[发明专利]一种低温等离子体协同活性炭的烟气脱硝方法和实验系统

说明书

本发明提供一种低温等离子体协同活性炭的烟气脱硝方法，将待处理的尾气与NH₃一起通入低温等离子体+活性炭反应器内进行SCR脱硝处理；其中，所述NH₃作为还原剂，活性炭固定于所述低温等离子体+活性炭反应器内部，所述活性炭作为SCR脱硝催化剂，低温等离子体用于提高所述活性炭的催化脱硝效率。本发明的技术方案解决了现有技术中采用低温等离子体结合活性炭进行烟气脱硝处理技术在实际应用中受到限制的问题。

技术领域

本发明涉及烟气脱硝处理技术领域，具体而言，尤其涉及一种低温等离子体协同活性炭的烟气脱硝方法和实验系统。

背景技术

研究表明，海事领域造成的气体污染物排放占全球的15％以上，且主要由船舶柴油机产生。船舶柴油机尾气污染物主要包括NOx(NO+NO₂，NO占90％以上)和SOx(SO₂)等。国际海事组织IMO通过MARPOL公约附则VI对NOx和SOx的排放做出了严格限制。SOx可通过采用低硫燃油或者废气洗涤技术达到公约的排放要求，而NOx的脱除技术才是目前的研究热点和难点。目前主流的NOx的脱除方法是基于NH₃的SCR脱硝技术，而且常用的脱硝催化剂是V₂O₅。但是，由于V₂O₅催化剂价格昂贵且有剧毒，其废弃后的处理也是目前一大难题。因此，寻找一种在较广的温度区间，尤其是低于200℃仍有较高脱硝效率，而且价格低廉、无毒的脱硝催化剂十分重要。

低温等离子体(Non-thermal Plasma，NTP)用于烟气后处理开始于20世纪70年代，NTP除了能够脱除SOx和NOx，还可以脱除包括PM、CO、VOCs等在内的其它烟气污染物。产生NTP的方法有多种，包括电子束法、微波法、介质阻挡放电DBD法等，NTP技术目前已成熟应用于陆地燃煤电厂的尾气脱硫脱硝。而NTP用于海事领域的脱硝还有待进一步研究。船舶柴油机尾气中的O₂浓度一般在10～14％左右，在如此高O₂浓度下，NTP不仅无法使NOx还原生成N₂，反而会氧化生成更多的NOx，单一NTP技术用于船舶柴油机尾气脱硝有待进一步考察。有研究者提出先采用吸附剂对尾气中的NOx进行吸附，随后在低O₂浓度下利用NTP对NOx进行分解脱除的方法。因此寻找一种合适的吸附剂成为关键。活性炭由于价格便宜且具有较强的吸附能力通常以循环流化床的形式应用在陆地火力发电厂、钢铁厂等的烟气脱硫脱硝领域，且需要设置活性炭的再生装置，而且由于SO₂比NO更容易吸附在活性炭上，该方式的脱硝效率一般不超过40％。为了提高活性炭的脱硝效率，研究人员将活性炭与NTP结合，或者将金属氧化物负载到载体上并结合NTP进行了相关研究。但是，由于活性炭在较高温度时的吸附能力较差，另外，为了获得低O₂浓度的环境需要N₂进行吹扫，这在实际应用中受到很大限制，而且这种方式导致系统更加复杂。

发明内容

根据上述提出采用低温等离子体结合活性炭进行烟气脱硝处理技术在实际应用中受到限制的问题，而提供一种低温等离子体协同活性炭的烟气脱硝方法和实验系统。本发明主要利用将待处理尾气和NH₃一同通入低温等离子体协同活性炭的反应器内进行脱硝处理，有效脱除了尾气中的NOx，同时还提供一种实验用的烟气脱硝实验系统。

本发明采用的技术手段如下：

一种低温等离子体协同活性炭的烟气脱硝方法，将待处理的尾气与NH₃一起通入低温等离子体+活性炭反应器内进行SCR脱硝处理；其中，所述NH₃作为还原剂，活性炭固定于所述低温等离子体+活性炭反应器内部，所述活性炭作为SCR脱硝催化剂，低温等离子体用于提高所述活性炭的催化脱硝效率。

进一步地，所述活性炭采用颗粒状活性炭或蜂窝状活性炭。