生活垃圾低温热解污染物去除方法与装置与流程

1.本发明涉及对生活垃圾进行低温热解处理的领域，更具体地，涉及对生活垃圾低温热解的污染物进行去除的方法和装置。


背景技术：

2.在《废弃生物质的定义、分类及资源量研究述评》中，将用于生物质原料废弃物的术语统称为“废弃生物质”，首次确定其定义。根据来源行业不同，将废弃生物质分为作物秸杆、林业剩余物、食用菌菌渣、畜禽和水产废弃物、工业有机废物以及生活垃圾共6个一级种类。
3.生活垃圾被划分为废弃生物质一级种类，是指生活垃圾中所含的有机质组分。生活垃圾有机组分作为一种可再生的新型能源其主要的利用方式是热化学转换，包括热解、气化、直接燃烧等。在废弃生物质利用过程中不可避免地产生污染物，对生产设备及周围环境造成损害和污染。
4.垃圾热解技术是当前普遍采用的生活垃圾处理手段。生活垃圾热解是指在无氧或缺氧加热的条件下，有机垃圾组分发生大分子断裂，产生小分子气体、热解溶液和碳渣(灰分)的过程。生活垃圾热解后最终剩余的物质为固态灰渣、气溶胶态污染物、气态污染物、挥发性有机污染物等(包括多环芳烃)。
5.在热解炉内热解生活垃圾，首先析出吸附在废弃生物质中的水分，随着废弃生物质温度的升高，含氧多的生物质的分子结构分解为水、一氧化碳、二氧化碳等。当炉内碳化层温度达到300-500℃，则发生废弃生物质大分子侧链和基团的断裂，所得的产物为生物质初级焦油。生物质焦油几乎完全是由芳香族化合物组成的一种复杂的混合物，组分的种类在10000种左右，从生物质焦油分离并已确认的单种化合物约有500种，其量约占生物质焦油总量的55％。在生物质焦油含量超过1％和接近1％的化合物仅有10余种，其量约占生物质焦油总量的30％。生物质焦油的主要成分及性质见下表1。
6.表1.生物质焦油主要组分
7.[0008][0009]
生物质焦油的元素分析表明，含碳为88.8％～91.1％，氢为5.6％～6.1％，氧为1.6％～3.6％，氮为1.0％～1.3％，硫为0.4％～0.8％及痕量的金属元素。
[0010]
多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物。目前空气中检测到的多环芳烃有 500多种，并且有15种被国际癌症研究机构(iarc)认定为致癌/可能致癌。多环芳烃可导致肺癌、皮肤癌、上消化道肿瘤、会损伤生殖系统，导致动脉硬化和不育症等等。多环芳烃大部分是无色或淡黄色的结晶，个别具深色，熔点及沸点较高，蒸气压很小，大多不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中，微溶于其他有机溶剂中，属于持久性有机污染物，具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性等特征；环境中的多环芳烃可进入食物链，通过手
-ꢀ
口途径等进入人体，对人类健康和生态环境安全造成威胁。
[0011]
生活垃圾低温热解是一种新兴的生活垃圾处理手段，其中主要特征是通常将热解温度控制在300℃以内，以抑制二噁英的产生。因此，对于该低温热解过程，由废弃生物质产生的气溶胶态污染物主要为：水雾、黑烟雾和焦油雾(生物质焦油)等，并且产生的气态污染物主要为co、so2、hcl和no
x
等。
[0012]
目前，国家没有制定关于生活垃圾热解或低温热解排放污染物的标准，只是参考gb 18485-2014生活垃圾焚烧污染控制标准，在这个标准中没有对多环芳烃排放物的要求，因此现有垃圾处理技术都没有针对去除多环芳烃排放物的有效措施。但是鉴于实际上多环芳烃排放物对环境和人体造成的危害，去除生活垃圾热解或低温热解中产生的多环芳烃排放物的工艺方法是当前迫切需要的，并且有关学者正强力建议环境主管部门将多环芳烃纳入到焚烧排放标准中。


