低温等离子脱硫脱硝技术

1、 目 录 v 公司简介 v 等离子技术简介 v 低温等离子体产生方法 v 等离子脱硫脱硝技术简介 v 等离子脱硫脱硝技术优势 v 附件一 传统脱硫技术 v 附件二 传统脱硝技术 v 附件三 脱硝新技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝2 公司简介 n紫晶环保成立于2011年 n致力于等离子脱硫脱硝技术的研发、设计及工 程实施 n拥有DDBD等离子体脱硫脱硝的核心技术 n具有一流的技术团队，在DDBD等离子体节能技 术研发与设备生产、锅炉烟气脱硫脱硝脱汞新 技术研发与设备生产、锅炉烟气脱硫脱硝传统 技术应用及其它环保配套技术研发等工业废气 整体解决方案研发的优势 n拥有国内最大的工业废气治理设备

2、加工基地 2021-7-24等离子脱硫脱硝3 等离子技术简介 等离子体定义 等离子体是物质存在的第四种状态。它由电离 的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电 子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态 的原子或分子以及光子。 等离子体是由上述大量正负带电粒子和中性粒 子组成的，并表现出集体行为的一种准中性气体， 也就是高度电离的气体。无论是部分电离还是完全 电离，其中的负电荷总数等于正电荷总数，所以叫 等离子体。 2021-7-24等离子脱硫脱硝4 等离子体分类 按等离子体温度分类 按等离子体所处的 状态分类 高温等离子体 低温等离子体 热等离子体 冷等离子体 平衡等离子体 非平衡等离

3、子体 等离子技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝5 大自然中的等离子体 结 冰 融 化 凝 固 升 华 蒸发 凝结 物质的存在状态：一般会呈现出固态 液态气态三种物态的转化过程，我们把这 三种基本形态称为物质的三态。 等离子技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝6 太阳雷电极光 霓虹灯 日光灯 等离子电视 等离子体态(plasma)被称为物质的第四态。 因为电离过程中正离子和电子总是成对出现， 所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等， 总体来看为准电中性。 据印度天体物理学家沙哈的计算，宇宙中 的99.9%的物质处于等离子体状态，如太阳、电 离层、极光、雷电等；人工生成等离子体的方

4、 法，如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等。 等离子技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝7 次大气压辉光放电 滑动电弧放电 辉光放电 介质阻挡放电 大气压辉光放电 射频放电 射流放电 电晕放电 低温等离子体产生的方法 2021-7-24等离子脱硫脱硝8 低温等离子体的产生方法 辉光放电(Glow Discharge) 辉光放电属于低气压放电，工作压力一般都低于 10mbar，其构造是在封闭的容器內放置两个平行的 电极板，利用电子将中性原子和分子激发，当粒子 由激发态降回至基态时会以光的形式释放出能量。 电源可以为直流电源也可以是交流电源。荧光灯的 发光即为辉光放电。目前的应用范围仅局限于

5、实验 室、灯光照明产品和半导体工业等。 2021-7-24等离子脱硫脱硝9 电晕放电(Corona Discharge) 气体介质在不均匀电场中的局部自持放电， 是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很 大的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气 体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而 出现电晕放电。 电晕放电反应器的设计主要参考电源的性 质而有所不同，有直流电晕放电和脉冲式电晕 放电。利用电晕放电可以进行静电除尘、污水 处理、空气净化等。 低温等离子体产生的方法 2021-7-24等离子脱硫脱硝10 介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD) 介质阻挡

6、放电(DBD)是有绝缘介质插入放电 空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕 放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和 很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为 104106。电源频率可从50Hz至1MHz。 低温等离子体产生的方法 2021-7-24等离子脱硫脱硝11 双介质阻挡放电（Double Dielectric Barrier Discharge，DDBD） 双介质阻挡放电是有两层绝缘介质插入 放电空间的一种非平衡态气体放电。双介质 阻挡放电技术是介质阻挡放电技术放电密度 的1500倍。 低温等离子体产生的方法 2021-7-24等离子脱硫脱硝12 等离子脱硫脱硝技术简介 等离子脱

