本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種去除二噁英的方法。

背景技術(shù)：

二噁英(dioxin)通常指的是1,4-二氧雜環(huán)己二烯及其衍生物，這類物質(zhì)對毒性強(qiáng)，對人體及自然環(huán)境危害大，且在自然環(huán)境中不易自然降解，二噁英常以微小的顆粒存在于大氣、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工業(yè)、垃圾焚燒、造紙以及生產(chǎn)殺蟲劑等產(chǎn)業(yè)。日常生活所用的膠袋，pvc(聚氯乙烯)軟膠等物都含有氯，燃燒這些物品時(shí)便會(huì)釋放出二惡英，懸浮于空氣中。因此對排放的氣體中的二噁英進(jìn)行處理勢在必行。現(xiàn)有的二噁英處理方式通常包括吸收過濾法和化學(xué)分解法。其中吸收過濾法利用活性炭等物質(zhì)對二噁英進(jìn)行吸附，然而吸附有二噁英的活性炭仍需進(jìn)一步處理；化學(xué)分解法則主要包括催化劑分解和等離子分解兩種，其中催化劑分解的代表性方法主要包括選擇性催化還原(scr)技術(shù)等，這一類方法的受催化劑的性能和狀態(tài)限制比較大，而現(xiàn)有的等離子分解法主要為低溫等離子分解法，但是由于現(xiàn)有的低溫等離子分解法的反應(yīng)條件相對固定，導(dǎo)致分解效率低，且反應(yīng)進(jìn)行不完全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種去除二噁英的方法，旨在解決現(xiàn)有等離子分解二噁英的方法分解效率低、反應(yīng)不完全的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種去除二噁英的方法，包括以下步驟：

將氣體加熱至溫度達(dá)到第一預(yù)設(shè)值，并通過一級等離子放電裝置；

將一級等離子放電裝置排出的氣體通過除塵裝置和排酸裝置；

將通過除塵裝置和排酸裝置的氣體冷卻至溫度達(dá)到第二預(yù)設(shè)值，并通過二級等離子放電裝置；

將通過二級等離子放電裝置的氣體冷卻至溫度達(dá)到第三預(yù)設(shè)值；

將溫度冷卻至第三預(yù)設(shè)值的氣體排放。

優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值，所述第二預(yù)設(shè)值大于第三預(yù)設(shè)值。

優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)值大于800攝氏度。

優(yōu)選的，所述第一預(yù)設(shè)值大于850攝氏度，且小于900攝氏度。

優(yōu)選的，所述第二預(yù)設(shè)值大于70攝氏度且小于200攝氏度。

優(yōu)選的，所述一級等離子放電裝置的功率小于60千瓦，脈沖頻率小于70次/秒。

優(yōu)選的，所述一級等離子放電裝置的功率為20-45千瓦，脈沖頻率為30-60次/秒。

優(yōu)選的，所述二級等離子放電裝置的功率大于5兆瓦，脈沖頻率大于800次/秒。

優(yōu)選的，所述二級等離子放電裝置的功率為9-13兆瓦，脈沖頻率為1000-1200次/秒。

本發(fā)明通過在高溫條件和低溫條件下兩次利用等離子放電裝置對氣體進(jìn)行處理，有效提高了反應(yīng)效率和二噁英的分解速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例去除二噁英的方法的流程圖。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種去除二噁英的方法，包括以下步驟：

s10、將氣體加熱至溫度達(dá)到第一預(yù)設(shè)值，并通過一級等離子放電裝置。

本實(shí)施例的技術(shù)方案主要針對垃圾回收廠、冶金車間等場景的焚燒爐，這些焚燒爐的焚燒溫度通常在400-600攝氏度左右，廢棄物在該溫度下焚燒最易產(chǎn)生二噁英等有害物質(zhì)，本實(shí)施例的技術(shù)方案中，先將由焚燒爐排出的氣體加熱至第一預(yù)設(shè)值，為了提高反應(yīng)效率和反應(yīng)效果，本實(shí)施例中第一預(yù)設(shè)值優(yōu)選大于800攝氏度，在某些具體實(shí)施方式中，該第一預(yù)設(shè)值的范圍大于850攝氏度且小于900攝氏度。

本實(shí)施例中將溫度加熱至800攝氏度以上，如果溫度繼續(xù)升高，則反應(yīng)效率的提升有限，而成本則嚴(yán)重提高，經(jīng)過測試，因此考慮到實(shí)際生產(chǎn)需要，應(yīng)當(dāng)將氣體的加熱溫度控制在850攝氏度至900攝氏度之間。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常在低溫條件先進(jìn)行等離子反應(yīng)，這里的低溫條件通常指的是低于200攝氏度，即在焚燒爐排出氣體之后，直接將氣體冷卻并經(jīng)過除塵等操作后進(jìn)行等離子反應(yīng)，然而經(jīng)過試驗(yàn)，直接進(jìn)行等離子反應(yīng)的反應(yīng)效果有限，因?yàn)榉磻?yīng)條件單一，所以對于某些氯代二苯-并-對二噁英的去除效果有限，實(shí)際去除效率并不能達(dá)到理論上的90％以上，僅能達(dá)到85％左右。