技术实现要素：

[0013]
本发明利用多梯度lc耦合电晕等离子体发生器产生不均匀高压电场-电晕放电形
成等离子体，对生活垃圾热解或低温热解排放污染物进行净化，达到生活垃圾热解无烟、无异味直排，尤其无多环芳烃。
[0014]
本发明通过以下技术方案实现了上述的目的。
[0015]
在一个实施方式中，本发明提供了生活垃圾低温热解污染物去除装置，其包括多梯度 l-c耦合电晕等离子体发生器、列管式除尘器以及运行工艺包。
[0016]
在另一个实施方式中，本发明提供了在生活垃圾低温热解污染物去除装置中去除生活垃圾低温热解污染物中的多环芳烃的方法，其中所述去除装置包括多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器、列管式除尘器及其运行工艺包，所述方法包括通过所述去除装置处理所述生活垃圾低温热解污染物，其中所述运行工艺包的确定依据生活垃圾有机物的组分及湿基低位热值的确定；生活垃圾热解烟气量的确定；和工艺路线的实施参数。
[0017]
在进一步实施方式中，工艺包工艺路线的确定依据生活垃圾有机物的组分及湿基低位热值的确定；生活垃圾热解烟气量的确定；工艺路线的实施参数。
[0018]
在进一步实施方式中，生活垃圾有机物的湿基低位热值根据垃圾元素成分计算：lhv＝ 81c 246h 26s-26o-6w，其单位是kcal/kg。
[0019]
在进一步实施方式中，生活垃圾有机物湿基低位热值大于1200kcal/kg。
[0020]
在进一步实施方式中，生活垃圾热解烟气量的确定根据热解反应的物质平衡进行计算，热解后产生烟气量：lv＝1.867c 0.7s 0.8n 11.2h 1.24w 0.62cl，其单位是nm3/kg。
[0021]
在进一步实施方式中，列管式除尘器的阳极体采用gb/t 13793钢管(39-φ219
×
4)，长度4000mm。在更进一步实施方式中，烟气量不大于3.5m3/kg。
[0022]
在进一步实施方式中，工艺路线的实施参数包括设备技术参数、工艺技术参数和工艺过程与控制参数。
[0023]
在进一步实施方式中，设备技术参数包括：多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器采用6 梯度l-c恒流源组合：l1-c1 30ma、l2-c2 30ma、l3-c3 30ma、l4-c4 30ma、l5-c5 40 ma、l6-c6 40ma。
[0024]
在进一步实施方式中，设备技术参数包括：所述列管式除尘器的阳极体采用gb/t 13793 钢管(39-φ219
×
4)，长度4000mm。在更进一步实施方式中，设备技术参数包括：列管式除尘器的阴极电晕线采用316l钢丝绳(39-φ2.3/7
×
7)，4000mm/根，总长度156m，具体而言，39根φ219
×
4钢管交叉排列组合，每个管子的中心(圆心)放置1根φ2.3/7
×
7的316l 钢丝绳(电晕线)，共39根。
[0025]
在进一步实施方式中，工艺技术参数包括电离放电起晕最小电压，并且在一个大气压下、电极间距离为1cm的干燥空气中，所述电离放电起晕最小电压为32.2kv，在与气压接近大气压的湿空气中，所述电离放电起晕最小电压为24.4kv。
[0026]
在进一步实施方式中，工艺过程与控制参数包括：实际输出的电压范围在28～45kv，平均电场强度在4.0～4.5kv/cm。
[0027]
在进一步实施方式中，工艺过程与控制参数包括：阴极电晕线单位长度的电流范围0.192 ma/m～1.282ma/m。
[0028]
在进一步实施方式中，工艺过程与控制参数包括：生活垃圾低温热解污染物在电场中的流动速度为0.25m/s～0.50m/s。
[0029]
在进一步实施方式中，工艺过程与控制参数包括：生活垃圾低温热解污染物在电
场内停留时间为16.0s～5.0s。在进一步实施方式中，优选地，生活垃圾低温热解污染物在电场内停留时间为10.0s。
[0030]
本发明利用包括多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器、列管式除尘器、运行工艺包的生活垃圾低温热解污染物去除装置处理生活垃圾热解或低温热解的排放物，以有效去除或降低多环芳烃排放物的含量，实现生活垃圾处理的无烟、无异味直排，尤其无多环芳烃。
[0031]
在下面的附图说明和具体实施方式中，提供了本发明的生活垃圾低温热解污染物去除装置和方法。本领域技术人员理解，在不背离本发明精神和内容的范畴下，可以对本发明的具体实施方式进行修改，本发明的范围仅由所附权利要求具体限定。
附图说明
[0032]
图1是电晕放电示意图。
[0033]
图2是根据本发明一个实施方式的多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器的原理图。
