[发明专利]超声波和臭氧的烟气脱硫脱硝装置

说明书

本发明公开一种超声波和臭氧的烟气脱硫脱硝装置，空气经第一阀进入第一干燥器，第一干燥器和等离子臭氧发生器之间连接流量计；等离子臭氧发生器有两路输出，一路经第三阀依次连接第二干燥器和第一臭氧浓度传感器，另一路经第二流量计依次连接第二阀和烟气反应腔，烟气输入烟气反应腔，烟气反应腔内设置超声波发生器；液态的水依次经过第四阀、第三流量计、超声波震荡器后通入烟气反应腔；应用超声波对水的激化作用以及超声波的强化传质作用，当烟气、臭氧，已经经过超声处理的水雾进入反应腔，反应腔内的气体与水雾再被超声波活化处理，产生大量羟基自由基和其他带活性粒子，脱除烟气中的SO₂和NO_X。

技术领域

本发明属于烟气处理领域，具体涉及船舶动力系统中柴油机燃烧产生的烟气处理领域，是一种柴油机烟气脱硫脱硝装置。

背景技术

柴油机在船舶动力系统中处于一个不可替代的位置，但由于柴油机工作时产生的混合气体形成时间短、浓度分布不均匀、温度过高以及最大燃烧压力高等原因，在柴油燃烧过程中，除了产生正常的燃烧产物外，还会产生大量有害物质，需对有害物质进行脱硫脱硝处理。

当前船舶柴油机的脱硫脱硝中，技术最成熟的脱硝技术是选择性催化还原法（SCR），是指在催化剂的作用下利用还原剂（如NH3、液氨、尿素）来有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O，但SCR运行过程中会发生氨气泄漏，在高温下氨气还会被氧化成NO形成二次污染，另外高的SO2烟气会产生较多的硫酸铵，腐蚀与损坏设备表面，同时在反应过程中，还存在催化剂表面被烟尘沉积覆盖，或催化剂因重金属As及碱金属氧化物中毒造成的催化剂失活现象，而且SCR工艺初期投资与运行成本也仍然较高。为了脱硫，在船舶烟气处理系统中还要加装脱硫装置，系统更加庞大。

船舶柴油机的脱硫脱硝技术中，正在研究开发的方法有电子束法和脉冲放电等离子体的烟气脱硫脱硝法，这两种方法的原理是利用高能电子和烟气中的中性气体分子（N₂,O₂,H₂O等）碰撞，产生一些活性的自由基（O,O₃,·OH，·HO₂等），这些自由基和烟气中的SO₂,NO_X分子反应生成SO₃,NO_X,硫酸和硝酸。但该技术耗电量非常大（约占发电量的3%），脉冲电晕放电的能量强度比直流电晕放电高1倍左右，但通道中的平均电子能量仅为2～3eV，且只有百分之几的电子用于形成羟基及其氧化脱硫脱硝反应上，脉冲宽度为10μs，脉冲时间占空比太小，为10-3～10-2，致使放电空间的电子密度太低，可用电子更少，电离占空比太低，为10-5～10-4，同样使得放电场中电子浓度特低。同时纳秒级脉冲电源制造技术难度高，这极大地阻碍了等离子体脉冲电晕放电在工业上的应用。而电子束法，能量利用率低，电子枪价格昂贵，电子枪与靶窗的寿命短，设备结构复杂，占地面积大，X射线屏蔽与防护问题不易解决，同时需增加的先降温后升温的庞大热交换器等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于羟基自由基的低成本、小体积、具有绿色化学特性的超声波和臭氧的烟气脱硫脱硝装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明包括一个等离子臭氧发生器，空气经第一阀进入第一干燥器，第一干燥器和等离子臭氧发生器之间连接流量计；等离子臭氧发生器有两路输出，一路经第三阀依次连接第二干燥器和第一臭氧浓度传感器，另一路经第二流量计依次连接第二阀和烟气反应腔，烟气输入烟气反应腔，烟气反应腔内设置超声波发生器；液态的水依次经过第四阀、第三流量计、超声波震荡器后通入烟气反应腔；从烟气反应腔输出的气体进入第三干燥器，第三干燥器的输出端依次连接第二臭氧气浓度传感器和剩余臭氧吸收装置。