等离子排烟处理技术在燃油锅炉排烟净化方面的应用

□宁 宇 王姝婷 毛建增 郭秀荣

一、研究过程

(一)研究背景。自中国改革开放后，国内的经济水平有很大提升，人民的生活水平也日渐改善，彼时，人们赖以生存的环境开始得到人类的广泛关注。目前我国欠发达地区还使用着较为落后或老化的燃油锅炉。这些燃油锅炉在燃烧不良时易产生颗粒物、氮氧化物、硫化物等有害物质，不经处理就排放到空气中不但使大气环境受到污染，而且对人体健康也会造成一定的危害。所以如何处理这部分燃油锅炉的排烟污染目前已成为亟需解决的问题。

(二)现有解决方式。现有解决方式众多，在处理排烟问题上各有优缺点。主要的处理方式有两种：第一，低温等离子废气处理设备进行废气处理。但相对于中小型锅炉来说，这种废气处理设备目前存在体积笨重、脱尘脱硫效率不高、处理装置易腐蚀等问题。第二，光氧催化处理设备进行废气处理。但需要利用紫外线光束、电磁辐射和穿透力等的配合，对整个操作过程要求较高，且此废气处理设备的购买费用较高。以上废气处理设备并没有对中小型燃油锅炉产生的废气提供一个更为有效和经济的处理方式，所以，需要设计一款新型的中小型燃油锅炉的废气处理装置。

二、设计方案

(一)装置结构。该装置由塑料外壳和木纤维滤芯组成。如图1所示，为等离子木纤维排烟净化装置外观图。1为壳体，2为排气口，3为陶瓷管，4为盖子，5为盖子密封装置，6为等离子发生器，7为电离电极正极。如图2所示，为排烟净化装置的剖视图。8为等离子发生器固定槽，9为密封圈放置槽，10为电离电极板，11为滤芯固定槽一，12为木纤维滤芯，13为滤芯固定槽二，14为盖子边沿。如图3所示，为木纤维滤芯铁丝网骨架的三视图。

图1 等离子木纤维排烟净化装置外观图

图2 排烟净化装置的剖视图

图3 木纤维滤芯铁丝网骨架的三视图

三、技术指标和工作过程

整个装置使用材料情况为：外壳采用优质塑料制成，滤芯固定槽一与滤芯固定槽二采用优质金属制作，木纤维与木纤维滤芯骨架形成滤芯整体。因该装置进气口与实际生活中的废气出口采用塑料弹性套连接，为灵活性连接，所以以下以圆形废气出气口为例进行说明。

本发明装置共有一个进气口和两个排气口，锅炉废气流动的方向如图2箭头所示，先由环形筒状的木纤维滤芯过滤废气，而后进入到电场中进行电离过滤，最后由排气口排出净化后的废气。

如图3所示，内部木纤维滤芯由铁丝网骨架和长木纤维组成，将铁丝网制成环形圆筒状，将厚度为0.05～1mm、宽度为1～10mm、长度为5～10mm的长木纤维置于环形骨架的两层铁丝网中间，经干燥制成木纤维滤芯。气流运动使废气穿过环形筒状的木纤维滤芯，气体被过滤。

外壳的上表面和下表面内侧分别通过粘接固定有环形电离电极板，两个电离电极板形状相同。等离子发生器固定在壳体上表面的等离子发生器固定槽中。连接在正极的电线和另一对称面连接在负极的电线，分别由上表面的陶瓷管和壳体侧面的陶瓷管进入到排烟装置内部与两个电离电极板相连，电线安装后使用绝缘胶对陶瓷管进行密封处理。两个电离电极板一个带正电一个带负电，之间形成的电场能将处于排烟净化装置内的废气进行电离，分解废气，使废气得到净化。经过木纤维滤芯过滤和电离电极板电离处理后的废气通过两个排气口排出。

过滤和电离的物质，例如炭黑和硫吸附在木纤维滤芯上，随着过滤的颗粒物增多，滤芯性能下降，当达到使用极限后，可更换新滤芯。更换滤芯需要取下旧滤芯和安装新滤芯。安装滤芯时，将木纤维滤芯下部插入排烟装置内部的滤芯固定槽一中，扣上盖子时滤芯上部对准盖子上的滤芯固定槽二，通过上下两槽实现木纤维滤芯的双向固定。密封圈放置槽处放置密封圈，盖子盖上时密封圈与盖子边沿处相契合。盖子密封装置由长方形铁块、螺栓和螺母组成。螺栓与塑料外壳由注塑嵌入的方式连接，铁块和螺母固定在螺栓上，可转动。在盖子盖好后，使用盖子密封装置对盖子压紧从而达到密封效果。具体操作是向盖子方向转动固定在螺栓上的长方形铁块，拧紧螺母，长方形铁块压紧盖子，两个对称的盖子密封装置皆如此操作。取下滤芯时操作相反，这样的结构实现滤芯的更换和保证排烟净化装置在工作时的密封功能。

以上数据只供参考，因各种中小型燃油锅炉废气出口大小不同，各部件参数会有所变化。

四、结语

本文通过研究国内对于燃油锅炉的使用，设计了本装置。本装置的研究主要针对燃油锅炉的排烟处理，根据空气动力学原理，利用木纤维的吸附功能过滤废气。根据电化学原理，采用外加电离电极对有害气体进行进一步的分解，从而达到对燃油锅炉排烟的充分处理，使燃油锅炉排出的气体无害环保，对于大气污染治理有重要作用。