[实用新型]直流电晕放电脱汞反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脱汞反应器，尤其是一种直流电晕放电脱汞反应器。

背景技术

燃煤烟气中元素汞的去除目前有三种大的方向，一是利用吸附剂脱汞，投资成本高、发展有局限性；二是利用催化剂催化氧化元素汞为二价汞，出现粉尘堵塞及SO₂毒害催化剂的问题，造成催化剂寿命缩短，问题均未能良好解决。三是利用低温等离子体电晕放电技术，是一种高科技创新工艺，集物理、化学、电子、催化多学科与一体的研究技术，在废气处理领域已处于领跑地位，低温等离子体瞬间产生的电磁场能量能迅速裂解、电离有害气体成分的化学键，破坏有害气体分子结构，净化烟气。低温等离子体中Hg⁰的氧化归功于含汞废气中O₂和高能电子发生非弹性碰撞产生的·OH、·O和·O₃等活性自由基，将Hg⁰氧化为Hg²⁺除去。

低温等离子体技术在环境领域主要应用于治理大流量的工业废气，包括含汞、含氯及挥发性有机物等，其中含汞废气由于其比较难以利用常规空气污染控制设备（如静电除尘器）去除，而等离子体技术除去工业废气中的汞成为目前研究的热点，但是目前研究仍处于实验室阶段。南京师范大学动力工程学院的杨宏旻教授带领其学生，建立了等离子体脱硫脱硝脱汞实验台，分析不同添加剂对汞脱除的影响，多年致力于脱汞技术的研究；华北电力大学热能工程的赵毅教授，近年来研究不同催化剂条件下对脱硫脱硝脱汞影响程度，为污染物一体化脱除提供理论分析。南京工业大学电子工程实验室，一直致力于低温等离子体电源的实验与开发。但低温等离子体反应器有待改进，在此做进一步研究；中国矿业大学李多松、田立江副教授，也在带领学生尝试直流电晕放电脱除烟气中的污染物的实验开发研究，获国家特批国家自然科学基金“麦草制浆黑液协同控制燃煤烟气SO₂和Hg机理研究”，基金批准号为“No.51208502”。

发明内容

喷嘴电极是传统电晕放电反应器装置的主流电极结构，但该电极的喷嘴焊接非常困难，成本较高，难以实现大规模的工业应用，且气体喷射区域与电晕放电区域的重合范围有限，浪费了大量的能量和电极气；为了减少能量的浪费，简易加工过程，减少费用，为了将来的大规模的应用，本实用新型提供了一种直流电晕放电脱汞反应器，该直流电晕放电脱汞反应器，包括：烟气进口，电极气喷管，高压电源线，烟气出口，接地线，喷孔，电晕片，外壳；在圆管形不锈钢外壳的中心处，轴向设置有圆柱形的高压电源线，高压电源线的四周表面，从上至下均匀的排列有锯齿形电晕片，在锯齿形电晕片的四周，即外壳内，对应的轴向设置有电极气喷管，设置有电极气喷孔，电极气喷孔正对电晕片的齿形尖端处；外壳的外部一侧设置有烟气进口，另一侧设置有烟气出口；外壳外部设有接地线；燃煤烟气经除尘器除尘后经换热器降低温度至80℃以下，经烟气入口通入直流电晕放电反应器，反应器在高压电源线产生的电流作用下，以电晕片区域为正极，接地线为负极，通过向喷嘴电极中喷入水蒸气和O₂等作为自由基源物质，使其在电场作用下产生氧化Hg⁰所需的活性自由基，活性自由基从喷孔喷到放电电晕片中，将Hg⁰氧化为Hg²⁺，在反应器的后续过程中，烟气从烟气出口排出被吸收液吸收，或进入旋风分离器和经过水幕的冲洗，从而分离氧化汞与颗粒汞，剩余烟气即能够很环保的排放；实际应用中，根据烟气量大小，可以沿着烟气流动的方向设置几套这种装置，或者在一个装置中串联这种系统，具体的放电反应器的布置方式和数量，要视反应器及烟气量的大小和具体情况而定。

本实用新型的有益效果是：该直流电晕放电脱汞反应器能够有效利用烟气中的O₂，在高压电作用下产生高能电子除去烟气中的元素汞，除汞效果显著且成本低；同时，该直流电晕放电脱汞反应器电离产生的自由基能与烟气中其他有害成分（SO₂、NO等）反应，净化烟气，减少了有害气体的排放以及对空气的污染；此外该直流电晕放电脱汞反应器结构简单，制造成本低，占地面积小，使用方便且易于安装拆卸。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理示意图。

图中1.烟气进口，2.电极气喷管，3.高压电源线，4.烟气出口，5.接地线，6.喷孔，7.电晕片，8.外壳。

具体实施方式

在图1中，该直流电晕放电脱汞反应器，包括：烟气进口1，电极气喷管2，高压电源线3，烟气出口4，接地线5，喷孔6，电晕片7，外壳8；在圆管形不锈钢外壳8的中心处，轴向设置有圆柱形的高压电源线3，高压电源线3的四周表面，从上至下均匀的排列有锯齿形电晕片7，在锯齿形电晕片8的四周，即外壳8内，对应的轴向设置有电极气喷管2，电极气喷管2正对电晕片7的齿形尖端处，设置有电极气喷孔6；外壳8的外部一侧设置有烟气进口1，另一侧设置有烟气出口4；；外壳8外部设有接地线5；燃煤烟气经除尘器除尘后经换热器降低温度至80℃以下，经烟气入口1通入直流电晕放电反应器，反应器在高压电源线3产生的电流作用下，以电晕片区域为正极，接地线5为负极，通过向喷嘴电极2中喷入水蒸气和O₂作为自由基源物质，使其在电场作用下产生氧化Hg⁰所需的活性自由基，活性自由基从喷孔6喷到放电电晕片7中，将Hg⁰氧化为Hg²⁺，在反应器的后续过程中，烟气从烟气出口4排出被吸收液吸收，或进入旋风分离器和经过水幕的冲洗，从而分离氧化汞与颗粒汞，剩余烟气即能够很环保的排放；实际应用中，根据烟气量大小，可以沿着烟气流动的方向设置几套这种装置，或者在一个装置中串联这种系统，具体的放电反应器的布置方式和数量，要视反应器的大小和具体情况而定。