CN102500126B - 净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气净化处理技术，旨在提供一种净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法及装置。该方法是将含持久性有机物高温烟气经过串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔喷淋降温冷却，被冷凝下来的持久性有机物随喷淋溶液进入沉淀池；经喷淋后的湿气体进入除湿器，除湿后的气体进入串联的多级等离子反应器，使气体中残留的持久性有机物被降解。本发明可对含持久性有机污染物高温烟气进行有效处理；特别适用于大风量、高含尘量含持久性有机污染物尾气处理，尤其适用于持久性有机污染物污染固体废物热脱附过程产生尾气的处理，可实现99.5％以上的持久性有机物去除效率。有关装置能耗低、水耗小、不产生二次污染物，结构简单，安装检修方便。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化处理技术，特别是净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法及装置，属环保领域。
背景技术
持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants，简称POPs)指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链(网)累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质，主要的POPs有二恶英、多氯联苯、有机氯农药、六氯苯等。POPs具有高毒性、持久性，易于在生物体内聚集和进行长距离的迁移和沉积。随着公众对其对环境和健康危害的逐步认识，更加迫切的需要经济而有效方法处理这些毒性物质。
我国有大量土壤遭受了持久性有机污染物污染，如电力行业使用的多氯联苯、农业生产使用的杀虫剂等。污染土壤在热脱附过程产生的含持久性有机污染物高温尾气，对其的控制和处理措施，决定着持久性有机污染物的最终去除效率。对于含持久性有机污染物高温烟气的治理，国内外常用的方法有：溶液淋洗法、活性炭吸附法、熔融盐氧化法、气相化学还原法、碱催化还原法等。传统的气体净化方法存在的主要缺陷有两点：一是净化设备结构复杂，建设成本高，能耗高且运行成本高，在当前能源价格较高情况下不具备良好的经济性，也不利于节能减排；二是部分工艺存在净化效率不高，易产生二次污染的问题，限制了这些工艺的使用范围和大规模推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足之处，提供一种净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法及装置。
本发明解决其技术问题的方案是：
提供一种净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法，其处理过程为：将含持久性有机物高温烟气经过串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔喷淋降温冷却，被冷凝下来的持久性有机物随喷淋溶液进入沉淀池；经喷淋后的湿气体进入除湿器，除湿后的气体进入串联的多级等离子反应器，使气体中残留的持久性有机物被降解。
进一步地，本发明提供了一种用于实现前述方法的净化处理含持久性有机污染物高温烟气的装置，包括喷淋组件，所述喷淋组件包括串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔，一级喷淋塔和二级喷淋塔的底部均通过管道接至沉淀池；沉淀池通过管道依次连接循环水泵、热交换器和各塔中的喷头；所述装置还包括净化组件，净化组件包括：除湿器、串联的多级等离子反应器和用于供电的高压电源；所述二级喷淋塔的气体出口经管路依次连接除湿器和串联的多级等离子反应器，最末一级等离子反应器的出口经引风机连接至排气筒。
作为一种改进，所述等离子反应器是多级刀型电极滑动弧放电发生器。
作为一种改进，所述刀型电极滑动弧放电发生器的级数为2～8级。
作为一种改进，在连接一级喷淋塔和二级喷淋塔管道上设置文丘里管。
作为一种改进，所述二级喷淋塔是调节式喷淋塔。调节式喷淋塔可根据前端烟气流量及温度，自动调整喷淋液流量。其内部结构与一般喷淋塔相近，主要通过反馈控制实现前端负荷的精确匹配，在保证喷淋冷凝效率前提下，尽可能减少喷淋液使用量。