[0034]
图3是与所述多梯度l-c耦合等离子发生器连接的根据本发明一个实施方式的列管式除尘器的侧视图和俯视图，其中参考数字分别表示：1、l-c多梯度耦合等离子发生器；2、绝缘子；3、高压箱、4、平衡架固定杆；5、烟气室；6、水域加热器；7、阴极线吊坠；8、阴极线平衡架；9、保温层；10、金属管(阳极体)；11、阴极线；12、温度传感器；13、加热器；14、阴极线吊架；15、换热夹套；16、外保温板；17、水域加热槽；18、人孔；19、烟气入口；20、基座；21、排放口。
[0035]
图4a-4e示出使用本发明的装置和方法对废气处理的检测结果。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图进一步详细说明本发明。应当理解的是，本发明的各种实施方式仅是说明性的，并不构成对权利要求的限制。
[0037]
图1是电晕放电示意图。电晕放电是指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。在曲率半径很小的尖端电极附近，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。
[0038]
下面首先详细阐述废气中各种污染物去除的工作原理和方法，并且进一步描述了本发明的生活垃圾低温热解污染物去除装置。
[0039]
气溶胶态污染物的去除方法
[0040]
在本发明中，如图1中所示，在放电金属线与金属管壁间施加高压直流电，以维持足以使气体产生电离的电场，形成电晕区，所有被电离的正负离子均充满整个空间。在高压电场下电晕放电产生等离子体，其中包含的大量电子和正负离子在电场梯度的作用下，与烟气(即，生活垃圾热解或低温热解的排放物)中的气溶胶污染物发生非弹性碰撞，从而附着在这些粒子上，使之成为荷电粒子，在电场的作用下向集尘极运动进而被集尘极所收集，从而可以有效地清除烟气中的颗粒污染物，其处理过程分三个阶段：
[0041]
(1)e m(污染物分子)
→
m
一
[0042]
(2)m
一
sp(固体颗粒)
→
(spm)
一
(浮游粒子状物质)
[0043]
(3)(spm)
一
→
spm(沉积在集尘极上)
[0044]
在这个物理过程中。对悬浮在烟气中直径小于100μm的总悬浮颗粒(tsp)和直径小
于 10μm的可吸入颗粒(pm 2.5，pm 10)有较高的清除效率。
[0045]
气态污染物的去除方法
[0046]
等离子体中包含了大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子的平均能量约为5～20ev，远高于一般气体分子的键能，它们和有害气体分子发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键生成单原子分子或无害分子，同时产生的大量羟基自由基(
·
oh)、氧化羟基自由基(
·
ho2)、氧自由基(
·
o)和氧化性极强的臭氧(o3)跟烟气中的有害气体分子发生化学反应(催化净化)生成无害产物。
[0047]
生活垃圾低温热解时产生的有害气体主要有一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)、二氧化硫(so2)、氯化氢(hcl)、硫化氢(h2s)、挥发性有机污染物(包括多环芳烃)等，利用等离子体的这种催化净化机理来净化热解时产生的有害气体。
[0048]
e o2→
2o e
[0049]
e h2o
→
oh h e
[0050]
在强电场的作用下，当电子能量大于8.4ev时，有利于臭氧的生成反应，具有一定能量的氧原子和氧分子碰撞反应生成臭氧：
[0051]
o o2 m
→
o3 m
[0052]
其中：m表示参与反应的中间物质。
[0053]
与此同时，原子氧和电子也同样与臭氧反应形成氧分子，最终臭氧的浓度达到平衡。
[0054]
o o3→
2o2[0055]
e o3→
o o2 e
[0056]
氮氧化物的降解反应式：
[0057]
nox e
→
n2 o2[0058]
一氧化碳的净化反应式：
[0059]
o3 co
→
co2 o2[0060]
·
oh co
→
co2
·
h
[0061]
二氧化硫的净化反应式：
[0062]
o3 so2→
so3 o2[0063]
o2 2so2→
2so3[0064]
o3 3so2→
3so3[0065]
so3 h2o
→
h2so4[0066]
硫化氢的净化反应式：
[0067]
·
o h2o
→2·
oh
[0068]
·
o o2→
o3[0069]
h2s o3→
s h2o o2[0070]
2h2s so2→
3s
↓
2h2o
[0071]
氯化氢的净化反应式：
[0072]
·
oh hcl
→
h2o cl
－
[0073]
hcl h2o
→
h3o

