專利名稱：一種煙氣脫硝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其提供一種直流電暈放電協(xié)同催化氧化脫硝的煙氣脫銷裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類對能源的需求量越來越大，向大氣中排放的氮氧化物 (NOx)越來越多，因此，如何有效地控制NOx的排放成為當(dāng)前大氣污染領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)為選擇性催化還原法(SCR)，該技術(shù)以其高NO脫除率受到越來越多的關(guān)注。但是，目前在燃煤電廠該法采用釩鈦系催化劑，并以NH3作為還原劑，因此可能造成氨逃逸從而腐蝕后續(xù)設(shè)備并降低設(shè)備壽命，況且該類催化劑最佳溫度窗口介于320°C 380°C之間，脫硝設(shè)備需要放在靜電除塵器之前，大量飛灰和細(xì)微顆粒物導(dǎo)致蜂窩催化劑堵塞和失活，使得催化劑的實(shí)際運(yùn)行活性和使用壽命很難滿足大型工業(yè)裝置的工藝要求。自20世紀(jì)80年代，低溫等離子體在NOx脫除方面的應(yīng)用逐漸引起了人們的重視。 等離子體放電能產(chǎn)生大量的電子、離子、原子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等活性物質(zhì)，可在較低的溫度下活化NOx和煙氣中的其他穩(wěn)定的小分子，降低反應(yīng)的活化能，從而有利于化學(xué)反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行。但是，等離子體煙氣治理技術(shù)存在著能耗高等問題，導(dǎo)致該技術(shù)至今很難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。申請?zhí)枮镃N200920126052. 8的實(shí)用新型公開了一種煙氣脫硝裝置，包括反應(yīng)塔、 引風(fēng)機(jī)和煙 ，所述反應(yīng)塔內(nèi)裝有顆粒狀脫硝催化劑，反應(yīng)塔底部設(shè)置鍋爐煙氣進(jìn)口，上部設(shè)置脫硝后煙氣出口，引風(fēng)機(jī)進(jìn)口與脫硝后煙氣出口連通，出口與煙囪連通；反應(yīng)塔內(nèi)顆粒狀脫硝催化劑下部設(shè)置氨氣進(jìn)口。該煙氣脫硝裝置與常規(guī)脫硝裝置類似，但由于僅僅是單一的催化劑脫硝，因此能耗大且效率不高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對目前低溫等離子體放電脫除煙氣中NOx能耗較高的技術(shù)問題，利用直流電暈放電產(chǎn)生的自由基與催化劑之間的協(xié)同作用，提供一種可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)o污染脫除NOx的直流電暈放電協(xié)同催化氧化脫除煙氣中氮氧化物的脫硝裝置。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施的—種煙氣脫硝裝置，該裝置包括主反應(yīng)器、吸收裝置和引風(fēng)機(jī)，主反應(yīng)器底部依次與吸收裝置和引風(fēng)機(jī)連接，主反應(yīng)器一側(cè)分別連接高壓直流電源和電極氣罐，電極氣罐與主反應(yīng)器之間設(shè)有氣體流量計，主反應(yīng)器與吸收裝置之間連接有氣體檢測設(shè)備。直流電暈放電協(xié)同催化氧化脫硝裝置主要包括殼體、等離子體發(fā)生裝置、蜂窩式催化劑、吸收裝置。其中，低溫等離子體發(fā)生裝置包括陽極噴嘴、多孔陰極板、高壓直流電源、變壓器。放電反應(yīng)器使用20kV 50kV高壓直流電源，噴嘴電極接正高壓，多孔陰極板接負(fù)高壓。噴嘴電極及電極母管由不銹鋼管制成，噴嘴的長度為8 15mm，外徑為3 5mm，。放電催化區(qū)可多級布置。每級并排橫列多根電極母管，使噴嘴在水平方向構(gòu)成一個面，擴(kuò)大反應(yīng)區(qū)域面積，噴嘴母管之間的間距為50 100mm，噴嘴電極數(shù)量根據(jù)實(shí)際煙氣處理量及裝置大小可調(diào)。放電噴嘴電極垂直于多孔陰極板放置，極板間距采用50 200mm，極板間距為噴嘴間距的1 2倍。電極氣使用壓縮空氣，電極氣流量為煙氣流量的1/5 1/15。蜂窩式陶瓷催化劑層以TiA為載體，以具有高氧化活性的Co、Mn、Fe等的氧化物為活性組分，采用浸漬法制備，經(jīng)擠壓成型、干燥、煅燒等工藝制成。蜂窩式陶瓷催化劑層的制備方法為現(xiàn)有技術(shù)，非本實(shí)用新型的重要內(nèi)容，在此不做詳細(xì)描述。蜂窩式陶瓷催化劑層放置在兩電極之間。作為優(yōu)選，主反應(yīng)器的殼體為不銹鋼板結(jié)構(gòu)，電極母管與電極氣罐管路連接。殼體由不銹鋼板制成。