CN104043323B - 一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置 - Google Patents

一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其包括烟气入口部件、塔体、筛孔板、极板系统、水膜系统、电晕系统、烟气出口，筛孔板将塔体分隔成两部分，烟气入口部件安装在塔体下部，塔体的内上部设有极板系统、水膜系统、电晕系统，塔体的顶部设有烟气出口，含NOx烟气经烟气入口部件进入塔体内进过电晕系统的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO2，通过电场和扩散的共同作用下，NO2以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统的液体内，NO2经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果。本发明具有结构简单独特，络合催化剂经简单中和处理货回收后循环使用，水流量少，能耗低，运行经济，真正做到脱硝装置达到排放标准。

Description

一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置
技术领域
本发明涉及烟气脱硝装置，尤其涉及一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置。
背景技术
工业的发展促进的科技的进步，与此同时，科技的成果也带来相应的各类环境问题。其中大气污染也已成为人们十分关注的问题，NOX作为大气的重要污染源之一，其年排放量为2400万吨，导致酸雨与雾霾的天气频发、光化学烟雾、臭氧减少等一系列问题的产生。另外，由于国家“十二五”计划的提出，烟气排放标准也越来越严格，为此，研究新型的烟气脱硝装置已被诸多国家列为防止大气污染的重点。
目前的烟气脱硝装置有选择性催化还原(SCR)装置、选择性非催化还原（SNCR）装置、水膜放电装置，液相催化装置。
SCR脱硝装置于1959年由美国Eegelhard公司开发的，并在1970年左右在日本实现了工业化。其原理就是利用还原剂(NH3)在催化剂的作用下，将NO和NO2还原为N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高N2的选择性，反应温度控制在200℃～400℃。适用于大型锅炉。SCR技术关键的之一为催化剂的制备，催化剂的性能能够直接影响整个装置的脱硝效率。因此催化剂的选择至关重要。因此，SCR装置的缺点也较为明显，设备投资高，关键技术难度大既烟气中的SO2、H2O和尘粒会导致催化剂的失活，并且不能脱硫。
SNCR脱硝装置与SCR脱硝装置相比，其原理与化学反应基本相近，区别的关键在于SNCR无需催化剂，并且反应温度达到900～1200℃。由于无需催化剂的加入，使得投资较SCR法相比少了很多，适合旧厂的改造，但是氨的消耗量很大，并且温度的要求很高，控制非常关键，否则将导致氨被氧化为氮氧化物，同时SNCR装置的脱硝效率较低，难于满足现在的氮氧化物的排放标准。
水膜放电装置采用的原理通过电晕放电产生强自由基氧化NO,并用碱液、酸液或盐溶液吸收NOX,从而达到净化效果。然而此装置面临一个重要的问题，既无法解决氨分解与逃逸、能耗高等问题。
液相催化装置是湿法装置的基础上，利用Fe2+、Mn2+、、络合离子等液相催化剂氧化脱除NO，具有脱除效率高，理论上液相催化剂并不损耗等优点。
本发明针对现有脱硝装置存在的本质问题，提出了电晕络合催化烟气脱硝装置，含NO烟气经入口部件进入塔体内进过电晕系统的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO2，通过电场和扩散的共同作用下，NO2以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统的液体内，NO2经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果，其解决了能耗高，氨逃逸，投资费用高，大大的提高了脱硝效率，真正地做得烟气脱硝装置达到排放标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置。
本发明公开了一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其包括烟气入口部件、塔体、筛孔板、极板系统、水膜系统、电晕系统、烟气出口，筛孔板将塔体分隔成两部分，烟气入口部件安装在塔体下部，塔体的内上部设有极板系统、水膜系统、电晕系统，塔体的顶部设有烟气出口,含NOx烟气经烟气入口部件进入塔体内进过电晕系统的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO2，通过电场和扩散的共同作用下，NO2以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统的液体内，NO2经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果。
所述的烟气入口部件由Q235钢板加工而成，烟气进口断面为圆形，在塔体内烟气出口方向稍倾向塔底，烟气出口中心线与水平线倾角为200-250。