(水合氢离子) cl
－
[0074]
生活垃圾低温热解污染物去除装置
[0075]
本装置包括多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器、列管式除尘器、运行工艺包。
[0076]
多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器
[0077]
图2是根据本发明一个实施方式的多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器的原理图。电网输入的交流正弦电压源，通过l-c恒流变换器，转换为交流正弦电流源，经升压、整流后成为整流后成为恒流高压直流电源给沉积电场供电。
[0078]
l-c恒流变换器可以用通常的具有两个输入端(1、2)和两个输出端(3、4)的四端网络的形式来表示，如图2的等效电路所示。
[0079]
等效电路输入端和输出端的电压、电流之间的关系：
[0080]
u1＝a
11
u2 a
12
i2ꢀꢀꢀ
(1)
[0081]
i1＝a
21
u2 a
22
i2ꢀꢀꢀ
(2)
[0082]
式中的a11、a12、a21、a22为复数系数、跟电网频率、四端网络的元件参数及其连接方式有关。
[0083]
考虑到负载上的电压、电流可表示为：
[0084]
i2z
h
＝u2ꢀꢀꢀ
(3)
[0085]
式中z
h
四端网络输出端的等效负载阻抗。
[0086]
将(3)式代入(1)式：
[0087][0088]
由(4)式可知，如果选择四端网络的结构和参数，使得a11＝0，则负载电流便与其阻抗完全无关，而仅仅决定与电网电压和系数a12。
[0089]
在含有l、c的电路中，如果电网输入电压为usin t时，则负载电流为：
[0090][0091]
根据对电网频率共振的条件lc＝1来选择l和，则(5)式中分母的第二项为0，即：
[0092][0093]
由(6)式可知，供给负载的电流与负载本身的大小无关，可视作为电流源，这就是“恒流源”的含义。
[0094]
本发明采用6梯度l-c耦合，l
1-c1：30ma；l
2-c2：30ma；l
3-c3：30ma，l
4-c4：30 ma，l
5-c5：40ma，l
6-c6：40ma。l-c耦合组合总恒流为：200ma。
[0095]
直流电压输出额定功率为50kv。
[0096]
列管式除尘器
[0097]
图3是与上述多梯度l-c耦合等离子发生器连接的根据本发明一个实施方式的列管式除尘器的侧视图和俯视图，其中参考数字分别表示：1、l-c多梯度耦合等离子发生器；2、绝缘子；3、高压箱、4、平衡架固定杆；5、烟气室；6、水域加热器；7、阴极线吊坠；8、阴极线平衡架；9、保温层；10、金属管(阳极体)；11、阴极线；12、温度传感器；13、加热器；14、阴极线吊架；15、换热夹套；16、外保温板；17、水域加热槽；18、人孔；19、烟气入口；20、基座；21、排放口。
[0098]
生活垃圾低温热解后的废气经烟气入口19进入烟气室5，在气室内进行布气，使烟
气均匀的进入金属管(阳极体)10中。烟气室5的壁装有维修人孔18，人可以进出该人孔18，用于对烟气室5内的各个组件进行检修和维护。在列管式除尘器的上部包括金属管(阳极体)10和阴极线11，所述阴极线11垂吊于阴极线吊架14，并且下部有阴极线吊坠7以及支撑用的平衡架固定杆4和横向的阴极线平衡架8。在烟气室5的最上方是排放口21，从排放口21排出处理后的气体。在烟气室5的上部的侧壁处设置温度传感器12，其可以处理废气的温度。
[0099]
例如，为了防止冬季环境温度过低，对电除尘器内部易产生冷凝液，或使电除尘器内温度降低，造成阳极体表面附着的生物质焦油凝固。列管式除尘器的外侧设置有保温隔热结构，如保温层9、加热器13等等。水域加热器6、水域加热槽17、换热夹套15是为了维持电除尘器内温度恒定，使捕集的生物质焦油不凝固，具有良好的流动性，便于回收。
