淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法及裝置的製作方法
2023-09-22 07:16:05
專利名稱：淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及煙氣淨化處理技術，特別是淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法及裝置，屬環保領域。
背景技術：
持久性有機汙染物(Persistent Organic Pollutants，簡稱POPs)指人類合成的能持久存在於環境中、通過生物食物鏈(網)累積、並對人類健康造成有害影響的化學物質，主要的POPs有二惡英、多氯聯苯、有機氯農藥、六氯苯等。POPs具有高毒性、持久性，易於在生物體內聚集和進行長距離的遷移和沉積。隨著公眾對其對環境和健康危害的逐步認識，更加迫切的需要經濟而有效方法處理這些毒性物質。
我國有大量土壤遭受了持久性有機汙染物汙染，如電力行業使用的多氯聯苯、農業生產使用的殺蟲劑等。汙染土壤在熱脫附過程產生的含持久性有機汙染物高溫尾氣，對其的控制和處理措施，決定著持久性有機汙染物的最終去除效率。對於含持久性有機汙染物高溫煙氣的治理，國內外常用的方法有溶液淋洗法、活性炭吸附法、熔融鹽氧化法、氣相化學還原法、鹼催化還原法等。傳統的氣體淨化方法存在的主要缺陷有兩點一是淨化設備結構複雜，建設成本高，能耗高且運行成本高，在當前能源價格較高情況下不具備良好的經濟性，也不利於節能減排；二是部分工藝存在淨化效率不高，易產生二次汙染的問題，限制了這些工藝的使用範圍和大規模推廣。發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足之處，提供一種淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法及裝置。
本發明解決其技術問題的方案是
提供一種淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法，其處理過程為將含持久性有機物高溫煙氣經過串聯的一級噴淋塔和二級噴淋塔噴淋降溫冷卻，被冷凝下來的持久性有機物隨噴淋溶液進入沉澱池；經噴淋後的溼氣體進入除溼器，除溼後的氣體進入串聯的多級等離子反應器，使氣體中殘留的持久性有機物被降解。
進一步地，本發明提供了一種用於實現前述方法的淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的裝置，包括噴淋組件，所述噴淋組件包括串聯的一級噴淋塔和二級噴淋塔，一級噴淋塔和二級噴淋塔的底部均通過管道接至沉澱池；沉澱池通過管道依次連接循環水泵、 熱交換器和各塔中的噴頭；所述裝置還包括淨化組件，淨化組件包括除溼器、串聯的多級等離子反應器和用於供電的高壓電源；所述二級噴淋塔的氣體出口經管路依次連接除溼器和串聯的多級等離子反應器，最末一級等離子反應器的出口經引風機連接至排氣筒。
作為一種改進，所述等離子反應器是多級刀型電極滑動弧放電發生器。
作為一種改進，所述刀型電極滑動弧放電發生器的級數為2 8級。
作為一種改進，在連接一級噴淋塔和二級噴淋塔管道上設置文丘裡管。
作為一種改進，所述二級噴淋塔是調節式噴淋塔。調節式噴淋塔可根據前端煙氣流量及溫度，自動調整噴淋液流量。其內部結構與一般噴淋塔相近，主要通過反饋控制實現前端負荷的精確匹配，在保證噴淋冷凝效率前提下，儘可能減少噴淋液使用量。
作為一種改進，所述除溼器為加熱除溼器。
作為一種改進，兩級噴淋塔底部的管道接至沉澱池上方，且與沉澱池出水口之間依次設有擋板和溢流堰；擋板固定於沉澱池上部，其下沿低於溢流堰的上沿。
作為一種改進，所述一級噴淋塔和二級噴淋塔為填料塔。
作為一種改進，所述一級噴淋塔和二級噴淋塔底部的管道上分別設置閥門。
本發明的有益效果在於
本發明中，含持久性有機物高溫煙氣經一級噴淋塔和二級調節式噴淋塔噴淋降溫冷卻，煙氣中的95%以上的持久性有機物被冷凝下來，隨噴淋溶液進入沉澱池。噴淋後的溼氣體進入除溼器，通過加熱蒸發除去大部分水汽，除溼後的氣體進入多級滑動弧放電發生器，煙氣中痕量的持久性有機物被高能電子和活性基團反應破壞。經以上處理後，持久性有機物得到了徹底降解，處理後的煙氣經高效空氣過濾器過濾後可直接排放。噴淋溶液經過濾後可循環使用。所述含持久性有機汙染物高溫煙氣淨化處理裝置具有結構簡單、能耗低、持久性有機汙染物去除徹底、不產生二次汙染物等特點，與現有技術相比，運行成本降低50%以上。
