[发明专利]一种等离子体干式烟气脱硫方法

说明书

技术领域：

本发明涉及烟气脱硫的技术领域，具体涉及一种等离子体干式烟气脱硫方法。

背景技术：

船舶柴油机和燃煤工业锅炉等重型机械排放废气中的SO₂等对大气环境造成的污染已引起国际社会的广泛关注。控制SO₂排放可采用多种方法，主要途径有燃烧前脱除原料的硫分；燃烧过程中采用先进的燃烧方法减少SO₂的形成；以及燃烧后对SO₂进行吸收，即烟气脱硫。依据我国目前的技术水平，烟气脱硫是降低SO₂排放量最经济有效的手段。

烟气脱硫技术按脱硫剂和脱硫产物的干湿状态又可分为湿法和干法，目前以石灰石-石膏法为代表的湿法脱硫技术，是最主流的烟气脱硫方法。湿法脱硫总体说来虽然技术比较成熟，脱硫效率较高，但仍存在投资运行成本大、易腐蚀设备等缺点。相对来说，一般的干法脱硫过程简单，对设备腐蚀性小，脱硫产物易处理，但也容易存在脱硫效率低的问题。针对船舶柴油机和重型燃煤锅炉尾气脱硫领域，湿法脱硫普遍面临废水处理问题，易造成设备庞大、二次污染等不利结果，难以取代干法脱硫。此外，近年来，等离子体法逐渐发展起来，并成为烟气脱硫的研究热点，等离子体中的离子、电子和激发态原子都是活性很强的物种，很容易和烟气中的分子、原子发生化学反应，与脱硫反应装置相结合，可有效提高脱硫效率。

在传统的碳酸盐吸附SO₂的干式脱硫方法中，923K时碳酸盐可以很好地与SO₂反应，但当反应温度较低时(473K～723K)，碳酸盐直接与SO₂反应形成硫酸盐的速率大大降低，而且柴油机尾气通常低于923K，将烟气二次加热后再脱硫无疑增加了能耗。此外，当温度升至中温阶段(773K左右)，一些碳酸盐材料还会发生分解，造成脱硫材料不稳定。

采用低温等离子体辅助脱硫，可以降低反应温度，提高脱硫效率。专利CN 103768942A采用介质阻挡放电方法产生低温等离子体，并将等离子体注入到柴油机排气管道中，与尾气中的NO₂、SO₂反应生成硫酸、硝酸雾，将酸雾气体引入到电除酸雾器中，再由直流高压电源输入高压电经高压电缆、绝缘子等装置施加到电极上，使得电极与电除酸雾器外壳形成高压静电场，从而得到凝结增粗的酸液滴，最后回收硝酸、硫酸的混合酸液，或再添加Ca(OH)₂生成Ca(NO₃)₂和CaSO₄。该法无需外加氧化催化剂、不用NH₃等添加剂，SO₂脱除效率可达到85％，但需要经过复杂的过程将SO₂转化为硫酸，增大了设备占地空间，对设备抗腐蚀要求增高，同时回收的硫酸和硝酸混合酸液作为化工产品分离也需要消耗财力物力。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题与缺陷，提供一种等离子体干式烟气脱硫方法，采用干式脱硫过滤器在300K到773K中低温范围对轮船尾气和重型机械设备排放烟气进行脱硫。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种等离子体干式烟气脱硫方法，该方法采用等离子体辅助脱硫过滤器，300K到773K中低温范围对轮船尾气和重型机械设备排放烟气进行脱硫，所述等离子体辅助脱硫过滤器为两端开口的桶状结构，上下两端分别设有电极、电极间填充有蜂窝煤过滤装置，所述蜂窝煤过滤装置蜂窝煤孔道内涂有碳酸盐吸附材料；该方法包括以下步骤：

a、含硫烟气沿与电极所在平面垂直方向进入等离子体辅助脱硫过滤器，利用高压电源放电，产生等离子体，所述等离子体含有高氧化能力的自由基O*和O₃气体；

b、利用O₃气体对烟气中SO₂进行氧化，形成SO₃，SO₃再与等离子体辅助脱硫过滤器电极间填充的蜂窝煤过滤装置蜂窝煤孔道内侧的碳酸盐吸附材料反应生成硫酸盐和二氧化碳。

所述等离子体辅助脱硫过滤器为干式烟气脱硫过滤器。

所述高压电源优选为两个，电极为两对。

所述等离子体为常压低温等离子体，等离子体的产生方法为介质阻挡放电，放电间隙为5.0mm～50mm，放电过程中，电子温度为5000K～20000K，气体温度为300K～773K。