而本實(shí)施例的技術(shù)方案中，則先將排放的氣體進(jìn)行加熱，并在加熱條件下進(jìn)行反應(yīng)，可以有效提高去除效率，并去除低溫條件下難以反應(yīng)去除的二噁英。

由于高溫下的反應(yīng)效率較高，且二噁英本身在高溫條件下的穩(wěn)定性相對較差，理論上說，在溫度大于850攝氏度以后，二噁英會(huì)自行分解，但是實(shí)際試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在溫度大于850攝氏度之后，氣體中仍殘留一部分化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的二噁英，且該部分二噁英難以在后續(xù)反應(yīng)過程中去除。因此在兼顧成本和工作效果的情況下，本實(shí)施例中的一級等離子放電裝置的使用功率和脈沖頻率控制在一較低水平的時(shí)候綜合使用效果較佳。本實(shí)施例中，所述一級等離子放電裝置的功率小于60千瓦，脈沖頻率小于70次/秒。在某些具體實(shí)施方式中，將一級等離子放電裝置的功率控制在20-45千瓦，脈沖頻率為30-60次/秒。

本實(shí)施例中一級等離子放電裝置的具體結(jié)構(gòu)可參考現(xiàn)有的及改進(jìn)的等離子放電裝置，而一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓控制在10-30千伏，輸出電流控制在2安培至4.5安培之間。

在一實(shí)施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米(納克每立方米)，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為10千伏，輸出電流為4.5安培，其功率為45kw，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.01納克/立方米。

在又一實(shí)施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為15千伏，輸出電流為2安培，其功率為30kw，脈沖頻率為50赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.05納克/立方米。

在第三實(shí)施例中，原始廢氣中二噁英含量約為830納克/立方米，一級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為10千伏，輸出電流為2安培，其功率為20kw，脈沖頻率為30赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.1納克/立方米。

s20、將一級等離子放電裝置排出的氣體通過除塵裝置和排酸裝置。

在氣體通過一級等離子放電裝置后，繼續(xù)通過除塵裝置和排酸裝置，本實(shí)施例中的除塵裝置優(yōu)選使用布袋除塵器，排酸裝置則可選用生石灰或氨水等吸收裝置吸收廢氣中的酸性物質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果使用氨水作為排酸裝置中的吸收劑，則需要進(jìn)一步通過除濕裝置控制氣體的濕度，優(yōu)選應(yīng)當(dāng)將氣體的溫度控制在15％以下。

同時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意的是，在溫度降低過程中，會(huì)不斷生成二噁英，只有在溫度降低至200攝氏度以下，二噁英的產(chǎn)生速度才會(huì)趨于停止，而在200攝氏度-400攝氏度之間為二噁英產(chǎn)生速度最快的溫度區(qū)間。因此必須控制氣體在200攝氏度至400攝氏度之間持續(xù)的時(shí)間盡量少。

應(yīng)當(dāng)理解的是，如果將氨水的溫度保持的較高，則會(huì)導(dǎo)致氨水揮發(fā)，降低排酸效果，因此如果使用氨水等溫度相對較低的物質(zhì)作為吸收劑，還應(yīng)當(dāng)在該s20步驟之前進(jìn)一步先將一級等離子放電裝置排出的氣體的溫度快速冷卻至200攝氏度以下。而如果使用生石灰等對反應(yīng)溫度要求不高的物質(zhì)，則可以將氣體的溫度保持在400攝氏度以上，也可以降低至200攝氏度以下。經(jīng)過試驗(yàn)，實(shí)際使用過程中，在將氣體加熱至800攝氏度以上之后，并經(jīng)過一級等離子放電裝置及一布袋除塵器之后，氣體的溫度可以保證在通過生石灰作為吸收劑的排酸裝置后仍保持在400攝氏度以上。

本實(shí)施例中，除塵裝置和排酸裝置均可參考現(xiàn)有的及改進(jìn)的除塵裝置和排酸裝置，例如布袋除塵器或吸收塔、過濾器等。不同之處在于需要在除塵裝置和排酸裝置外設(shè)置額外的保溫裝置及溫控裝置以控制溫度。

s30、將通過除塵裝置和排酸裝置的氣體冷卻至溫度達(dá)到第二預(yù)設(shè)值，并通過二級等離子放電裝置。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，將通過除塵裝置和排酸裝置的氣體冷卻至溫度達(dá)到第二預(yù)設(shè)值，應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)施例中的第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值。同時(shí)為了防止二噁英二次產(chǎn)生，必須嚴(yán)格控制氣體溫度位于200攝氏度與400攝氏度之間的時(shí)間，理論上來說，降溫速度越快越好。

