 氧化硫和硫化氨等酸性產(chǎn)物或中間產(chǎn)物被加入的固體吸收劑顆粒吸收，反應(yīng)后的固體吸收 劑顆粒在重力、氣流夾帶和靜電力等作用下同時(shí)向筒壁和往下移動(dòng)，最后通過(guò)設(shè)置在筒體 下部分錐形體底部的固體吸收劑出口排出，凈化后的氣流通過(guò)設(shè)置在筒體上部分直筒體下 部的凈化后氣體出口排出。所述的凈化后氣體出口由集氣罩和連接管組成，集氣罩開(kāi)口朝 下，罩口頂部應(yīng)在放電電極下端W下，一般為50mm W上，罩口大小設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)使罩口流速 小于2.0m/s，W便氣流不影響筒體內(nèi)反應(yīng)后氣體和固體吸收劑顆粒得分離。
[0020] 本發(fā)明所述的固體吸收劑顆?？蒞是氨氧化巧、氨氧化儀、氧化巧、氧化鋒和碳酸 巧等堿性吸收劑的一種或其混合物，其中W氨氧化巧和氨氧化儀為佳，吸收效果大體相當(dāng)， 其次為氧化巧和氧化鋒。固體吸收劑與被處理的有害物得化學(xué)計(jì)量比一般為0.5:100，吸收 劑顆粒為粉末狀，粒徑一般大于扣m，太細(xì)不利氣固分離，優(yōu)選50μηι-1000μηι，氣體停留時(shí)間 一般為0.5s W上，優(yōu)選3-50S，停留時(shí)間長(zhǎng)。氣固反應(yīng)溫度一般在常溫，最高溫度為200°C，氣 固吸收反應(yīng)后的產(chǎn)物在高溫時(shí)易分解。
[0021] 如在氣流中加入高濃度的固體吸收劑顆粒時(shí)，如30g/m3W上時(shí)，將對(duì)氣體放電會(huì) 產(chǎn)生一定的影響，此時(shí)可在氣流中加入氣氣等有利氣體放電的惰性氣體，可W起到增強(qiáng)放 電效果和降低放電電壓的效果，并與加入量成正比，所述的加入的氣氣等惰性氣體的濃度 (體積，下同）一般為0.01 % W上。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提出了一種非平衡等離子體化學(xué)反應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)氣體吸收 的方法，即在非平衡等離子體化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)加入固體吸收劑，通過(guò)非平衡等離子體技術(shù)與 氣一固化學(xué)吸收反應(yīng)協(xié)同作用，使含氯、氣、硫和氮的有害氣體在非平衡等離子體反應(yīng)器內(nèi) 分解的同時(shí)，從有害氣體分子中離解而生成的如氯化氨、氣化氨、二氧化硫和硫化氨等酸性 產(chǎn)物或中間產(chǎn)物被被氣流中的固體吸收劑吸收，氣固分離后從氣流中得到去除，從而避免 了離解出來(lái)的氯、氣、硫和氮再參加化學(xué)反應(yīng)生成新的有害物質(zhì)，引導(dǎo)和促進(jìn)非平衡等離子 化學(xué)反應(yīng)朝著無(wú)害化的方向進(jìn)行，達(dá)到氣體凈化的目的。 (四）
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明所述的一種從氣流中去除有害物的裝置結(jié)構(gòu)示意圖（筒體W圓筒為 例），包括：1氣體進(jìn)口，2固體吸收劑進(jìn)口，3中屯、電極線，