一種等離子體反應(yīng)器聯(lián)合覆膜濾袋的煙氣除塵脫汞裝置及其處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于煙氣凈化領(lǐng)域，涉及一種煙氣除塵脫汞裝置及其處理方法，尤其涉及一種等離子體反應(yīng)器聯(lián)合覆膜濾袋的煙氣除塵脫汞裝置及其處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃煤電廠和石油化工領(lǐng)域，在其燃燒過程中會產(chǎn)生大量粉塵、S0x、N0x或重金屬等多種污染物。近年來，隨著環(huán)保法規(guī)的日益完善和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，細(xì)微顆粒物和重金屬兩種污染物因其對環(huán)境與人體具有極大的危害而受到了國內(nèi)外研究者的高度重視。為了加大環(huán)保力度，改善環(huán)境，2014年5月16日新發(fā)布的鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，新建燃煤鍋爐顆粒物的最高排放濃度標(biāo)準(zhǔn)為50mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)為30mg/m3，而單質(zhì)汞的排放標(biāo)準(zhǔn)也降到0.05mg/m3。細(xì)微顆粒物主要是指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑< ΙΟμπι的固體顆粒物，由于粒徑較小，比表面積大大增加，易成為其他有毒有害物質(zhì)(如酸性氧化物、有毒重金屬等)的載體或反應(yīng)體。細(xì)微顆粒物對環(huán)境和人類健康有很大危害，有研究顯示，細(xì)微顆粒物特別是ΡΜ2.5對大氣能見度的降低有著重要的影響，與粗顆粒物相比，細(xì)顆粒物(ΡΜ2.5)降低能見度的能力更強(qiáng)，是導(dǎo)致霧霾天氣的主要原因。此外小于1um的顆粒能夠通過鼻子進(jìn)入肺部，引發(fā)呼吸道和肺部疾病。
[0003]對于煙氣中顆粒物的脫除，工業(yè)上有除塵器的種類非常多，如現(xiàn)有的旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器等工業(yè)除塵技術(shù)，對細(xì)微顆粒物的脫除效果差，而靜電除塵器和濕法除塵器難以捕集0.1?Ιμπι的微塵顆粒。所以針對工業(yè)上細(xì)微顆粒物的脫除，研究人員提出了多種新型高效除塵技術(shù)，如推廣和完善低壓降高效靜電除塵、濕式靜電除塵技術(shù)、電袋復(fù)合除塵技術(shù)和等離子體法等新型脫除細(xì)粒顆物的方法，以提高細(xì)微顆粒物的脫除效率。
[0004]煙氣中的汞一般有三種形態(tài):顆粒汞、氧化汞和單質(zhì)汞。其中顆粒汞和氧化汞可以在后續(xù)的脫硫等裝置中脫除，也可附在顆粒物上被除塵裝置脫除，但由于單質(zhì)汞的高揮發(fā)性和低水溶性，使其難以被上述裝置脫除，而隨煙氣一起排放到大氣中，造成環(huán)境污染。
[0005]CN 101693465Α公開了一種吸附協(xié)同等離子體作用的一體化脫硝脫汞方法，是在含有一氧化氮和汞的氣體中加入氮?dú)獠⒒旌?，使其通過峰值電壓不低于3000伏特、脈沖電源頻率不低于500赫茲的高頻高壓電場，實現(xiàn)同時脫硝脫汞。該方法雖然利用了吸附協(xié)同等離子體的方法，但是其對待處理氣體中的細(xì)微顆粒物的脫除效果較差，同時對單質(zhì)汞的去除效果也不理想。
[0006]CN 101716451Α公開了一種放電等離子體與吸收相結(jié)合脫除煙氣中多種污染物的方法。所述方法將燃煤或焚燒煙氣經(jīng)電除塵或布袋除塵處理后，依次通過預(yù)洗滌塔、一級放電等離子體反應(yīng)器、一級吸收塔、二級放電等離子體反應(yīng)器和二級吸收塔。預(yù)洗滌塔用于煙氣預(yù)凈化、降溫和吸收液濃縮;一級放電等離子體反應(yīng)器用于NO氧化和細(xì)顆粒物荷電、捕集脫除；一級吸收塔用于SO2、Ν0Χ和荷電細(xì)顆粒物洗滌脫除；二級放電等離子體反應(yīng)器用于元素Hg的氧化和酸霧、銨霧的荷電以及捕集脫除；二級吸收塔用于氧化態(tài)Hg和其它污染物的洗滌脫除。