本發明的含持久性有機汙染物高溫煙氣淨化處理方法及裝置，集噴淋、等離子反應技術為一體，可對含持久性有機汙染物高溫煙氣進行有效處理；特別適用於大風量、高含塵量含持久性有機汙染物尾氣處理，尤其適用於持久性有機汙染物汙染固體廢物熱脫附過程產生尾氣的處理。噴淋系統需要的水大部分回用，降低了系統水耗。採用了多級等離子體反應器，可充分降解噴淋後尾氣中的持久性有機汙染物。對於含持久性有機物高溫煙氣， 本裝置可實現99. 5%以上的持久性有機物去除效率。處理後煙氣中持久性有機物含量遠低於國家標準，可直接排放。本發明的含持久性有機汙染物高溫煙氣淨化處理裝置，能耗低、 水耗小、不產生二次汙染物，整個裝置結構簡單，安裝檢修方便。
圖1是本發明的工藝流程示意圖。
圖2是本發明除溼器結構示意圖。
圖中，1. 一級噴淋塔入口，2.填料層，3. —級噴淋塔，4.文丘裡管，5. 二級調節式噴淋塔，6.除溼器，7.加熱器，8.閥門，9.閥門，10.沉澱池，11.擋板，12.溢流堰，13.循環水泵，14.閥門，15.閥門，16.等離子反應器，17.引風機，18.排氣筒，19.噴頭，20.噴頭，21.高壓電源，22.熱交換器，23.溼氣體進口，24.幹氣體出口，25.冷凝器，26.冷凝水出□。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的技術內容及實施例作一詳細說明。
參照上述附圖，對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。圖1給出了一套含持久性有機汙染物高溫煙氣淨化處理裝置，由噴淋組件和淨化組件組成。噴淋組件包括一級噴淋塔3、文丘裡管4、二級調節式噴淋塔5、閥門8、閥門9、沉澱池10、循環水泵13、閥門14、 閥門15、噴頭19、噴頭20，淨化組件包括除溼器6、等離子反應器16、高壓電源21 ；所述一級噴淋塔3連接文丘裡管4，一級噴淋塔3下部連接沉澱池10，閥門8用於控制一級噴淋塔3 和沉澱池10之間管道的開關；所述文丘裡管4連接二級調節式噴淋塔5所述二級調節式噴淋塔5下部連接沉澱池10，閥門9用於控制二級調節式噴淋塔5和沉澱池10之間管道的開關；所述沉澱池10連接循環水泵13，所述循環水泵13連接噴頭19和噴頭20，閥門14用於控制循環水泵13和噴頭19之間管道的開關，閥門15用於控制循環水泵13和噴頭20之間的開關；所述二級調節式噴淋塔5連接除溼器6，所述除溼器6連接等離子反應器16，所述等離子反應器16連接引風機17，所述引風機17連接排氣筒18。等離子反應器16由多級刀型電極滑動弧放電發生器串聯構成，其每一級是一個刀型電極滑動弧放電發生器。根據實際需要刀型電極滑動弧放電發生器級數可為2 8級。
如圖1所示，含持久性有機汙染物高溫煙氣經入口 1進入一級噴淋塔2，在填料層 2處與噴淋溶液接觸混合，煙氣溫度降低，部分持久性有機汙染物冷凝並被噴淋液體攜帶進入沉澱池10，氣體經第一級噴淋塔3後，經文丘裡管4進入二級調節式噴淋塔5，煙氣溫度進一步降低，大部分的持久性有機汙染物被冷凝被噴淋液體攜帶進入沉澱池10。經兩級噴淋後，煙氣經除溼器6加熱除去水汽，幹煙氣進入等離子反應器16。等離子反應器16為多級刀型電極滑動弧放電發生器串聯而成，其每一級是一個刀型電極滑動弧放電發生器。煙氣在等離子反應器16內與高能電子和活性基團發生反應，實現持久性有機汙染物的降解， 處理後的煙氣由引風機17抽送至排氣筒18排放。沉澱池10中的噴淋溶液經沉澱後，上層清液經由溢流堰12進入循環水泵13，循環液在熱交換器22處冷卻降溫，冷卻後的噴淋液重新進入一級噴淋塔3和二級調節式噴淋塔5。
如圖2所示，除溼器6包括加熱器7、冷凝器25、溼氣體進口 23、幹氣體出口 24、冷凝水出口沈。溼氣體經溼氣體進口 23進入加熱器25，氣體被加熱至100-120°C以蒸發水分，加熱乾燥後的煙氣經幹氣體出口 M離開除溼器7，蒸發的水汽通過冷凝器25冷凝成水滴，冷凝水經冷凝水出口 26排放。
實施例淨化高溫煙氣中的多氯聯苯(PCBs)
通過加熱多氯聯苯(PCBs)汙染土壤產生含PCBs高溫煙氣。煙氣流量為6m3/h，煙氣溫度為500°C，煙氣中PCBs初始含量為44. 5mg/m3。
氣體淨化過程如下打開閥門8、閥門9、閥門14、閥門15，開啟引風機17，開啟高壓電源21，打開循環水泵13。含多氯聯苯的高溫煙氣經入口 1進入一級噴淋塔3，煙氣流量為6m3/h，在填料層2處與噴淋水直接混合，一級噴淋塔3內徑為108mm，一級噴淋塔液體流量為40L/h，廢氣中的持久性有機汙染物被冷凝下來，氣體經第一級噴淋塔3後，經文丘裡管4進入二級調節式噴淋塔5，二級噴淋塔5內徑為88mm，二級噴淋塔液體流量為20L/h， 在二級調節式噴淋塔5內噴淋冷卻，二級調節式噴淋塔5後連接除溼器6的進口 23，加熱器7加熱氣體至120°C，氣體在加熱器7處加熱蒸發除去大部分水蒸氣，蒸發的水汽經冷凝器25冷凝，從冷凝水出口沈排出，除溼後的氣體經除溼器6的幹氣體出口 M進入等離子反應器16，等離子反應器16為4級刀型電極滑動弧放電發生器，每級滑動弧放電發生器長度為300mm，不鏽鋼電極長度為80mm，厚2mm，正負電極間距最短處為3mm，在等離子反應器 16內與高能電子和活性基團發生反應，實現持久性有機汙染物的降解，高壓電源21為交流電源，輸出電壓為3kv，電流小於1安培，淨化後的氣體由引風機17抽送至排氣筒18排放。