所述的塔体的断面为长方形，宽长之比为1.15-1.18，宽度在3-6m。塔体可采用Q235钢板或钢混凝土材质；用Q235钢板加工而成时，塔内做防腐，塔外壁做防锈漆。
所述的筛孔板是由材料厚度为3mm-4mm的316L不锈钢加工而成，筛孔板的开孔率35%-40%，筛孔直径为10mm-12mm，孔中心之间相距15mm。孔板上设有直径为40mm-50mm溢流管，溢流管上出口离筛孔板面高度为50mm-60mm。
所述的极板系统是由若干排极板构成，极板排数由塔体截面的长度与极板排之间中心距而定。极板排之间中心距离a为600mm—650mm，每排极板由若干块宽度为480mm单块极板拼装而成，单块极板采用厚度为1mm-2mm的316L或1Cr18Ni9Ti加工而成。
所述的水膜系统是由布置在每排极板的顶上边沿两侧的喷水管组成，喷水管直径1.5’-2’的不绣钢管，喷水管中心轴线表面上每隔15mm等距离布置直径10mm的喷水孔，喷水孔方向与垂直方向成30。，喷水方向朝极板表面。
所述的电晕系统是由若干排极线构成，极线排布置在两排极板的中心线上。极线排顶部框架通过吊挂绝缘瓷梆吊挂在塔顶。每排极线由若干根芒刺电晕极线组成，芒刺电晕极线之间距离b为280mm-300mm，芒刺电晕极线材料为直径0.5’-1’不锈钢管。
所述的烟气出口是长方形渐变到圆形的锥体，锥体高度1.2m-1.5m，锥体短边一侧设置电晕电源进线保温箱。锥体长边一侧设置左顶板与右顶板，作为安装与检修塔内极板与极线时启用。
本发明针对现有脱硝装置存在的本质问题，提出了电晕络合催化烟气脱硝装置，含NO烟气经入口部件进入塔体内进过电晕系统的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO2，通过电场和扩散的共同作用下，NO2以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统的液体内，NO2经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果，其解决了能耗高，氨逃逸，投资费用高，大大的提高了脱硝效率，真正地做得烟气脱硝达到排放标准。
本发明的优点：
1、充分发挥电晕放电与络合催化促进氧化和增强气液界面传质过程的协同作用
2、络合催化剂溶液经简单中和处理或回收后循环使用，乙二胺合钴离子在强碱条件下具有再生性能。
3、水消耗量少，工艺简单、运行经济，无氨运行，克服了能量低，氨逃逸问题。
4、脱硝装置设备阻力损失小，脱效效率可达85%，出口NO浓度小于100mg/m3,确保烟气脱硝达标排放。
5、适用老脱硝装置的改造更新，降低脱硝装置造价，减少占地面积。
附图说明
图1为本发明的脱硝装置图；
图2为塔体；
图3筛孔板
图4极板系统
图5水膜系统
图6电晕系统
图7烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明：
如图1-7所示，一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其包括烟气入口部件1、塔体2、筛孔板3、极板系统4、水膜系统5、电晕系统6、烟气出口7，筛孔板将塔体分隔成两部分，烟气入口部件安装在塔体下部，塔体的内上部设有极板系统、水膜系统、电晕系统，塔体的顶部设有烟气出口,含NOx烟气经烟气入口部件1进入塔体2内进过电晕系统6的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO2，通过电场和扩散的共同作用下，NO2以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统5的液体内，NO2经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果。
所述的烟气进口1由Q235钢板加工而成，烟气进口断面为圆形，在塔体内烟气出口方向稍倾向塔底，烟气出口中心线与水平线倾角为200-250。
所述的塔体2的断面为长方形，宽长之比为1.15-1.18，宽度在3-6m。塔体可采用Q235钢板或钢混凝土材质；用Q235钢板加工而成时，塔内做防腐，塔外壁做防锈漆。
所述的筛孔板3是由材料厚度为3mm-4mm的316L不锈钢加工而成，筛孔板3的开孔率35%-40%，筛孔9直径为10mm-12mm，孔中心之间相距15mm。孔板上设有直径为40mm-50mm溢流管8，溢流管8上出口离筛孔板3面高度为50mm-60mm。
所述的极板系统4是由若干排极板10构成，极板排数由塔体截面的长度与极板排之间中心距而定。极板排之间中心距离a为600mm—650mm，每排极板由若干块宽度为480mm单块极板拼装而成，单块极板采用厚度为1mm-2mm的316L或1Cr18Ni9Ti加工而成。
所述的水膜系统5是由布置在每排极板的顶上边沿两侧的喷水管11组成，喷水管直径1.5’-2’的不绣钢管，喷水管中心轴线表面上每隔15mm等距离布置直径10mm的喷水孔，喷水孔方向与垂直方向成30。，喷水方向朝极板12表面。
所述的电晕系统6是由若干排极线构成，极线13排布置在两排极板的中心线上。极线13排顶部框架通过吊挂绝缘瓷14梆吊挂在塔顶。每排极线由若干根芒刺电晕极线组成，芒刺电晕极线之间距离b为280mm-300mm，芒刺电晕极线材料为直径0.5’-1’不锈钢管。
所述的烟气出口7是长方形渐变到圆形的锥体15，锥体高度1.2m-1.5m，锥体短边一侧设置电晕电源进线保温箱16。锥体15长边一侧设置左顶板17与右顶板18，作为安装与检修塔内极板与极线时启用。

