[发明专利]一种二氧化硫气体的脱除收集装置及其脱除收集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气处理装置及方法，具体地说涉及一种二氧化硫气体的脱除收集装置及其脱除方法。

背景技术

随着人类社会的发展，尤其是重工业的飞速发展，大气污染已经成为了一个全球性的严峻问题。在大气污染物中，人为的污染物主要来源于燃料燃烧和许多工业生产，我国煤炭消费总量约40亿吨，占能源消费总量的65.7%，由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成大量的二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分），对人体呼吸器官、皮肤有刺激，可引起支气管炎和肺气肿等疾病，造成严重的环境污染和社会经济损失。

近年来，我国不断的建立健全、完善大气环境保护法规、煤炭消费的总量控制、大气污染物排放标准等，还大力发展清洁能源，积极推广风能、太阳能、核能等新能源和可再生能源的应用，同时在大气污染治理上，也加大了投入力度，相继出现了很多治理方法。到目前为止，二氧化硫的脱除方法主要分为：湿法、半干法和干法。

其中湿法脱硫技术中，石灰石-石膏法脱硫工艺是世界上普遍使用的烟气脱硫技术，在行业中占90%以上。该法以石灰石为脱硫剂，通过向吸收塔内喷入吸收剂浆液，使之与烟气充分接触、混合，并对烟气进行洗涤，使得烟气中的SO₂与浆液中CaCO₃以及鼓入的强制氧化空气发生化学反应，最后生成石膏，达到脱硫的目的。该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点。但是，湿法普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高，特别是二次污染问题，由于烟气中SO₂的浓度始终处于变化中，脱硫剂石灰粉末或浆液的投入量难以精确控制，致使吸收塔中的吸收液不能处于最佳吸收状态，这就严重影响了脱硫率以及石膏的质量，致使石膏结构松软和使用价值低，不能进入消费市场。据报道，火电厂堆存的脱硫石膏已有上亿吨，所占用的土地已超过百万亩，并且还在不断增加，已经造成严重的白色污染。

半干法脱硫技术主要包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末-颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。这些方法普遍具有工艺设备简单，设备无腐蚀和严重堵塞情况、设备易运行和维护、副产物容易处理等特点、但是由于这些方法中普遍存在气、液、固三相状态下进行，所以其各自用量的进程难以控制，自动化要求比较高，吸收剂的吸收效率较低，脱硫效率也较低。

干法脱硫主要有喷雾干燥法、烟道喷钙法、循环硫化床法、催化氧化法、荷电法、氧化铜法、碱性铝酸盐法、熔融盐吸收法及等离子体法等。其中，等离子体法是行业内干法脱硫中研究较多、发展前景最为广阔的方法。等离子体按温度分类可分为高温等离子体和低温等离子体，低温等离子体又分为热等离子体和冷等离子体。其中粒子温度达到10⁶～10⁹K，属于高温等离子体，粒子温度从室温到10⁴K属于低温等离子体。在低温等离子体中，当重粒子温度与电子温度达到热力学平衡状态时，称为热平衡等离子体或热等离子体，如电弧或高频等离子体；当重粒子温度为室温而电子温度达到上万度时，重粒子温度与电子温度远离热平衡状态，称为非热平衡等离子体或低温等离子体，如辉光放电或微波等离子体。

近年来，低温等离子体法已经成为国际上公认的具有极大市场潜力和良好应用前景的新方法。低温等离子体法主要包括电子束照射法、脉冲电晕放电法、直流电晕放电法、介质阻挡放电法、介质填充床放电等。特点是电子温度远远高于重粒子温度，通常采用微波放电、电晕放电或无声放电、辉光放电，产生高能电子与自由基，使气体分子发生电离，引发化学反应。众所周知，随着电压的升高，直流放电模式依次为起始流光、辉光、预击穿流光、火花放电。辉光放电充满整个电极空间，电流密度一般为1～5mA/cm²，整个间隙仍呈上升的伏安特性，其平均电子能量2～8eV。辉光放电的电流要比电晕放电高几个数量级，由于辉光的能耗高且化学效应很小，电晕放电平均电子能量小于3eV，火花放电平均电子能量约为1eV，并且宏观气体温度特别高，容易烧毁装置，所以在使用中应当避免辉光和火花放电的出现。但是，由于电晕放电、微波放电的强度又较低，产生的活性粒子的能量和浓度较低，所激发的化学反应的效能低，导致气体处理的效率低，实用性较差。所以，行业内的研究多集中在脉冲电晕法。