[0100]
运行工艺包
[0101]
工艺包工艺路线的确定主要依据：生活垃圾有机物组分及湿基低位热值的确定；生活垃圾热解烟气量确定；工艺路线的实施参数。
[0102]
《生活垃圾有机物组分及湿基低位热值的确定》
[0103]
对生活垃圾按一定重量取样，将有机物分类，确定其组分比例，分别对各组分成分进行元素分析(碳c、氢h、o氧、氮n、硫s、氯cl)，加权平均后确定生活垃圾有机物元素的总量。
[0104]
根据垃圾元素成分计算生活垃圾湿基低位热值：
[0105]
lhv＝81c 246h 26s-26o-6w，(kcal/kg)
[0106]
生活垃圾有机物湿基低位热值一般情况下均大于1200kcal/kg，热解过程初始阶段是蒸发垃圾中的水分，属于吸热反应。水分蒸发后形成碳化层，碳化层干基热值在12000kcal/kg 以上，此时属于氧化反应，是放热反应。因此，生活垃圾低温热解工艺不需外加能源，仅靠生活垃圾热解过程中的形成碳化层的放热反应所提供的热能，足可以使垃圾热解周而复始连续进行。
[0107]
如果900kcal/kg＜生活垃圾有机物湿基低位热值＜1200kcal/kg，在此热值范围内，生活垃圾热解仍然可以持续进行，只是生活垃圾热解的效率略有降低。
[0108]
如果生活垃圾有机物湿基低位热值小于900kcal/kg，在蒸发水分阶段时间长，吸热量增大。当热解层的吸热量持续大于碳化层的放热量，生活垃圾的热解反应将终止。
[0109]
所以为保证生活垃圾能够周而复始、正常的连续进行下去，其有机物的湿基热值不应低于1000kcal/kg。
[0110][0111]
《生活垃圾热解烟气量确定》
[0112]
生活垃圾的热解产物的生成量及成分是根据热解反应的物质平衡进行计算，1kg生活垃圾(有机物)在缺氧状态下，不考虑外来送风有过剩氧气的条件下，完全热解后产生烟气量(按容积计算)：
[0113]
lv＝1.867c 0.7s 0.8n 11.2h 1.24w 0.62cl(nm3/kg)
[0114]
根据统计数据生活垃圾(有机物)完全热解所产生的烟气量不大于3.5m3/kg。
[0115]
生活垃圾低温热解炉系统单元处理量为6t/d，所产生的烟气量为875m3/h。
[0116]
《工艺路线的实施参数》
[0117]
(1)设备技术参数
[0118]
①
生活垃圾热解产生的烟气处理设计能力：2000m3/h；
[0119]
②
多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器：50kv/100ma，6梯度l-c恒流源组合：l
1-c
1 30ma、l
2-c
2 30ma、l
3-c
3 30ma、l
4-c
4 30ma、l
5-c
5 40ma、l
6-c
6 40ma；
[0120]
③
列管式除尘器阳极体采用gb/t 13793钢管(39-φ219
×
4)长度4000mm；
[0121]
④
阴极电晕线采用316l钢丝绳(39-φ2.3/7
×
7),4000mm/根，总长度156m。
[0122]
(2)工艺技术参数
[0123]
①
高压电场电离起晕的电压
[0124]
在一个大气压下、电极间距离为1cm的干燥空气中，产生电离起晕放电的电压为32.2kv，在与气压接近大气压的湿空气中，所产生的电离起晕放电的最小电压为24.4kv，称之为电离放电起晕最小电压。
[0125]
②
高压电场电离起晕的恒流源电流
[0126]
当产生的电离起晕放电的最小电压大于24.4kv时，在阴极电晕线上通过的电流接近 0.2ma时，阴极线被电晕放电包围，发出蓝白色的光并伴有“嘶嘶”的响声。
[0127]
③
强电场电离放电产生oh
·
的过程
[0128]
在电晕放电条件下，当电子能量达到12.5ev后，与o2分子发生反应产生oh
·
的等离子体，反应过程如下：
[0129]
o2分子电离、离解电离反应：
[0130]
o2 e
→
o
2
2e
[0131]
o2 e
→
o