經檢測，經第一級噴淋塔3處理後，煙氣中PCBs含量為14. 6mg/m3 ；經二級調節式噴淋塔5處理後，煙氣中PCBs含量為3. 06mg/m3 ；經等離子反應器16處理後，煙氣中PCBs 含量為0. ang/m3。從這些數據可以看出，經以上處理後，煙氣中PCBs去除效率達99. 56%, 因而實現了現有技術無法達到的技術效果。
水循環過程如下來自於循環水泵13的冷水經打開的閥門14進入噴頭19，噴頭 19位於第一級噴淋塔3的上部，噴淋水在填料層2與熱煙氣混合，持久性有機汙染物被冷凝下來，噴淋後廢水經打開的閥門8進入沉澱池10 ；來自於循環水泵13的冷水經打開的閥門 15進入噴頭20，噴頭20位於二級調節式噴淋塔5的上部，氣體中的持久性有機汙染物被進一步冷凝，冷凝後的廢水經打開的閥門9進入沉澱池10。經沉澱後，上層清水經由溢流堰12 進入循環水泵13，循環水在熱交換器22處冷卻降溫，冷卻後的水進入閥門14和閥門15。
最後，還需注意的是，以上列舉的僅是本發明的一個具體實施例。顯然，本明不限於以上實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想出的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法，其特徵在於，其處理過程為 將含持久性有機物高溫煙氣經過串聯的一級噴淋塔和二級噴淋塔噴淋降溫冷卻，被冷凝下來的持久性有機物隨噴淋溶液進入沉澱池；經噴淋後的溼氣體進入除溼器，除溼後的氣體進入串聯的多級等離子反應器，使氣體中殘留的持久性有機物被降解。
2.一種用於實現權利要求1所述方法的淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的裝置，包括噴淋組件，其特徵在於，所述噴淋組件包括串聯的一級噴淋塔和二級噴淋塔，一級噴淋塔和二級噴淋塔的底部均通過管道接至沉澱池；沉澱池通過管道依次連接循環水泵、 熱交換器和各塔中的噴頭；所述裝置還包括淨化組件，淨化組件包括除溼器、串聯的多級等離子反應器和用於供電的高壓電源；所述二級噴淋塔的氣體出口經管路依次連接除溼器和串聯的多級等離子反應器，最末一級等離子反應器的出口經引風機連接至排氣筒。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述等離子反應器是多級刀型電極滑動弧放電發生器。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述刀型電極滑動弧放電發生器的級數為2 8級。
5.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，在連接一級噴淋塔和二級噴淋塔管道上設置文丘裡管。
6.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，所述二級噴淋塔是調節式噴淋塔。
7.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，所述除溼器為加熱除溼器。
8.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，兩級噴淋塔底部的管道接至沉澱池上方，且與沉澱池出水口之間依次設有擋板和溢流堰；擋板固定於沉澱池上部，其下沿低於溢流堰的上沿。
9.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，所述一級噴淋塔和二級噴淋塔為填料塔。
10.根據權利要求2至4任意一項中所述的裝置，其特徵在於，所述一級噴淋塔和二級噴淋塔底部的管道上分別設置閥門。
全文摘要
本發明涉及煙氣淨化處理技術，旨在提供一種淨化處理含持久性有機汙染物高溫煙氣的方法及裝置。該方法是將含持久性有機物高溫煙氣經過串聯的一級噴淋塔和二級噴淋塔噴淋降溫冷卻，被冷凝下來的持久性有機物隨噴淋溶液進入沉澱池；經噴淋後的溼氣體進入除溼器，除溼後的氣體進入串聯的多級等離子反應器，使氣體中殘留的持久性有機物被降解。本發明可對含持久性有機汙染物高溫煙氣進行有效處理；特別適用於大風量、高含塵量含持久性有機汙染物尾氣處理，尤其適用於持久性有機汙染物汙染固體廢物熱脫附過程產生尾氣的處理，可實現99.5％以上的持久性有機物去除效率。有關裝置能耗低、水耗小、不產生二次汙染物，結構簡單，安裝檢修方便。
文檔編號B01D5/00GK102500126SQ20111040914
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月11日 優先權日2011年12月11日
發明者嚴建華, 倪明江, 岑可法, 李曉東, 池湧, 祁志福, 陸勝勇, 陳彤 申請人:浙江大學