VOC-处理课件.ppt

1、低温等离子体VOCs 处理-基础过程和工程试验汇报交流内容1.工作简介工作简介2.气体放电特性气体放电特性3.等离子体气体净化原理等离子体气体净化原理4.复合复合VOCs同时处理同时处理科学技术及其工业应用知识链工程工程工工程程应应用用技技术术原原理理光光力力电电化化技术技术设备设备放电放电自由基自由基等离子体等离子体180,000m3/h&75t热热强声声呐强声声呐50kJ离子离子电除尘电除尘在研：在研：300MW10kJ Plasma Sparker等离子体震源500-60kJ/pulseIEEE Trans Plasma Sci 2011高电压技术 2012pulse6放电产生的水气泡放

2、电产生的水气泡专利：ZL201210549513.9 等离子体震源 10-20J/pulse超宽带等离子体声呐（震源）超宽带等离子体声呐（震源）海海洋洋勘勘探探和和探探测测20102012200650kJ10kJ201420 x1kJ单频单频10kJ/4s2.5kW复频复频50kJ/0.5s 100kW海面 2000米深拖（样机）装备超宽带等离子体震源（声呐）超宽带等离子体震源（声呐）海海洋洋勘勘探探和和探探测测中国海洋大学中国海洋大学海洋二所海洋二所南海所南海所中船重工中船重工探测、对抗、安全探测、对抗、安全东海东海南北极南北极南海南海海洋一所、海洋一所、760所、所、726所、上海交大、哈

3、船院、中海油、东方物探等所、上海交大、哈船院、中海油、东方物探等南海等南海等多个海洋工程建设项目中得到应用：多个海洋工程建设项目中得到应用：1 1、港珠澳大桥浅层气分布、港珠澳大桥浅层气分布、2 2、粤西核电厂址活动断裂、粤西核电厂址活动断裂3 3、浙江苍南核电、浙江苍南核电厂址活动断裂、厂址活动断裂、4 4、琼州海峡海底隧道、琼州海峡海底隧道工程地质勘探、工程地质勘探、4 4、南海荔湾、南海荔湾3-13-1气田等气田等等离子体水处理甲基膦酸二甲酯（DMMP）矿化陈永铎，2012年，浙大硕士论文低温等离子体：介质阻挡放电 DBDAC低温等离子体：介质阻挡放电 DBDAC低温等离子体：介质阻挡放

4、电 DBD低温等离子体：介质阻挡放电 DBD10-100kVAAC20kVA低温等离子体：介质阻挡放电 DBDAC低温等离子体：反电晕放电 BCD50 mmDCglowStreamerK.Yan,et al,Trans IEEE-IAS,2001 020406080100012345Energy density Wh/Nm3NO Oxidation rate%streamerstreamerglow低温等离子体：流光放电 PPCP电除尘电除尘燃煤电厂电除燃煤电厂电除尘改造尘改造36GW燃煤电厂电厂燃煤电厂电厂工业锅炉工业锅炉生物质锅炉生物质锅炉玻璃窑玻璃窑水泥水泥有色有色继西 1x145MW北

5、京4x250MW大港4x330MW临沂3x145MW运河1x300MW阳城2x135MW平原75T湘潭2x600MW耒阳1x300MW湛江1x300MW红河2x300MW云岗2x300MW太二2x300MW河津2x300MW永剂2x300MW宣化1x300MW定州4x600MW王曲2x600MW河曲2x600MW武乡2x600MW阳城2x600MW灵州2x135MW宁夏1x300MW鸳鸯湖2x660MW万州2x1050MW甘古2x300MW太仓4x300MW连云港2x75T嘉兴3x75T+110T广汇4x480t/h阜康2x145MW大南湖1x300MW灞桥2x300MW榆林2x220T201

6、3-至今0.010.110.1110100 Number of charges(n)Particle diameter(mm)Measured charges(10 J/L)Measured charges(60 J/L)Robinson Model,1971 Cochet ModelX.Zhang,et al,Int J of plasma environmental science&technology,2010 等离子体基础：颗粒物带电K.Yan K.et al,Plasma Chemistry and Plasma Processing,19(1999)421100%50%NO+N2N

7、O+N2+O2(3.6%)NO+N2+O2(0.8%)等离子体基础：氧化与气体组份NON2 还原还原NONO2 氧化氧化颗粒物颗粒物 PM 带电带电 收集收集（电除尘）（电除尘）NO NO2,HNO3,NH4NO3 气溶胶气溶胶 收集收集 NO2 N2 还原还原SO2 SO3,(NH4)2SO4气溶胶气溶胶 收集收集 亚硫酸根离子亚硫酸根离子 S(IV)硫酸根离子硫酸根离子 S(VI)氧化氧化 炭黑或焦油炭黑或焦油:带电带电 收集收集 氧化氧化 VOCs 带电气溶胶带电气溶胶 收集收集 氧化氧化 气体放电废气净化的主要物化过程荷电&氧化Overview of Industrial Plasma

8、 Induced Gas CleaningFlow rate Nm3/h大连大连TU/eENELDoosan-Heavy IndustryKorea CottrellJT浙大浙大MasudaMasuda Research Inc.,Research Inc.,RIST,Ko.Takuma Co.,Postech Ko.中物院中物院ENELTU/eTU/eA.Mizuno,et al,IEEE Trans IAS,1984，S Masuda,et al,IEEE Trans IAS,19901989 NSFC&水电部，水电部，北理工，北理工，DeNOx&DeSO20:31:5822北理工等离子体