在基于上述實(shí)施例的又一實(shí)施例中，氣體在進(jìn)入二級等離子放電裝置后，氣體中的二噁英含量恢復(fù)至大于20納克/立方米。

本實(shí)施例中的第一預(yù)設(shè)值大于第二預(yù)設(shè)值。具體的，在某些具體實(shí)施方式中，所述第二預(yù)設(shè)值大于70攝氏度且小于200攝氏度。理論上說，該第二預(yù)設(shè)值在上述范圍內(nèi)越低越好，但是實(shí)際生產(chǎn)過程中，考慮到成本因素，優(yōu)選控制在150攝氏度，溫度的上下偏差控制在15度即可。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于本實(shí)施例的技術(shù)方案中已經(jīng)利用一級等離子放電裝置在高溫條件下進(jìn)行了一次反應(yīng)，去除了部分二噁英，本實(shí)施例中的在二級等離子放電裝置中，應(yīng)當(dāng)提高放電裝置的功率和脈沖頻率。本實(shí)施例中，二級等離子放電裝置的功率大于5兆瓦，脈沖頻率大于800次/秒。經(jīng)過試驗(yàn)，在綜合考慮成本與去除效果的同時(shí)。所述二級等離子放電裝置的功率為9-13兆瓦，脈沖頻率為1000-1200次/秒，效果較佳。本實(shí)施例中，將二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓控制在100-300千伏，輸出電流控制在30安培至130安培之間。

本實(shí)施例中，進(jìn)入二級等離子放電裝置后中的氣體二噁英含量約為30納克/立方米。

在一具體實(shí)施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為100千伏，輸出電流為130安培，其功率為13兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.1納克/立方米。

在又一具體實(shí)施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為200千伏，輸出電流為60安培，其功率為12兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.15納克/立方米。

在另一具體實(shí)施方式中，二級等離子放電裝置中的等離子體電場電源輸出電壓為300千伏，輸出電流為30安培，其功率為9兆瓦，脈沖頻率為60赫茲，則經(jīng)過一級等離子放電裝置后，殘留的二噁英低于0.2納克/立方米。

s40、將通過二級等離子放電裝置的氣體冷卻至溫度達(dá)到第三預(yù)設(shè)值。

應(yīng)當(dāng)理解的是，從理論上來說，化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行均是可逆的，而實(shí)際生產(chǎn)過程中，這一過程也是確實(shí)存在的，雖然二次生成的二噁英數(shù)量很少，本實(shí)施例中進(jìn)一步將二級等離子放電裝置處理后的氣體進(jìn)一步冷卻，以降低二噁英在此反應(yīng)產(chǎn)生的可能性。從理論上說，該第三預(yù)設(shè)值應(yīng)當(dāng)越低越好，實(shí)際試驗(yàn)中證實(shí)，只要將第三預(yù)設(shè)值控制在小于100攝氏度即可有效減少二噁英的二次生產(chǎn)，為了進(jìn)一步提高效果，本實(shí)施例中優(yōu)選第三預(yù)設(shè)值應(yīng)當(dāng)至少低于第二預(yù)設(shè)值0至50攝氏度，且第二預(yù)設(shè)值越高，則第三預(yù)設(shè)值與第二預(yù)設(shè)值之差優(yōu)選越大。例如，如果將第二預(yù)設(shè)值設(shè)定為180攝氏度，則將第三預(yù)設(shè)值設(shè)定為130攝氏度以下較佳，如果將第二預(yù)設(shè)值設(shè)定為70攝氏度，則二噁英已經(jīng)基本無法二次生成，則此時(shí)基本不需要冷卻操作，可以將第三預(yù)設(shè)值設(shè)置于60攝氏度到70攝氏度之間。

經(jīng)過多次測試，在冷卻后的氣體中二噁英相對于冷卻前的增加量在低于1％。

s50、將溫度冷卻至第三預(yù)設(shè)值的氣體排放。

在氣體溫度冷卻至第三預(yù)設(shè)值后，則可以將氣體直接排放，為了避免污染環(huán)境，本實(shí)施例中優(yōu)選對排放前的氣體進(jìn)行一次過濾操作，顯然，該過濾操作還可以在步驟s40之前進(jìn)行。

根據(jù)綜合計(jì)算，在計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)中，本實(shí)施例中的技術(shù)方案可以去除有害氣體中100％的二噁英，實(shí)驗(yàn)室條件中，去除效果可以達(dá)到99％以上，在某工廠的實(shí)際生產(chǎn)測試中，二噁英去除效率實(shí)際可以達(dá)到95％以上。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書的內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。