殼體與電極之間進(jìn)行絕緣保護(hù)，放電電極與殼體之間的距離必須大于噴嘴電極和多孔陰極板之間的距離。吸收裝置以氨水堿溶液等為吸收劑，在NO =NO2 ^1:1時可實(shí)現(xiàn)對NOx的有效吸收。作為優(yōu)選，所述的主反應(yīng)器為筒體結(jié)構(gòu)，其上部和下部分別設(shè)有上煙道和下煙道， 筒體內(nèi)部設(shè)置至少一層放電催化區(qū)，放電催化區(qū)由固定在筒體內(nèi)壁上的自上而下依次分布的整流板、電極母管、蜂窩陶瓷催化劑層、多孔陰極板組成，電極母管下方設(shè)置有若干噴嘴， 電極母管與主反應(yīng)器的殼體接觸部設(shè)有絕緣層。作為優(yōu)選，所述的主反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置兩層放電催化區(qū)，放電催化區(qū)之間設(shè)置一層整流板。作為優(yōu)選，主反應(yīng)器與高壓直流電源之間設(shè)有電流感應(yīng)器；電極氣罐的出口處設(shè)有減壓閥。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果本實(shí)用新型充分發(fā)揮了等離子體放電和催化的優(yōu)勢，降低脫硝的溫度窗口，解決煙塵對催化劑的不利影響問題。利用低溫等離子體放電產(chǎn)生的自由基等高活性物質(zhì)，提高了催化劑在低溫下的反應(yīng)活性，同時降低了放電的能耗。直流電暈放電協(xié)同催化氧化反應(yīng)器可廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)裝置煙氣凈化領(lǐng)域， 具有節(jié)能、無污染、構(gòu)造簡單等優(yōu)勢。

圖1是本實(shí)用新型裝置的系統(tǒng)連接示意圖；圖2是圖1中本實(shí)用新型主反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1主反應(yīng)器，2高壓直流電源，3電流感應(yīng)器，4電極氣罐，5減壓閥，6氣體流量計，8吸收裝置，9引風(fēng)機(jī)，10氣體檢測設(shè)備，11上煙道，12殼體，13電極母管，14 噴嘴，15多孔陰極板，16蜂窩陶瓷催化劑層，17整流板，18絕緣層，19下煙道。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步具體說明。以下實(shí)施例中所使用的技術(shù)，除非特別說明，均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的常規(guī)技術(shù)；所使用的儀器設(shè)備、試劑等，除非是本說明書特別說明，均為本領(lǐng)域的研究和技術(shù)人員可以通過公共途徑獲得的。
4實(shí)施例如圖1、圖2所示的煙氣脫硝裝置包括主反應(yīng)器1、吸收裝置8和引風(fēng)機(jī)9，主反應(yīng)器底部依次與吸收裝置和引風(fēng)機(jī)連接，主反應(yīng)器一側(cè)分別連接高壓直流電源2和電極氣罐4，電極氣罐4與主反應(yīng)器之間設(shè)有氣體流量計6。電極氣罐的出口處設(shè)有減壓閥5。主反應(yīng)器與吸收裝置之間連接有氣體檢測設(shè)備10，主反應(yīng)器與高壓直流電源之間設(shè)有電流感應(yīng)器3。主反應(yīng)器為筒體結(jié)構(gòu)，其上部和下部分別設(shè)有上煙道11和下煙道19，筒體內(nèi)部設(shè)置兩層放電催化區(qū)，每層放電催化區(qū)由固定在筒體內(nèi)壁上的自上而下依次分布的整流板 17、電極母管13、蜂窩陶瓷催化劑層16、多孔陰極板組成15，電極母管下方設(shè)置有若干噴嘴 14，電極母管13與主反應(yīng)器的殼體12接觸部設(shè)有絕緣層18。噴嘴電極由電極母管13和噴嘴14組成，多孔陰極板15接地。兩層放電催化區(qū)之間設(shè)置一層整流板17。整流板上設(shè)有若干個均勻分布的孔，使氣體在主反應(yīng)器內(nèi)分布均勻。主反應(yīng)器為不銹鋼板結(jié)構(gòu)，電極母管與電極氣罐管路連接。溫度為150 200°C的煙氣從主反應(yīng)器1頂部的上煙道11進(jìn)入反應(yīng)室，經(jīng)整流板 17使氣流均勻進(jìn)入放電催化區(qū)。之后氣流經(jīng)過噴嘴正電極，進(jìn)入放電和催化共同作用區(qū)， 同時，電極氣(空氣)從電極氣罐出來經(jīng)減壓閥5降至合適壓力后通過氣體流量計6進(jìn)入主反應(yīng)器，在主反應(yīng)器的噴嘴14電極與多孔陰極板15之間的區(qū)域，在高壓直流電源2電壓為 20kV的條件下生成氧化性極強(qiáng)的放電自由基，煙氣中的NO在自由基和Mn-Fe/TiA蜂窩催化劑的協(xié)同作用下被部分氧化成NO2，氧化率達(dá)55%，噴嘴14電極及電極母管13由不銹鋼管制成，噴嘴14的長度為10mm，外徑為3mm， 噴嘴間距為20mm。放電催化區(qū)一級布置。