作为一种改进，所述除湿器为加热除湿器。
作为一种改进，两级喷淋塔底部的管道接至沉淀池上方，且与沉淀池出水口之间依次设有挡板和溢流堰；挡板固定于沉淀池上部，其下沿低于溢流堰的上沿。
作为一种改进，所述一级喷淋塔和二级喷淋塔为填料塔。
作为一种改进，所述一级喷淋塔和二级喷淋塔底部的管道上分别设置阀门。
本发明的有益效果在于：
本发明中，含持久性有机物高温烟气经一级喷淋塔和二级调节式喷淋塔喷淋降温冷却，烟气中的95％以上的持久性有机物被冷凝下来，随喷淋溶液进入沉淀池。喷淋后的湿气体进入除湿器，通过加热蒸发除去大部分水汽，除湿后的气体进入多级滑动弧放电发生器，烟气中痕量的持久性有机物被高能电子和活性基团反应破坏。经以上处理后，持久性有机物得到了彻底降解，处理后的烟气经高效空气过滤器过滤后可直接排放。喷淋溶液经过滤后可循环使用。所述含持久性有机污染物高温烟气净化处理装置具有结构简单、能耗低、持久性有机污染物去除彻底、不产生二次污染物等特点，与现有技术相比，运行成本降低50％以上。
本发明的含持久性有机污染物高温烟气净化处理方法及装置，集喷淋、等离子反应技术为一体，可对含持久性有机污染物高温烟气进行有效处理；特别适用于大风量、高含尘量含持久性有机污染物尾气处理，尤其适用于持久性有机污染物污染固体废物热脱附过程产生尾气的处理。喷淋系统需要的水大部分回用，降低了系统水耗。采用了多级等离子体反应器，可充分降解喷淋后尾气中的持久性有机污染物。对于含持久性有机物高温烟气，本装置可实现99.5％以上的持久性有机物去除效率。处理后烟气中持久性有机物含量远低于国家标准，可直接排放。本发明的含持久性有机污染物高温烟气净化处理装置，能耗低、水耗小、不产生二次污染物，整个装置结构简单，安装检修方便。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明除湿器结构示意图。
图中，1.一级喷淋塔入口，2.填料层，3.一级喷淋塔，4.文丘里管，5.二级调节式喷淋塔，6.除湿器，7.加热器，8.阀门，9.阀门，10.沉淀池，11.挡板，12.溢流堰，13.循环水泵，14.阀门，15.阀门，16.等离子反应器，17.引风机，18.排气筒，19.喷头，20.喷头，21.高压电源，22.热交换器，23.湿气体进口，24.干气体出口，25.冷凝器，26.冷凝水出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术内容及实施例作一详细说明。
参照上述附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。图1给出了一套含持久性有机污染物高温烟气净化处理装置，由喷淋组件和净化组件组成。喷淋组件包括一级喷淋塔3、文丘里管4、二级调节式喷淋塔5、阀门8、阀门9、沉淀池10、循环水泵13、阀门14、阀门15、喷头19、喷头20，净化组件包括除湿器6、等离子反应器16、高压电源21；所述一级喷淋塔3连接文丘里管4，一级喷淋塔3下部连接沉淀池10，阀门8用于控制一级喷淋塔3和沉淀池10之间管道的开关；所述文丘里管4连接二级调节式喷淋塔5所述二级调节式喷淋塔5下部连接沉淀池10，阀门9用于控制二级调节式喷淋塔5和沉淀池10之间管道的开关；所述沉淀池10连接循环水泵13，所述循环水泵13连接喷头19和喷头20，阀门14用于控制循环水泵13和喷头19之间管道的开关，阀门15用于控制循环水泵13和喷头20之间的开关；所述二级调节式喷淋塔5连接除湿器6，所述除湿器6连接等离子反应器16，所述等离子反应器16连接引风机17，所述引风机17连接排气筒18。等离子反应器16由多级刀型电极滑动弧放电发生器串联构成，其每一级是一个刀型电极滑动弧放电发生器。根据实际需要刀型电极滑动弧放电发生器级数可为2～8级。
如图1所示，含持久性有机污染物高温烟气经入口1进入一级喷淋塔2，在填料层2处与喷淋溶液接触混合，烟气温度降低，部分持久性有机污染物冷凝并被喷淋液体携带进入沉淀池10，气体经第一级喷淋塔3后，经文丘里管4进入二级调节式喷淋塔5，烟气温度进一步降低，大部分的持久性有机污染物被冷凝被喷淋液体携带进入沉淀池10。经两级喷淋后，烟气经除湿器6加热除去水汽，干烟气进入等离子反应器16。等离子反应器16为多级刀型电极滑动弧放电发生器串联而成，其每一级是一个刀型电极滑动弧放电发生器。烟气在等离子反应器16内与高能电子和活性基团发生反应，实现持久性有机污染物的降解，处理后的烟气由引风机17抽送至排气筒18排放。沉淀池10中的喷淋溶液经沉淀后，上层清液经由溢流堰12进入循环水泵13，循环液在热交换器22处冷却降温，冷却后的喷淋液重新进入一级喷淋塔3和二级调节式喷淋塔5。
