[发明专利]湿式脉冲电晕烟气治理反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种治理烟气的反应器，具体为一种湿式脉冲电晕烟气治理反应器。

背景技术

近年来，等离子体技术在烟气治理领域的应用得到了越来越多的关注。该技术通常利用气体放电产生具有强反应能力的高能电子、自由基、正负离子等活性粒子，与烟气中的各种污染物分子发生化学反应，最终使烟气污染物转化成无害物质。这一技术的最大特点是可以高效、便捷地对多种污染物进行破坏分解，使用的设备简单，占用的空间较小，并适合于复杂的工作环境。在等离子体烟气治理技术中，关键就是如何产生具有高度反应活性的等离子体。在接近大气压情况下，等离子体发生方法可以归纳为以下几种：(1)电子束法；(2)介质阻挡放电，包括无声放电、沿面放电和铁电介质填充放电；(3)脉冲电晕放电；(4)毛细管火花放电；(5)稳定流动电晕放电，包括电晕自由基喷淋、自由基喷入和电晕矩；(6)直流、交流弧光放电；(7)射频放电，包括感应耦合和电容耦合放电；(8)微波放电。而在烟气治理领域常见的方法主要是(1)、(2)和(3)。

电子束法利用电子加速器(电子枪)产生高速的电子束，由于电子束具有很高的能量，在其作用下烟气中的O₂和H₂O分解成O、OH、HO₂和O₃等氧化性自由基，氧化SO₂、NOx成易于吸收的SO₃、H₂SO₄、NO₂、HNO₃等物质，最后被碱性物质吸收。虽然电子束法具有较好的处理效果，但它也存在着一些缺陷，由于电子束法产生的高能电子对于烟气中任何气体分子均可破坏其化学键，使烟气分子电离产生离子，因而烟气中含量最高的N₂和CO₂等气体分子将被分解和电离，浪费了能量，造成工艺的能耗过大；而且采用的电子枪价格昂贵，电子枪及靶窗的寿命短，设备结构复杂。上述原因限制了电子束法的应用。

介质阻挡放电采用电介质层将两电极隔开，介质可以覆盖在电极上或放置于电极之间，在两电极间加上足够高的电压时，电极间隙的气体就会击穿，形成放电。放电形成大量微细的快脉冲放电通道，表现为均匀、散漫和稳定、貌似低气压下的辉光放电。电介质在放电过程中起到储能作用，使放电稳定并产生延时极短的脉冲，同时能抑制火花放电的产生。介质阻挡放电处理烟气的原理跟电子束法相似。介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触，从而避免了电极因参与反应而发生的腐蚀问题，又因为具有电子密度高和可在常压下运行的特点，所以在烟气治理中有其一定的优势。但是它在放电中有20％左右的电能转化为热能，这对烟气治理是极不经济的。

脉冲电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，出现电晕放电。典型的脉冲电晕反应器结构有线筒式和线板式两种。线筒式结构的特点是极板电极为金属圆筒，线电极置于圆筒的中心位置。线板式反应器的结构只在极板形状上不同于线筒式，其极板为上下分离的两块金属板，线电极置于极板中间位置。目前，脉冲电晕技术引起了各国学者的关注，得到了飞速发展。多年的研究表明：(1)脉冲电晕对污染物的脱除有效，在能量利用率方面是电子束的2倍；(2)利用断续的脉冲电压可获得更高的能量利用率，因其不会因加速离子而浪费能量；(3)飞灰的存在可改善污染物的脱除效果。(4)此外，在电极上加上脉冲电压和直流偏压较大改善收集飞灰、脱硫的能力。脉冲电晕技术产生电子的方式与电子束法不同，它是利用气体放电过程产生大量电子，电子能量等级与电子束法差别很大，仅在5～20eV范围内，能耗大大降低。而且脉冲供电方式与直流供电方式相比能够显著提高峰值电压，不发生火花击穿，明显提高自由电子的平均能量和数量，有助于活性粒子的高效产生，从而提高烟气污染物脱除效率和能量利用率。

发明内容

本发明提供了一种结构简单的湿式脉冲电晕烟气治理反应器，可以同时有效的脱除烟气中的PM2.5颗粒、SO₂和NOx。