Claims (5)

1.一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其特征在于：包括烟气入口部件、塔体、筛孔板、极板系统、水膜系统、电晕系统、烟气出口，筛孔板将塔体分隔成两部分，烟气入口部件安装在塔体下部，塔体的内上部设有极板系统、水膜系统、电晕系统，塔体的顶部设有烟气出口，含NOx烟气经烟气入口部件进入塔体内，电晕系统的电晕放电产生自由基和活性物质将烟气中部分NO氧化成NO 2 ，通过电场和扩散的共同作用下，NO 2 以及未被氧化的NO迁移进入水膜系统的液体内，NO 2 经过液体吸收形成酸类，而乙二胺合钴在氧气存在下对NO进行络合与催化氧化，最终也形成酸类，从而达到烟气净化的效果；
所述的筛孔板是由材料厚度为3mm-4mm的316L不锈钢加工而成，筛孔板的开孔率35%-40%，筛孔直径为10mm-12mm，孔中心之间相距15mm，孔板上设有直径为40mm-50mm溢流管，溢流管上出口离筛孔板面高度为50mm-60mm；
所述的极板系统是由若干排极板构成，极板排数由塔体截面的长度与极板排之间中心距而定；极板排之间中心距离a为600mm-650mm，每排极板由若干块宽度为480mm单块极板拼装而成，单块极板采用厚度为1mm-2mm的316L或1Cr18Ni9Ti加工而成；
所述的水膜系统是由布置在每排极板的顶上边沿两侧的喷水管组成，喷水管直径1.5＇-2＇的不绣钢管，喷水管中心轴线表面上每隔15mm等距离布置直径10mm的喷水孔，喷水孔方向与垂直方向成30度，喷水方向朝极板表面。
2.根据权利要求1所述的一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其特征在于所述的烟气进口由Q235钢板加工而成，烟气进口断面为圆形，在塔体内烟气出口方向稍倾向塔底，烟气出口中心线与水平线倾角为20 ° -25 ° 。
3.根据权利要求1所述的一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其特征在于所述的塔体的断面为长方形，宽长之比为1.15-1.18，宽度在3-6m，塔体采用Q235钢板或钢混凝土材质；用Q235钢板加工而成时，塔内做防腐，塔外壁做防锈漆。
4.根据权利要求1所述的一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其特征在于所述的电晕系统是由若干排极线构成，极线排布置在两排极板的中心线上，极线排顶部框架通过吊挂绝缘瓷梆吊挂在塔顶，每排极线由若干根芒刺电晕极线组成，芒刺电晕极线之间距离b为280mm-300mm，芒刺电晕极线材料为直径0.5＇-1＇不锈钢管。
5.根据权利要求1所述的一种电晕络合催化烟气脱硝反应装置，其特征在于所述的烟气出口是长方形渐变到圆形的锥体，锥体高度1.2m-1.5m，锥体短边一侧设置电晕电源进线保温箱，锥体长边一侧设置左顶板与右顶板，作为安装与检修塔内极板与极线时启用。
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