(一級布置只有一層催化劑)放電噴嘴電極垂直于多孔陰極板放置，噴嘴與多孔陰極板間距采用50mm。電極氣使用壓縮空氣，電極氣流量為煙氣流量的1/7，通過氣體流量計進(jìn)行控制。本實(shí)施例設(shè)置兩組電極氣罐，電極氣輸出管路上并聯(lián)兩個氣體流量計，每個氣體流量計與電極母管相連通。煙氣穿過多孔陰極板15，經(jīng)由位于主反應(yīng)器底部的下煙道19排出，進(jìn)入內(nèi)置堿液的吸收裝置8，在吸收裝置中，堿液主要成分為氨水等堿溶液，NO和NO2的總吸收率可達(dá)85%以上。凈化后的煙氣在引風(fēng)機(jī)9的作用下經(jīng)煙囪排出。本實(shí)用新型采用直流電暈放電，電極氣為空氣，是針對氮氧化物的氧化而設(shè)計的， 使用以二氧化鈦為載體的固體催化劑；采用直流電暈放電將NO氧化為NO2,并濕法吸收NO 和NO2比例一定的混合氣體的來脫除氮氧化物，最終產(chǎn)物為硝酸鹽和亞硝酸鹽。本實(shí)用新型中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管對本實(shí)用新型已作出了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實(shí)例，但是對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本實(shí)用新型的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
權(quán)利要求1.一種煙氣脫硝裝置，其特征在于該裝置包括主反應(yīng)器(1)、吸收裝置(8)和引風(fēng)機(jī)(9)，主反應(yīng)器底部依次與吸收裝置和引風(fēng)機(jī)連接，主反應(yīng)器一側(cè)分別連接高壓直流電源 (2)和電極氣罐(4)，電極氣罐與主反應(yīng)器之間設(shè)有氣體流量計(6)，主反應(yīng)器與吸收裝置之間連接有氣體檢測設(shè)備(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于所述的主反應(yīng)器為筒體結(jié)構(gòu)，其上部和下部分別設(shè)有上煙道(11)和下煙道(19)，筒體內(nèi)部設(shè)置至少一層放電催化區(qū)，放電催化區(qū)由固定在筒體內(nèi)壁上的自上而下依次分布的整流板(17)、電極母管(13)、蜂窩陶瓷催化劑層(16)、多孔陰極板組成(15)，電極母管下方設(shè)置有若干噴嘴(14)，電極母管與主反應(yīng)器的殼體(12)接觸部設(shè)有絕緣層(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于所述的主反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置兩層放電催化區(qū)，放電催化區(qū)之間設(shè)置一層整流板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于主反應(yīng)器與高壓直流電源之間設(shè)有電流感應(yīng)器(3 )；電極氣罐的出口處設(shè)有減壓閥(5 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于主反應(yīng)器的殼體為不銹鋼板結(jié)構(gòu)，電極母管與電極氣罐管路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硝裝置，其特征在于噴嘴電極及電極母管由不銹鋼管制成，噴嘴的長度為8 15mm，外徑為3 5mm，噴嘴間距20 100mm。
專利摘要本實(shí)用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其提供一種直流電暈放電協(xié)同催化氧化脫硝的煙氣脫硝裝置。該裝置包括主反應(yīng)器、吸收裝置和引風(fēng)機(jī)，主反應(yīng)器底部依次與吸收裝置和引風(fēng)機(jī)連接，主反應(yīng)器一側(cè)分別連接高壓直流電源和電極氣罐，電極氣罐與主反應(yīng)器之間設(shè)有氣體流量計，主反應(yīng)器與吸收裝置之間連接有氣體檢測設(shè)備。本實(shí)用新型的目的是針對目前低溫等離子體放電脫除煙氣中NOX能耗較高的技術(shù)問題，利用直流電暈放電產(chǎn)生的自由基與催化劑之間的協(xié)同作用，提供一直可實(shí)現(xiàn)低溫?zé)o污染脫除NOX的直流電暈放電協(xié)同催化氧化脫除煙氣中氮氧化物的脫硝裝置。
文檔編號B01D53/86GK202315702SQ20112046530
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者余春江, 倪明江, 吳衛(wèi)紅, 周勁松, 宋浩, 岑可法, 張涌新, 徐甸, 方夢祥, 施正倫, 王勤輝, 王樹榮, 程樂鳴, 駱仲泱, 高翔 申請人:浙江大學(xué)