o 2e
[0132]
在电场作用下，o
2
与h2o分子形成水和离子[o
2
(h2o)]其反应式为：
[0133]
o
2
h2o m
→
o
2
(h2o) m
[0134]
产生羟基自由基的主要途径是水和离子分解，其反应式如下：
[0135]
o
2
(h2o) h2o
→
h3o

o2 oh
·
[0136]
o
2
(h2o) h2o
→
o
2
(h3o) o2[0137]
h3o

(ho) h2o
→
h3o

h2o oh
·
[0138]
④
h2o蒸气离解、电离生成羟基自由基的离子体反应过程
[0139]
当电场中电子能量达到12.5ev时，产生oh
·
自由基的过程如下：
[0140]
2h2o e
→
h2o

h2o
*
2e
[0141]
激发态h2o，发生离解反应：
[0142]
h2o
*
h2o
→
h3o

oh
·
[0143]
h2o

→
h

oh
·
[0144]
在强电场中h2o分子也发生如下附着反应：
[0145]
e h2o
→
e-aq
(水合电子)
[0146]
⑤
强电场电离放电产生臭氧的过程
[0147]
在强电场的作用下，当电子能量大于8.4ev时，电晕放电通过如下反应产生臭氧：
[0148]
分解：
[0149]
e- o2→
2o e-[0150]
分解吸附：
[0151]
e- o2→
o o-[0152]
分解电离：
[0153]
e- o2→
o o- 2e-[0154]
氧自由基和氧气反应产生臭氧：
[0155]
o o2 m
→
o o3 m
[0156]
m表示参与反应的中间物质。
[0157]
⑥
挥发性有机污染物的去除
[0158]
挥发性有机污染物(voc)、半挥发性有机污染物(svoc){包括多环芳烃(pah)、多氯代二苯并-对-二噁英/呋喃(pcdd/f)、多氯联苯(pcb)}和难挥发性有机污染物 (nsoc)。当有机物分子受到高能电子碰撞，被激发及原子键断裂、溃散而形成小碎片基团或原子，羟基自由基(
·
oh)、臭氧(o3)与激发原子、有机物分子、基团等反应，最终使有机物分子氧化分解为h2o和co2。
[0159]
三个主要的反应机理：
[0160]
(1)
·
oh加成在碳-碳双键上；
[0161]
(2)
·
oh加成在芳香环上：
[0162]
(3)
·
oh从脂肪碳原子上抽取氢原子生成h2o。
[0163]
在电晕放电条件下产生的o3、
·
oh对生活垃圾热解废气中的恶臭气体进行协同分解氧化反应，同时大分子恶臭气体在强化剂作用下使其链结构断裂，使恶臭气体物质转化为无臭味的小分子化合物或者完全氧化分解，生成h2o和co2，达标后经排放口排入大气。
[0164]
⑦
气溶胶态污染物、气态污染物的去除
[0165]
当废气流经高压电场时，含有气溶胶态污染物被荷电带上负电，带电粒子在电场力的作用下被阳极板所吸引，最后被收集在阳极体上。
[0166]
气态污染物被在高压电场电离电晕放电所产生的羟基自由基、氧自由基、臭氧氧化分解。
[0167]
(3)工艺过程与控制参数
[0168]
①
高压直流输出
[0169]
高压直流输出额定电压为50kv，由于电除尘器的本体结构、废气特性、温度、大气压强等因素，实际输出的二次电压范围在28～45kv，平均电场强度在4.0～4.5kv/cm。
[0170]
②
l-c耦合基本单元电流
[0171]
l-c耦合基本单元设计最小额定电流为30ma，阴极电晕线的长度4000mm/根，共计 39根，电晕线的总长度为156m。
[0172]
电晕线单位长度的电流：
[0173][0174]
满足高压电场最小起晕电流的要求。
[0175]
电晕线单位长度的电流范围0.192ma/m～1.282ma/m。
[0176]
③
恒流源伏安特性
[0177]
主变量是电流，电流决定电压，每一个电流对应一个电压值u＝i
·
r，电流不随负载的变化而改变，当多梯度l-c递增时，输出电压也随之递增，从而保证了电场强度。
[0178]
多梯度l-c等离子发生器运行伏安特性-实测值
[0179]
l-c耦合梯度一次电压v一次电流a二次电压kv二次电流ma12202.730.8241 22443.234.2491 2 32645.138731 2 3 42787.238.997.31 2 3 4 531812421441 2 3 4 5 632817.545.9190
[0180]
多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器基本梯度单元的电压、电流密度均满足电场起晕条件。
[0181]
