等離子排煙處理技術(shù)在燃油鍋爐排煙凈化方面的應(yīng)用

□寧 宇 王姝婷 毛建增 郭秀榮

一、研究過程

(一)研究背景。自中國改革開放后，國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)水平有很大提升，人民的生活水平也日漸改善，彼時，人們賴以生存的環(huán)境開始得到人類的廣泛關(guān)注。目前我國欠發(fā)達(dá)地區(qū)還使用著較為落后或老化的燃油鍋爐。這些燃油鍋爐在燃燒不良時易產(chǎn)生顆粒物、氮氧化物、硫化物等有害物質(zhì)，不經(jīng)處理就排放到空氣中不但使大氣環(huán)境受到污染，而且對人體健康也會造成一定的危害。所以如何處理這部分燃油鍋爐的排煙污染目前已成為亟需解決的問題。

(二)現(xiàn)有解決方式。現(xiàn)有解決方式眾多，在處理排煙問題上各有優(yōu)缺點(diǎn)。主要的處理方式有兩種：第一，低溫等離子廢氣處理設(shè)備進(jìn)行廢氣處理。但相對于中小型鍋爐來說，這種廢氣處理設(shè)備目前存在體積笨重、脫塵脫硫效率不高、處理裝置易腐蝕等問題。第二，光氧催化處理設(shè)備進(jìn)行廢氣處理。但需要利用紫外線光束、電磁輻射和穿透力等的配合，對整個操作過程要求較高，且此廢氣處理設(shè)備的購買費(fèi)用較高。以上廢氣處理設(shè)備并沒有對中小型燃油鍋爐產(chǎn)生的廢氣提供一個更為有效和經(jīng)濟(jì)的處理方式，所以，需要設(shè)計一款新型的中小型燃油鍋爐的廢氣處理裝置。

二、設(shè)計方案

(一)裝置結(jié)構(gòu)。該裝置由塑料外殼和木纖維濾芯組成。如圖1所示，為等離子木纖維排煙凈化裝置外觀圖。1為殼體，2為排氣口，3為陶瓷管，4為蓋子，5為蓋子密封裝置，6為等離子發(fā)生器，7為電離電極正極。如圖2所示，為排煙凈化裝置的剖視圖。8為等離子發(fā)生器固定槽，9為密封圈放置槽，10為電離電極板，11為濾芯固定槽一，12為木纖維濾芯，13為濾芯固定槽二，14為蓋子邊沿。如圖3所示，為木纖維濾芯鐵絲網(wǎng)骨架的三視圖。

圖1 等離子木纖維排煙凈化裝置外觀圖

圖2 排煙凈化裝置的剖視圖

圖3 木纖維濾芯鐵絲網(wǎng)骨架的三視圖

三、技術(shù)指標(biāo)和工作過程

整個裝置使用材料情況為：外殼采用優(yōu)質(zhì)塑料制成，濾芯固定槽一與濾芯固定槽二采用優(yōu)質(zhì)金屬制作，木纖維與木纖維濾芯骨架形成濾芯整體。因該裝置進(jìn)氣口與實(shí)際生活中的廢氣出口采用塑料彈性套連接，為靈活性連接，所以以下以圓形廢氣出氣口為例進(jìn)行說明。

本發(fā)明裝置共有一個進(jìn)氣口和兩個排氣口，鍋爐廢氣流動的方向如圖2箭頭所示，先由環(huán)形筒狀的木纖維濾芯過濾廢氣，而后進(jìn)入到電場中進(jìn)行電離過濾，最后由排氣口排出凈化后的廢氣。

如圖3所示，內(nèi)部木纖維濾芯由鐵絲網(wǎng)骨架和長木纖維組成，將鐵絲網(wǎng)制成環(huán)形圓筒狀，將厚度為0.05～1mm、寬度為1～10mm、長度為5～10mm的長木纖維置于環(huán)形骨架的兩層鐵絲網(wǎng)中間，經(jīng)干燥制成木纖維濾芯。氣流運(yùn)動使廢氣穿過環(huán)形筒狀的木纖維濾芯，氣體被過濾。

外殼的上表面和下表面內(nèi)側(cè)分別通過粘接固定有環(huán)形電離電極板，兩個電離電極板形狀相同。等離子發(fā)生器固定在殼體上表面的等離子發(fā)生器固定槽中。連接在正極的電線和另一對稱面連接在負(fù)極的電線，分別由上表面的陶瓷管和殼體側(cè)面的陶瓷管進(jìn)入到排煙裝置內(nèi)部與兩個電離電極板相連，電線安裝后使用絕緣膠對陶瓷管進(jìn)行密封處理。兩個電離電極板一個帶正電一個帶負(fù)電，之間形成的電場能將處于排煙凈化裝置內(nèi)的廢氣進(jìn)行電離，分解廢氣，使廢氣得到凈化。經(jīng)過木纖維濾芯過濾和電離電極板電離處理后的廢氣通過兩個排氣口排出。

過濾和電離的物質(zhì)，例如炭黑和硫吸附在木纖維濾芯上，隨著過濾的顆粒物增多，濾芯性能下降，當(dāng)達(dá)到使用極限后，可更換新濾芯。更換濾芯需要取下舊濾芯和安裝新濾芯。安裝濾芯時，將木纖維濾芯下部插入排煙裝置內(nèi)部的濾芯固定槽一中，扣上蓋子時濾芯上部對準(zhǔn)蓋子上的濾芯固定槽二，通過上下兩槽實(shí)現(xiàn)木纖維濾芯的雙向固定。密封圈放置槽處放置密封圈，蓋子蓋上時密封圈與蓋子邊沿處相契合。蓋子密封裝置由長方形鐵塊、螺栓和螺母組成。螺栓與塑料外殼由注塑嵌入的方式連接，鐵塊和螺母固定在螺栓上，可轉(zhuǎn)動。在蓋子蓋好后，使用蓋子密封裝置對蓋子壓緊從而達(dá)到密封效果。具體操作是向蓋子方向轉(zhuǎn)動固定在螺栓上的長方形鐵塊，擰緊螺母，長方形鐵塊壓緊蓋子，兩個對稱的蓋子密封裝置皆如此操作。取下濾芯時操作相反，這樣的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濾芯的更換和保證排煙凈化裝置在工作時的密封功能。

以上數(shù)據(jù)只供參考，因各種中小型燃油鍋爐廢氣出口大小不同，各部件參數(shù)會有所變化。

四、結(jié)語

本文通過研究國內(nèi)對于燃油鍋爐的使用，設(shè)計了本裝置。本裝置的研究主要針對燃油鍋爐的排煙處理，根據(jù)空氣動力學(xué)原理，利用木纖維的吸附功能過濾廢氣。根據(jù)電化學(xué)原理，采用外加電離電極對有害氣體進(jìn)行進(jìn)一步的分解，從而達(dá)到對燃油鍋爐排煙的充分處理，使燃油鍋爐排出的氣體無害環(huán)保，對于大氣污染治理有重要作用。