一种利用臭氧的分阶段净化废气的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废气处理领域，所述废气是指燃煤和焚烧垃圾产生的废气，具体涉及一种废气的多级分阶段分别系统中反应处理方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，过度燃煤或垃圾焚烧所产生的废气造成的环境污染问题日趋严重，是造成当前我国大面积雾霾污染的问题，因此国家新出台新国标GB18485-2014排放标准和一系列加大治理新政策。然而，我国目前普遍采用的废气处理技术为酸碱中合法或喷氨及过氧化或SCR催化还原方法，其净化效率无法达到新国标排放要求，旧的处理方法处于旧国标技术指标时代的产物，已不适应当前新国标排放标准要求。
【发明内容】
[0003]本发明的第一目的是提供一种净化废气的方法，所述方法采用多级、分阶段分别对废气进行充分反应处理，使处理后的气体达到GB18485-2014的排放标准。
[0004]本发明所针对的废气为燃煤或焚烧垃圾所产生的废气，所述废气中含有超出国家排放标准GB18485-2014所规定浓度的氮氧化物、硫化物、氯化物、二噁英类和重金属等有害物质。当各种污染物含量均较高，难以通过现有方案整体性去除时，本发明提供的方案的效果更为显著，可以将各种污染物的含量全面降低至达标。
[0005]本发明所述废气优选为:氮氧化物、硫化物、氯化物、二噁英类和重金属的含量均大于GB18485-2014规定排放标准的150%。
[0006]具体而言，本发明提供利了一种用臭氧分阶段净化废气的方法，所述方法包括以下步骤:
[0007]步骤1:将待处理的废气与氨气充分反应，输出气体，即得废气SI ；
[0008]步骤2:将废气SI与03和O 2混合气充分反应，输出气体，即得废气S2 ；
[0009]步骤3:调节废气S2的温度至150?470°C，用含有03、02和电离子的高温水雾对其进行喷淋氧化，输出气体，即得废气S3 ;
[0010]所述高温水雾的温度大于100 °C，pH值为7.0?9.8或4.0?6.5 ;
[0011]步骤4:迅速将废气S3的温度调节至32?80°C，用含有03、O2和电离子的低温水对其进行喷淋氧化，输出气体，即得废气S4 ;
[0012]所述低温水的温度为O?50°C，pH值为7.0?9.8或4.0?6.5 ;
[0013]步骤5:对废气S4进行除雾处理，输出气体，即可。
[0014]本发明所述步骤I中，由于待处理的废气中含有大量酸性物质(如硫化物、氯化物等有机化合物)，与氨气反应后，废气中的酸性物质被中和，生成可以溶于水的中和产物，从而从气体中去除。该步骤可回收酸性物质产生硝酸铵等产物，可作为生产化肥的原料，从而达到回收再利用目的。
[0015]本发明所述步骤2中，由于燃煤或焚烧垃圾过程中产生大量的有害有机化合物废气和重金属离子，经过步骤2所述与臭氧和氧气的直接氧化反应后，大部分有害物质可以转化成易溶于水的高价态物质如N02、NO5O由于废气中所含的主要污染物为N0X、SO2、二噁英等有害气体以及重金属离子，且NOx的含量最高。为了提高反应效率以及使方案更易于控制，本发明所述03、02与废气SI中所含NOx的摩尔比均优选为I?1.2:1。所述NOx表示废气中可能存在的任意化合价态的氮氧化物。
[0016]由于与臭氧和氧气进行直接氧化反应无法充分去除废气中的有害物质，部分N0X、二噁英等物质无法被转化成易溶于水的产物，本发明进一步通过步骤3和4，分条件、分步骤地充分实现了废气的处理净化。
[0017]本发明所述步骤3为高温反应，废气过流时温度应保持在150?470°C的高温条件。该步骤采用呈半水蒸汽态的、温度> 100°c的高温水雾对废气进行喷淋氧化反应，所述高温水雾的pH值为7.0?9.8或4.5?6.5，优选为7.0?9.8，其中喷淋水含有03、02和同时在直流正负电极板电解后的电离子2e。所述03、02和电离子的含量应与废气中有害物质的含量相当，03、02与废气SI中所含NOx的摩尔比均优选为I?1.2:1。
[0018]所述150?470°C的高温条件是指废气过流时的温度，若温度低于150°C时，会造成氧化反应不充分或副产物又被还原为NOdP SO2等有害物质；若温度高于470°C，则二噁英等物质不易被还原和氧化，无法实现有害物质的充分反应，因此，该步骤采用150?470°C的废气过流温度。由于250?470°C是二噁英易于发生氧化还原条件的温度，同时也是易被氧化分解的半衰期条件，因此，该步骤的气体过流温度优选为150?470°C，在喷淋高温水雾的条件下，保持上述废气过流时的温度尤其重要。
[0019]由于有机化合物类废气，如氮氧化物、二噁英等虽然不易溶于水，但具有半溶于高温水蒸汽或高温水雾中的固有特性，且可以与事先溶解于水蒸汽中的03、O2和电离子等进行快速氧化反应；同时，电解正负极板装置可释放电离子。在本发明中，电解产生的电子用电离子表示，符号为2e。电离子易溶和生存于高温水雾中，可与废气发生快速电离子并同时可氧化反应，因此，本发明通过步骤3可以实现废气与电离子和臭氧及氧气的双重连续氧化反应，可加快废气被氧化的速度，理论上也可统称有机废气在150?470°C之间为易被氧化反应的半衰期。低于150°C是废气有机化合物如高价态有机化合物易还原成NO等不易溶于水的物质。
[0020]该步骤通过高温水雾的喷淋氧化，将不易溶于水的有机化合物转化成易溶于水的高价态有机化合物并溶入于循环水中，与循环水中的03、02和电解产生的电离子等物质的综合作用，进一步反应而生成无害的气体和化合物，包括N2、CO2、O2、H2、硫酸盐等。
[0021]本发明所述步骤4为低温反应，在废气过流时温度应保持在32?80°C的条件，在该温度下，废气氧化产物的溶解度最高。该步骤采用温度为O?50°C的低温水进行喷淋氧化反应。所述低温水的pH值为7.0?9.8或4.5?6.5，优选为7.0?9.8，其中含有03、02和经直流正负电极板电解后的电离子2e。所述O 3、02和电离子的含量应与废气中有害物质的含量基本相当，03、O2、电离子与废气S3中所含NOx的摩尔比均为优选为I?1.2:1。
[0022]该步骤所述降温应迅速，使废气过流温度从步骤3的150?470°C迅速下降至32?80°C的低温反应条件，并且，应尽量缩小80?150°C或150°C的时间阶段，防止在80?150°C温度下发生有机物还原反应又可生成有害的NO、302等。
[0023]本发明步骤3和步骤4中，所述电离子通过直流电在正负极板电解中产生，电极直接插在水循环系统的循环水中。用于电解的电极板可采用Ag(银)材料制作。在电离过程中，电极端生成Ag2+，可作为催化剂促进氧化反应的进行，有利于生成易溶于水的高价态有机化合物，可快速将二噁英的化学键打开达到分解目的；同时，正负电极极板上可以吸附重金属离子，从而减少废气中的重金属含量，增强净化效果。为实现上述目的，采用整流器输出直流电，电解条件包括:输入电压6?56V，电流密度300?20000A/m2，正负极板间距I?100mm，正负极板可定时切换正负。电解条件优选包括:输入电压36?56V，电流密度2000?8000A/m2，正负极板间距为2?10mm，极板为银材料，正负极板可定时切换正负，极板间距用切换方法调节间距。输入电压、电流