l-c六个耦合梯度组合全部投入运行时，二次电压值可达45kv，二次电流值可达196 ma。在运行实践中，当二次电流达到设计额定电流的60％时，电场起晕所产生离子数量达到饱和状态，因此三个梯度组合完全满足运行需要，另外三个梯度组合可作为备用交替使用。
[0182]
电场起晕放电的基本特性(电子电能、离子浓度、总的输送电荷等)与气体组分、电场间隙、气体压强、温度、介质性质很多参量有关。
[0183]
l-c耦合梯度选择的原则：阴极电晕线起晕过程中，当废气流经电场时，由于废气浓度、气压、温度、流速变化时，电晕线表面会吸附气溶胶态污染物的量也随之增加，对电晕线的放电量效果产生影响，使得羟基自由基、氧自由基、臭氧的量相应的减少，此时需要递增l-c梯度，增加电晕线的电流密度，保证起晕产生离子所需的能量。
[0184]
④
废气在电场中的流动速度
[0185]
废气处理量的设计能力为2000m3/h，生活垃圾低温热解产生的废气理论计算值为875 m3/h，废气在电场中的流动速度为0.25m/s～0.50m/s.
[0186]
⑤
废气在电场内停留时间
[0187]
废气在电场内停留时间为16.0s～5.0s。
[0188]
《多梯度l-c多级耦合等离子发生器的梯度递进控制》
[0189]
①
电压自动跟踪特性、火花抑制特性
[0190]
流经电场的废气(气溶胶态污染物、气态污染物)浓度增加时，恒流源电流不变，电场等效阻抗增加，电场电压增加，功率增加，效率增加。
[0191]
当电场放电闪络(拉弧)时，电场等效阻抗下降，电场电压下降，功率下降，抑制火花。
[0192]
②
l-c多级耦合递进条件
[0193]
正常运行情况下二次电压、二次电流在选定的梯度下的数值是稳定的，当废气浓度增加时，二次电压随之增加，增加幅度大于等于5％时，电控系统自动(或选择手动)递增 l-c耦合梯度。
[0194]
③
l-c多级耦合递进产生的效果
[0195]
恒流源具有正反馈的跟踪特征，随着污染物浓度的增加，其电场电压是增加的，由此可以保证气溶胶态污染物的荷电，对于气溶胶态污染物的去除效果影响甚微；另一方面污染物浓度增加时，阴极电晕线附着物增加肥大，影响电晕的释放，电场所激发离子数量相
应减少，对气态污染物的氧化分解效率减低，此时递增l-c耦合梯度，增加电晕线的电流密度，激发更多的离子数量，以保证气态污染物的净化。
[0196]
④
反电晕的产生原因及解决方案
[0197]
递增l-c耦合梯度时，恒流源输出电流增加，提高了电场电压，使电场充分电晕而又不出现频繁的火花击穿，达到最佳的运行状态。当电场极板上的污染物沉积过多，电荷来不及释放，随着电流梯度的增加，电场电压反而下降，这种现象称之为“反电晕”现象。
[0198]
本案污染物沉积的物质为生活垃圾低温热解所产生的生物质焦油，当产生“反电晕”时二次电压降低且小于24kv时，控制系统启动清除焦油功能清除沉积物，以保证多梯度 l-c耦合电晕等离子体发生器的正常运行。
[0199]
有益效果
[0200]
本发明的包括多梯度l-c耦合电晕等离子体发生器、列管式除尘器、运行工艺包的污染物去除装置经过3年的运行效果显著。在感官上来说，在装置的排放口看不到烟气；对于嗅觉来说，在热解炉系统操作范围内闻不到气味；并且排放废气中的污染物限值符合gb18485-2014标准要求。
[0201]
为了评价本发明的废气处理效果，特别是对排放废气中的多环芳烃的去除效果，本发明人要求中国科学院大连化学物理研究所现代分析中心对本发明的低温热解排放物的空气质量进行了检测。其中，空气质量的检测项目包括颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氯化氢、汞、镉、铊、锡、铅、铬、锰、镍、钴、锑、铜和砷，每个项目均重复三次。该检测主要依据“gb/t16157-1996”，使用的采样器为崂应3012h型自动烟尘(气)测试仪和崂应3072h型智能双路采样器。对于多环芳烃和二噁英的检测，检测依据为hj77.2-2008，采样器为动力采样器，分析仪器为dfs高分辨气质联用仪thermo fisher(编号：13c3a009)，检测重复三次。对于上述检测的结果如图4a-4e所示。
[0202]
根据图4a-4e可知，本发明的生活垃圾低温热解污染物去除方法与装置可以有效的清除或降低废气排放物中的有害成分，并且首次明确去除排放物中的多环芳烃，达标排放标准。
[0203]
最后，需要理解的是本文以上描述的装置是本公开内容的实施方式，对于本公开内容非限制性实例许多变化和扩展也是预期的。因此，本公开内容包括本文公开的装置的所有新颖的和非明显的组合以及子组合，以及其任何和所有的等价形式。