但該方法對細(xì)微顆粒物特別是PM2.5的脫除效果較差，并且其中的單質(zhì)汞同樣難以被脫除，而隨煙氣一起排放到大氣中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)對煙氣中粒徑小于1um的細(xì)微顆粒物以及單質(zhì)汞難以脫除等問題，本發(fā)明提供了一種等離子體反應(yīng)器聯(lián)合覆膜濾袋的煙氣除塵脫汞裝置及其處理方法。所述方法將等離子體與覆膜濾袋相結(jié)合，利用等離子體的作用使煙氣中的粉塵產(chǎn)生荷電并發(fā)生凝并，同時等離子體中的含氧自由基可以氧化單質(zhì)汞，然后氣體在經(jīng)過袋式除塵器的覆膜濾袋的時候，一方面可以脫除微塵，另一方面濾袋上的脫汞催化劑可以進(jìn)一步氧化脫除單質(zhì)汞，而等離子體產(chǎn)生的氧自由基可以提高催化劑活性。本發(fā)明所述裝置及處理方法，可以大大提高細(xì)微顆粒物的脫除效率和單質(zhì)汞的氧化脫除效率，并降低等離子體的能耗和濾袋的磨損。
[0008]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]第一方面，本發(fā)明提供了一種煙氣除塵脫汞裝置，所述裝置包括等離子體反應(yīng)器和袋式除塵器，等離子體反應(yīng)器與袋式除塵器通過進(jìn)氣管相連，袋式除塵器內(nèi)置覆膜濾袋。
[0010]本發(fā)明中，等離子體反應(yīng)器中的等離子體對于直徑小于1um的細(xì)微顆粒物具有較好荷電凝并的作用，煙氣經(jīng)過等離子體反應(yīng)器時，在等離子體環(huán)境中，煙氣中的顆粒物會產(chǎn)生異極性荷電，由于顆粒物攜帶異種電荷，在電場力和庫侖力作用，細(xì)微顆粒物不斷進(jìn)行熱運(yùn)動進(jìn)行碰撞而產(chǎn)生凝并，特別是一些超細(xì)顆粒物能夠以電泳形式到達(dá)飛灰表面而附在大顆粒物上然后進(jìn)行脫除，并且離子體反應(yīng)器中會產(chǎn)生大量的活性自由基，可以氧化單質(zhì)汞，并且等離子體產(chǎn)生的氧自由基可以提高后續(xù)過程中催化劑活性。
[0011]本發(fā)明中覆膜濾袋粘附負(fù)載有催化劑的聚四氟乙烯層，其可以進(jìn)一步脫除微塵和單質(zhì)汞，具有較高的微塵和單質(zhì)汞脫除效率，并可降低等離子能耗。
[0012]本發(fā)明中等離子體反應(yīng)器和袋式除塵器的尺寸大小可根據(jù)所處理煙氣量進(jìn)行調(diào)整。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體反應(yīng)器為線板式結(jié)構(gòu)，采用線板式結(jié)構(gòu)可以方便顆粒物的收集。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體反應(yīng)器包括電極，該電極為高壓電極，其電壓為O?100KV且不包括O。
[0015]優(yōu)選地，所述電極與電源相連。
[0016]優(yōu)選地，所述電源為高頻電源，所述高頻電源是指電源頻率范圍再10KHz以上的電源，采用高頻電極具有較高的電能轉(zhuǎn)化效率和較好的荷電強(qiáng)度。
[0017]優(yōu)選地，所述電源為交直流電源、脈沖電源或射頻電源中任意一種。
[0018]優(yōu)選地，所述等離子體反應(yīng)器的外壁與接地線相連。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述袋式除塵器還包括凈氣室，凈氣室位于覆膜濾袋的出口處，經(jīng)覆膜濾袋凈化處理后的煙氣收集于凈氣室，再通過袋式除塵器出氣管道進(jìn)行外排。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述覆膜濾袋以聚酰亞胺纖維和/或聚四氟乙烯材料作為基布材料，在基布材料上粘附負(fù)載有催化劑的聚四氟乙烯層。[0021 ]優(yōu)選地，所述催化劑為脫汞催化劑。
[0022]優(yōu)選地，所述脫汞催化劑為Mn-Ce/Ti02催化劑，但并不僅限于Mn-Ce/Ti02催化劑，其特可進(jìn)行脫汞催化的催化劑同樣適用于本發(fā)明，但以Mn-Ce/Ti02催化劑效果最優(yōu)。所述脫汞催化劑可以降低反應(yīng)溫度，具有較高的脫汞能力。
[0023]第二方面，本發(fā)明提供了上述煙氣除塵脫汞裝置的處理方法，所述方法為:
[0024]待處理煙氣先經(jīng)等離子體處理除去粉塵顆粒物和初步脫汞后，進(jìn)行覆膜濾袋除塵并進(jìn)一步催化脫汞，最終得到凈化后的煙氣。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體處理在等離子體反應(yīng)器中進(jìn)行。