如图2所示，除湿器6包括加热器7、冷凝器25、湿气体进口23、干气体出口24、冷凝水出口26。湿气体经湿气体进口23进入加热器25，气体被加热至100-120℃以蒸发水分，加热干燥后的烟气经干气体出口24离开除湿器7，蒸发的水汽通过冷凝器25冷凝成水滴，冷凝水经冷凝水出口26排放。
实施例：净化高温烟气中的多氯联苯(PCBs)
通过加热多氯联苯(PCBs)污染土壤产生含PCBs高温烟气。烟气流量为6m3/h，烟气温度为500℃，烟气中PCBs初始含量为44.5mg/m3。
气体净化过程如下：打开阀门8、阀门9、阀门14、阀门15，开启引风机17，开启高压电源21，打开循环水泵13。含多氯联苯的高温烟气经入口1进入一级喷淋塔3，烟气流量为6m3/h，在填料层2处与喷淋水直接混合，一级喷淋塔3内径为108mm，一级喷淋塔液体流量为40L/h，废气中的持久性有机污染物被冷凝下来，气体经第一级喷淋塔3后，经文丘里管4进入二级调节式喷淋塔5，二级喷淋塔5内径为88mm，二级喷淋塔液体流量为20L/h，在二级调节式喷淋塔5内喷淋冷却，二级调节式喷淋塔5后连接除湿器6的进口23，加热器7加热气体至120℃，气体在加热器7处加热蒸发除去大部分水蒸气，蒸发的水汽经冷凝器25冷凝，从冷凝水出口26排出，除湿后的气体经除湿器6的干气体出口24进入等离子反应器16，等离子反应器16为4级刀型电极滑动弧放电发生器，每级滑动弧放电发生器长度为300mm，不锈钢电极长度为80mm，厚2mm，正负电极间距最短处为3mm，在等离子反应器16内与高能电子和活性基团发生反应，实现持久性有机污染物的降解，高压电源21为交流电源，输出电压为3kv，电流小于1安培，净化后的气体由引风机17抽送至排气筒18排放。
经检测，经第一级喷淋塔3处理后，烟气中PCBs含量为14.6mg/m3；经二级调节式喷淋塔5处理后，烟气中PCBs含量为3.06mg/m3；经等离子反应器16处理后，烟气中PCBs含量为0.2mg/m3。从这些数据可以看出，经以上处理后，烟气中PCBs去除效率达99.56％，因而实现了现有技术无法达到的技术效果。
水循环过程如下：来自于循环水泵13的冷水经打开的阀门14进入喷头19，喷头19位于第一级喷淋塔3的上部，喷淋水在填料层2与热烟气混合，持久性有机污染物被冷凝下来，喷淋后废水经打开的阀门8进入沉淀池10；来自于循环水泵13的冷水经打开的阀门15进入喷头20，喷头20位于二级调节式喷淋塔5的上部，气体中的持久性有机污染物被进一步冷凝，冷凝后的废水经打开的阀门9进入沉淀池10。经沉淀后，上层清水经由溢流堰12进入循环水泵13，循环水在热交换器22处冷却降温，冷却后的水进入阀门14和阀门15。
最后，还需注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想出的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种净化处理含持久性有机污染物高温烟气的方法，其特征在于，其处理过程为：将含持久性有机物高温烟气经过串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔喷淋降温冷却，被冷凝下来的持久性有机物随喷淋溶液进入沉淀池；经喷淋后的湿气体进入除湿器，除湿后的气体进入串联的多级等离子反应器，使气体中残留的持久性有机物被降解；
所述方法基于下述装置实现，该装置包括喷淋组件和净化组件，其中，
喷淋组件包括串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔，在连接一级喷淋塔和二级喷淋塔管道上设置文丘里管；一级喷淋塔和二级喷淋塔的底部均通过管道接至沉淀池上方，且与沉淀池出水口之间依次设有挡板和溢流堰；挡板固定于沉淀池上部，其下沿低于溢流堰的上沿；沉淀池通过管道依次连接循环水泵、热交换器和各塔中的喷头；一级喷淋塔和二级喷淋塔为填料塔，其中二级喷淋塔是调节式喷淋塔；在两级喷淋塔底部的管道上分别设置阀门；
净化组件包括：除湿器、串联的多级等离子反应器和用于供电的高压电源；二级喷淋塔的气体出口经管路依次连接除湿器和串联的多级等离子反应器，最末一级等离子反应器的出口经引风机连接至排气筒；所述等离子反应器是多级刀型电极滑动弧放电发生器，其级数为2～8级；所述除湿器为加热除湿器。
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