7、硫脱硝概述 双介质阻挡低温等离子体脱硫技术是应用双介质阻 挡低温等离子体技术对锅炉烟气中的二氧化硫进行 活化，然后烟气在吸收塔与尿素水溶液逆流接触， 二氧化硫被迅速吸收，达到了脱硫的目的。活化后 的二氧化硫分子荷电，反应活性非常高，表现在单 位体积的吸收剂吸收能力大大增加，吸收塔的强度 大幅度提高，并可以使用较小的液气比，降低了投 资费用及运行费用。 2021-7-24等离子脱硫脱硝13 等离子脱硫脱硝技术简介 等离子脱硫脱硝概述 双介质阻挡低温等离子体脱硝技术是应用双介质阻挡 低温等离子体技术对锅炉烟气中的一氧化氮进行氧化， 变成二氧化氮，然后烟气在吸收塔与脱硝吸收剂溶液 逆流接触，二氧化氮

8、被迅速吸收，达到了脱硝的目的。 2021-7-24等离子脱硫脱硝14 等离子脱硫脱硝技术简介 等离子脱硫技术 锅炉烟气从除尘系统出来以后，进入双介质阻挡放 电等离子体活化反应器，烟气中的二氧化硫被DDBD产生 的大量电子、离子、自由基等活化，二氧化硫分子荷电， 提高了反应活性。根据所用吸收剂的不同，形成了两种 方案。 方案一：被活化后的二氧化硫分子遇到尿素水溶液 后，迅速与之发生反应，生成亚硫酸铵、硫酸铵，经过 浓缩、离心分离、干燥、包装后作为化肥外卖处理。 反应方程式： CO(NH2)2+SO2+2H2O+=(NH4)2SO3+2CO2 CO(NH2)2+SO2+2H2O+1/2O2=(NH

9、4)2SO4+2CO2 H2SO4+Ca(OH)2= CaSO4+2H20 2021-7-24等离子脱硫脱硝15 等离子脱硫脱硝技术简介 DDBD 活化活化 尿素尿素 吸收塔吸收塔 尿素尿素 水溶液水溶液 烟囱烟囱 除尘后烟气除尘后烟气 DDBDDDBD脱硫尿素吸收工艺流程简图脱硫尿素吸收工艺流程简图 2021-7-24等离子脱硫脱硝16 等离子脱硫脱硝技术简介 等离子脱硫技术 方案二：被活化后的二氧化硫分子遇水后，迅速与 之发生反应，生成亚硫酸、硫酸，经过石灰水溶液中和 为中性后排入污水处理系统。 反应方程式： SO2+H2O=H2SO3 SO2+H2O+1/2O2=H2SO4 H2SO4+

10、Ca(OH)2= CaSO4+2H20 2021-7-24等离子脱硫脱硝17 等离子脱硫脱硝技术简介 DDBD 活化活化 水水 吸收塔吸收塔 石灰石灰 中和池中和池 烟囱烟囱 除尘后烟气除尘后烟气 DDBDDDBD脱硫脱硫水水吸收工艺流程简图吸收工艺流程简图 2021-7-24等离子脱硫脱硝18 等离子脱硝技术 锅炉烟气经过除尘、脱硫、除水等过程达到等 离子体进气条件后，进入等离子体，在高能电子直 接轰击及自由基的作用下，一氧化氮被氧化成二氧 化氮，氧化度可根据现场工况进行一系列设置达到 控制要求。二氧化氮与水反应生成硝酸。 反应式如下： 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+

11、NO 等离子脱硫脱硝技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝19 等离子脱硝技术 因为二氧化氮与水反应后，仍生成一氧化氮，导致 氮氧化物的去除率达不到要求。我公司与中科院某研究 所经过3年的研究，上万次的实验，研发成功二氧化氮 吸收剂，很好地解决了二氧化氮吸收效率不高的问题。 该吸收剂的主要成分为尿素、PH缓冲剂、螯合物等多种 物质，并按照严格的配方及配料程序复配而成。 反应机理如下： 4CO(NH2)2+6NO2=4CO2+7N2+8H2O 等离子脱硫脱硝技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝20 等离子脱硝技术 若废气中的一氧化氮、二氧化氮摩尔比为1:1，遵 从如下的反应机理： 2O

