一種等離子體反應(yīng)器聯(lián)合覆膜濾袋的一體化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)合覆膜濾袋的一體化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(huì)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(shí)的增強(qiáng)，細(xì)微顆粒物和重金屬兩種污染物因其對(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(chǎng)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)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(duì)待處理氣體中的細(xì)微顆粒物的脫除效果較差，同時(shí)對(duì)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(jí)放電等離子體反應(yīng)器、一級(jí)吸收塔、二級(jí)放電等離子體反應(yīng)器和二級(jí)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(jí)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(jí)吸收塔用于SO2、Ν0Χ和荷電細(xì)顆粒物洗滌脫除；二級(jí)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(jí)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(duì)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(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)對(duì)煙氣中細(xì)微顆粒物特別是PM2.5以及單質(zhì)汞難以被脫除等問題，本發(fā)明提供了一種等離子體反應(yīng)器聯(lián)合覆膜濾袋的一體化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(shí)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(shí)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)萊，而等尚子體廣生的氧自由基可以提尚催化劑活性。
[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)器和覆膜濾袋，所述覆膜濾袋與等離子體反應(yīng)器為同軸結(jié)構(gòu)，覆膜濾袋包覆于等離子體反應(yīng)器的外壁。
[0010]本發(fā)明采用同軸結(jié)構(gòu)可以使煙氣先經(jīng)過等離子體反應(yīng)器使其中的細(xì)微顆粒物荷電凝并且進(jìn)行預(yù)除塵，同時(shí)氧化部分的單質(zhì)汞，然后煙氣經(jīng)等離子體反應(yīng)器進(jìn)入覆膜濾袋，在覆膜濾袋對(duì)單質(zhì)汞進(jìn)行進(jìn)一步的脫除，以提高微塵與單質(zhì)汞的脫除效率，并降低等離子能耗;并且，本發(fā)明為一體式結(jié)構(gòu)，減小了設(shè)備的占地面積，操作簡(jiǎn)單，可以有效的節(jié)約運(yùn)行成本。
[0011]本發(fā)明中等離子體反應(yīng)器和覆膜濾袋的尺寸大小可根據(jù)所處理煙氣量進(jìn)行調(diào)整。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體反應(yīng)器為筒狀結(jié)構(gòu)，包括電極、進(jìn)氣口和出氣口，電極位于等離子體反應(yīng)器中軸線位置，進(jìn)氣口和出氣口開設(shè)于等離子體反應(yīng)器的筒壁上。其中，電極為高壓電極，其電壓為O?100KV且不包括O。
[0013]優(yōu)選地，出氣口的個(gè)數(shù)為2個(gè)以上，例如2個(gè)、4個(gè)、6個(gè)、8個(gè)、10個(gè)、13個(gè)、15個(gè)或17個(gè)及以上，其個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)操作條件進(jìn)行調(diào)整。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體反應(yīng)器的電極與電源相連，等離子體反應(yīng)器的外壁與接地線相連。
[0015]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I OOKHz以上的電源，采用高頻電源具有較高的電能轉(zhuǎn)化效率和較好的荷電強(qiáng)度。
[0016]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。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述覆膜濾袋包覆于等離子體反應(yīng)器的外壁且通過濾袋支架固定于等離子體反應(yīng)器上。
[0018]優(yōu)選地，覆膜濾袋包覆于等離子體反應(yīng)器的外壁且與等離子體反應(yīng)器外壁間隔為5 ?50cm，例如5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30 cm、35 cm、40 cm、45 cm 或 50 cm 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。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，覆膜濾袋由為聚酰亞胺纖維層和負(fù)載催化劑的聚四氟乙烯層的組合，即覆膜濾袋由內(nèi)向外依次為聚酰亞胺纖維層和負(fù)載催化劑的聚四氟乙烯層，或由內(nèi)向外依次為負(fù)載催化劑的聚四氟乙烯層和聚酰亞胺纖維層，但本發(fā)明所述的覆膜濾袋并不僅限于聚酰亞胺纖維層和負(fù)載催化劑的聚四氟乙烯層，其他可達(dá)相同目的的濾袋材料組合同樣適用于本發(fā)明，但以聚酰亞胺纖維層和負(fù)載催化劑的聚四氟乙烯層的效果最優(yōu)。
[0020]優(yōu)選地，所述聚四氟乙烯層負(fù)載的催化劑為脫汞催化劑。
[0021]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)。
[0022]第二方面，本發(fā)明提供了一種等離子體結(jié)合膜催化對(duì)煙氣除塵脫汞的方法，所述方法為: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。
[0023]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述等離子體處理的電壓為O?100KV且不包括O，例如5KV、10KV、30KV、50KV、70KV或100KV等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，