[0026]優(yōu)選地，所述等離子體處理的處理電壓為O?100KV且不包括O，例如5kV、10kV、301^、501^、701^或1001^等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行。
[0027]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述覆膜濾袋除塵在袋式除塵器中進(jìn)行。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述覆膜濾袋除塵中所用催化劑為脫汞催化劑。
[0029]優(yōu)選地，所述脫汞催化劑為Mn-Ce/Ti02催化劑。
[0030]優(yōu)選地，所述覆膜濾袋除塵的溫度為150?300°(:，例如150°(:、170°(:、200°(:、230°C、250°C、270°C或300°C等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，所列范圍內(nèi)其他數(shù)值均可行。[0031 ]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述方法為:
[0032]待處理煙氣先進(jìn)入等離子體反應(yīng)器中，經(jīng)等離子體處理除去粉塵顆粒物和初步脫汞后，進(jìn)入袋式除塵器中進(jìn)行覆膜濾袋除塵并進(jìn)一步催化脫汞，最終得到凈化后的煙氣。
[0033]本發(fā)明中，待處理煙氣先進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，在等離子體反應(yīng)器中，為了讓粉塵帶荷電，首先要能獲得大量的氣體離子。在外加高壓電場的作用下，等離子體反應(yīng)器中，氣體分子電離出電子和離子，產(chǎn)生的高能電子又和其他氣體分子碰撞，氣體電離加劇，繼而發(fā)生電子雪崩，產(chǎn)生大量的帶電粒子，整個反應(yīng)器最后含有大量高能電子、離子和自由基。帶電粒子在電場作用下，因擴(kuò)散時無秩序的熱運(yùn)動與粉塵碰撞而使其帶荷電。等離子體使通過的灰塵帶上不同(正、負(fù))的電荷，在庫侖力的作用下而自相吸引，凝聚成大顆粒，借助等離子體中顆粒間的凝并作用，可以對小至亞微米級的細(xì)微顆粒物進(jìn)行有效的收集。在粉塵帶荷電之后，在電場作用下像集塵板運(yùn)動，到達(dá)極板后釋放電荷并沉積。此外，由于等離子體中產(chǎn)生大量的活性自由基，可以發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，還可以有效地將單質(zhì)汞氧化脫除。
[0034]經(jīng)等離子體處理除去粉塵顆粒物和初步脫汞后，進(jìn)入袋式除塵器中進(jìn)行覆膜濾袋除塵，覆膜濾袋內(nèi)部的基布材料可以進(jìn)一步有效地脫除煙氣中的顆粒物，然后煙氣經(jīng)負(fù)載有催化劑的聚四氟乙烯層，可以有效地氧化脫除煙氣中剩余的單質(zhì)汞，達(dá)到同時高效的脫除細(xì)微顆粒物和單質(zhì)汞，以滿足環(huán)保要求。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0036]本發(fā)明將等離子體與覆膜濾袋相結(jié)合，利用等離子體的作用使煙氣中的粉塵產(chǎn)生荷電并發(fā)生凝并，同時等離子體中的含氧自由基可以氧化單質(zhì)汞，然后氣體在經(jīng)過覆膜濾袋的時候，一方面可以脫除微塵，另一方面濾袋上的脫汞催化劑可以進(jìn)一步氧化脫除單質(zhì)汞，而等離子體產(chǎn)生的氧自由基還可以提高催化劑活性，使煙氣中的細(xì)微顆粒物脫除效率為99%以上，單質(zhì)汞的脫除效率為95%以上，并且使等離子的能耗相對于現(xiàn)有技術(shù)降低了20%左右。
【附圖說明】
[0037]圖1是本發(fā)明所述的煙氣除塵脫汞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2是煙氣除塵脫汞裝置中等離子體反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3是等離子體反應(yīng)器的A-A截面的剖面圖；
[0040]圖4是煙氣除塵脫汞裝置中覆膜濾袋的結(jié)構(gòu)示意