9、基础：多段协同处理1.等离子体+液相洗涤（液）2.等离子体+电除尘（气）3.等离子体+催化剂（固）等离子体集成液相洗涤K.Yan et al,Trans IEE Japan,119-A(1999)1065adgAA gLgLaaLFFFFRTHRTH1HCOOHCH3COOHCH4OHCH3OOHCH3COOOH等离子体与冷凝洗涤：屠宰场2000年1000-50000m3/h等离子体与冷凝洗涤10000m3/h2002年等离子体与冷凝洗涤：10000m3/h2002年等离子体与洗涤2002年K.YAN,et al,Chemical Engineering Journal，116(2006)13

10、9147集成等离子体与洗涤 NTP&NH3-FGD集成等离子体与洗涤 NTP&NH3-FGDTime DeSO2(%)K.YAN,et al,Chemical Engineering Journal，116(2006)13914710,000Nm3/hAC/DC 20kW液体：从上到液体：从上到下溢流下溢流体积体积:1x1x4m3180,000Nm3/hAC/DC 液体液体:从上到下从上到下体积体积:4x6x15m3集成等离子体与洗涤 NTP&NH3-FGDLi S.,et al,Plasma Chemistry and Plasma Processing,Vol 34,Issue 3(201

11、4)579-603O3 氧化NO后湿法吸收除尘除尘O3FGDO22012-2013年年K.Yan,et al,Journal of Electrostatics,51-52(2001)218等离子体处理 VOCs 气溶胶 0.010.1110100102104106 6 J/L24 J/L37 J/L47 J/LNumber Concentration(#/cm3)Particle diameter mmStyrene100-110ppm等离子体处理VOCs 气溶胶 X.Zhang,PhD Thesis,2011 电除尘颗粒物分级效率K.Yan,et al,Journal of Electro

12、statics,44(1998)17NTP&ESP&催化&吸附室内空气净化室内空气净化1992-1995年的产品年的产品催化剂活化温度可降低催化剂活化温度可降低100-350 CCH4:50 ppmK.Yan,et al,Journal of Electrostatics,44(1998)17CH4 CO2+H2ONTP&催化 J.F.Xie,et al,Plasma Chemistry and Plasma Processing,Vol.20,No.2,2000NTP&催化&副产物 Pd(0.03%)%)/g g-Al2O3 13X zeolite Pd(0.03%)/g g-Al2O3 P

13、d(1%)Pt(0.1%)/g g-Al2O3 BaTiO3CH4NOxK.Yan,et al,Journal of Electrostatics,44(1998)17Energy density(J/L)Fraction Remaining(%)S.N.Nair,PhD Thesis,TU/e,2004合成气中焦油处理合成气中焦油处理等离子体&电除尘&催化 集成系统S.Nair,et al,Ind.Eng.Chem.Res.2004,43,1649-1658等离子体&电除尘&催化 集成系统 HVGround增长Dielectric barrier discharge（DBD）Catalyst

14、 ESP 微DBD快速氧化气溶胶增长ESP 气溶胶收集催化 气溶胶氧化50 mm等离子体&电除尘&催化 集成系统Toluene,107 ppm in air;WHSV,150000 h-1190200210220230240250260270020406080100 20%10%5%2%0%Toluene Conversion（%）T()150 180 210 240 270 300 330 360 390 420020406080100Conversion of toluene/%Reaction temperature/50%40%30%20%10%5%Ag-MnOx,wt%AgCoO/A

15、gMnO催化剂X.Tang et al,Catalysis Today,2013等离子体&电除尘&催化 集成系统Ag-MnOx/Al2O3 catalyst等离子体处理气相副产物:TolueneBefore catalyst79.6 J/LX.Tang et al,Catalysis Today,2013DBD等离子体等离子体NTP+催化副产物:TolueneAfter catalystX.Tang et al,Catalysis Today,2013DBD等离子体等离子体分解效率提高&臭氧排放降低TolueneOzone等离子体&电除尘&催化 集成系统（室温）Ag-MnOx/Al2O3低温等

16、离子体有机气体处理VOCsH2O,CO2PM2.5PM2.5中间产物中间产物气相高气相高速氧化速氧化催化催化氧化氧化目标目标F.D.Feng,et al,JOE(2013)0:32:0247222387184718OOHCOOHCOHCOOHC22387476OHCOOHC22*287479113 Df实验实验模型模型 186873ccHCODf等离子体&催化 集成系统（室温）May 2001BENAMINGMATERIAAL:TEKENINGNR.:AANTAL:SCHAAL:GET.:GEC.:DATUMWIJZIGING:PROJ.AMA4TECHNISCHE UNIVERSITEIT

17、EINDHOVENCAPACITEITSGROEP EPSFACULTEIT ET TU U/e eHPPS-1HPPS1xF.v.Gompel05/2001InductorTwo-stage TLTReactor500 mmK.Yan,Coron Plasma Generation,2001Input g/m3Output g/m3Removal Efficiency%Aromatic HCs芳香类3951097Aliphatic HCs脂肪类2711395Cyclic HCs 660100Alcohol 酒精7874494Ketone 酮388127393Aldehydes 醛946570

18、40Chlorinated components氯化物2000100Organic sulphur 有机硫23632100Furans 呋喃661084Terpenes 萜烯130100Total g/m38987118587H2S10.1 ppm0.5 ppm951000 Nm3/h,1-2 kW plasma等离子体基础：复合污染同时处理G.J.J.Winands,K.Yan,et al,IEEE Trans Plasma Science,2006,2426HPPS system结论和讨论1.低温等离子体系统处理气体的主要物理化学过程是氧化和颗粒物带电收集2.目前100-500kVA的DBD及流光放电等离子体系统已基本成熟3.集成洗涤、除尘、催化等可实现复合污染排放控制，并降低副产物产生4.低浓度VOCs 可以考虑低温等离子体与洗涤或除尘催化集成、高浓度VOCs可以考虑的温等离子体与催化燃烧集成