12、H-+NO+NO22NO2-+H2O 2NO2-+(NH2)2CO2N2+CO2+H2O+2OH- 等离子脱硫脱硝技术简介 2021-7-24等离子脱硫脱硝21 等离子脱硫脱硝技术简介 DDBD 氧化氧化 NO2 吸收塔吸收塔 NO2 吸收剂吸收剂 烟囱烟囱 除尘脱硫后烟气除尘脱硫后烟气 DDBDDDBD脱硝脱硝工艺流程简图工艺流程简图 2021-7-24等离子脱硫脱硝22 等离子脱硫脱硝技术优势 1.环保绿色技术：整套工艺无废水、废气、废固体物产生，无氨逃逸现 象，是真正的环保绿色技术。 2.不使用催化剂：该工艺不使用催化剂，可以避免使用催化剂产生的一 些问题，如：催化剂中毒、堵塞、阻力大、

13、高温反应、危险固废物的污染等。 3.安全：该工艺可以不依赖氨，彻底杜绝了氨使用中的一些安全问题，如液 氨泄露引起的中毒、冻伤、爆炸等。 4.效率高：脱硫效率高，脱硝效率高，能够实现稳定达标排放。 5.深度除尘：因为该系统采用的湿法脱硫、湿法脱硝，实现了深度除尘。 6.自动化程度高：可以实现即开即停。 2021-7-24等离子脱硫脱硝23 等离子脱硫脱硝技术优势 7.无需改造锅炉：对锅炉尾部烟气进行处理，不需要进行锅炉改造，保 证了锅炉的完整性。 8.现场中试：等离子脱硫脱硝技术可以进行现场中试，效果容易确定，避 免了传统工艺只能做数字模拟和工艺模型的不确定性。 9.常温运行：此技术可以在常温下

14、运行，运行温度区间可以在30到80 之间。 10.设备清洗：等离子装置带有内部自动清洗系统，可以对该设备进行干 法除尘、水洗、蒸汽洗，能保证设备的长期稳定运行。 11.设备成熟：该技术在VOC治理领域已经得到广泛的应用，装备化已经有 6年的运行经验，并且 VOC治理工艺的工况更复杂。 2021-7-24等离子脱硫脱硝24 12.操作弹性大：等离子体脱硫脱硝技术能够应对锅炉负荷变动导致的污 染物浓度增加带来的问题。 13.操作潜力大：等离子体脱硫脱硝技术操作潜力大，只需进行局部改造， 就能满足哪怕是再严格的环保要求。 14.市场巨大：电厂锅炉只占所有工业锅炉总量的1/60，电厂锅炉的除尘 脱硫脱

15、硝技术已经达到比较高的治理水平，大量中小锅炉对环境污染PM2.5的贡献较大， 迫切需要解决此类问题。 15.中小锅炉：该技术面向75t/h以下中小型锅炉，尤其是无法采用其他脱 硝技术的链条炉排炉、玻璃窑炉、陶瓷窑炉，以及产生氮氧化物的化工装置。 16.多种污染物控制技术：该技术可以进行多种污染物的协同控制， 使用等离子脱汞技术正在与中科院高能物理研究所合作开发中。 等离子脱硫脱硝技术优势 2021-7-24等离子脱硫脱硝25 附件一 传统脱硫技术 按脱硫反应物干湿状态分为： 湿法：石灰石石灰石膏湿法、氨洗涤脱硫、 海水洗涤脱硫等 干法：炉内喷钙、干式催化脱硫等 半干法：喷雾干燥法、炉内喷钙加尾

16、部增湿活 化法、烟气循环流化床脱硫法等 2021-7-24等离子脱硫脱硝26 附件一 传统脱硫技术 湿法脱硫工艺 烟气与含有脱硫剂溶液接触，发生脱硫反应，其脱硫生成物的生 成和处理均在湿态下进行。 优点：气液反应，脱硫速度快； 煤种适应性好； 脱硫效率和脱硫剂利用率高，Ca/S1时，脱硫率可达90 。 缺点：硫后烟气温度低（一般低于露点），需进行烟气再热，否 则SO3腐蚀严重； 废水二次污染。 2021-7-24等离子脱硫脱硝27 基本原理：烟气在吸收塔内同石灰石浆料进行反 应，生成亚硫酸钙，再用空气强制氧化得到石膏。 石灰石石膏湿法脱硫 应用最广、技术最为成熟且运行最可靠的FGD工艺， 占脱

17、硫技术的90%以上，可满足新排放标准。 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝28 石灰石浆液洗涤脱硫系统工艺流程石灰石浆液洗涤脱硫系统工艺流程 2021-7-24等离子脱硫脱硝29 氨法脱硫工艺特点： 活性高，脱硫率高，对烟气条件变化的适应性强； 脱硫产物为0.20.6mm的硫酸铵晶体，可作农用 肥料，可满足新排放标准； 不产生废水、废渣，能耗低； 氨的价格高，氨逃逸会引起环境问题。 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝30 海水脱硫:天然海水通常呈碱性，具有吸收SO2的能力。 典型工艺：挪威ABB的Flakt-Hydro和Bechtel工艺 1998年，深

18、圳西部电厂引进FlaktHydro 工艺特点： 工艺简单，投资和运行费用低 无需废物和废水处理系统 硫酸盐对海洋环境影响小 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝31 将脱硫剂浆液在吸收塔内进行雾化，然后与烟 气中SO2反应，同时发生传热反应，使雾化液滴不 断蒸发干燥，最后脱硫产物以干态沉在塔底或随 烟气离开。 干法/半干法脱硫技术 喷雾干燥法脱硫技术： 炉内喷钙尾部增湿技术LIFAC： 保留炉内喷钙的脱硫系统，在尾部烟道增设一 个独立的活化反应器，将炉内未反应完的CaO通过 雾化水进行活化后再次脱出烟气中的SO2。 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝32

19、干法/半干法脱硫工艺 优点：投资费用低，对低硫煤可满足排放标 准 设备不易腐蚀、结垢 耗能低 缺点：脱硫副产物利用不成熟 脱硫效率低 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝33 半干半湿法脱硫技术:中国环境科学研究院在国家“九五”科 技攻关项目、国家“863”计划、中央环保专项资金等项目的 支持下，开发了一种半干半湿法脱硫技术。 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝34 蒸汽输送氧化技术：水蒸汽与石灰反应生 成强碱性的消石灰，氧化亚硫酸盐； 采用烟气自动补偿装置，实现脱硫效率与 锅炉工况变化的良好匹配性和稳定性； 采用锅炉废水进行增湿降温 Ca/S1.3时，脱

20、硫效率稳定在85%-90%。 半干半湿法脱硫技术主要特点： 附件一 传统脱硫技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝35 在燃烧过程中抑制NOx生成，即低氮燃烧技术。 炉内脱硝: 烟气脱硝: 干法烟气脱硝：用气态反应剂使烟气中的NOx还原 为N2和H2O，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性 非催化还原法（SNCR）等。 湿法烟气脱硝：将不溶于水的NO氧化为NO2，然后 再用水或其他吸收剂进行吸收脱除。 附件二 传统脱硝技术 2021-7-24等离子脱硫脱硝36 低氮燃烧技术 NOx产生机理: 热力型热力型NOxNOx：（空气中的氮气：（空气中的氮气N N2 2被氧化而成被氧化而成NONO）

21、；温度高）；温度高 于于15001500的高温区。的高温区。 快速型快速型NOxNOx：碳氢类燃料在过量空气系数：碳氢类燃料在过量空气系数199%99% 2021-7-24等离子脱硫脱硝56 资源回收型多污染物协同控制技术 中国环境科学研究院在国家“863”计划等项目的支持 下，开发了基于氨法脱硫工艺的资源回收型多污染物协同 控制技术。 开发思路： 根据NO可与NO2化合成溶于氨水等碱性溶液的N2O3的原理 ，通过将现有成熟的制硝酸工艺和氨法脱硫工艺结合，根据 烟气中NO的含量向烟气中配比等量的NO2,在氨法吸收工艺中 将NOx、SO2等协同去除，该技术生成的副产物为硫酸铵、硝 酸铵、氯铵等农用化肥。 2021-7-24等离子脱硫脱硝57 资源型烟气多污染物协同控制工艺流程简图资源型烟气多污染物协同控制工艺流程简图 2021-7-24等离子脱硫脱硝58 资源回收型多污染物协同控制技术 采用配气的方法在烟道气中引入采用配气的方法在烟道气中引入NONO2 2，使烟气中的，使烟气中的NONO和和 NONO2 2配比比例为配比比例为1