CN107362682A - 声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大气污染治理技术，尤其涉及一种声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置。包括中空的箱体、位于箱体内部的滤芯，所述箱体侧壁分别开有出气口和进气口，箱体内还设有位于滤芯背尘侧的声源和光源，所述滤芯内设有光催化涂层。该装置选用低频声波辅助光催化，增强了光催化效率，进而提高了脱硫脱硝的反应效率。低频声波场促使滤芯迎尘侧尘饼及时脱落，缓解了滤芯的清灰工作，有利于装置的稳定高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染治理技术，尤其涉及一种声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置。
背景技术
近年来，随着经济的发展重工业在我国国民经济中所占的比例越来越大，与此同时也产生了大量的工业粉尘、SO2和NOx，其中工业粉尘中化学成分多变，不仅会对机体造成一定程度的损害，若有毒的金属粉尘、非金属粉尘或大量的无毒粉尘进入人体后，将引起中毒或者死亡；而SO2、NOx是引起酸雨的成因之一，容易引起人体肺气肿和细胞组织缺氧。
目前工业上常采用静电除尘、布袋除尘、电袋复合除尘的技术来捕捉烟气中的粉尘颗粒，因静电除尘器与其它除尘设备相比，具有能耗少、除尘效率高、耐高温等优势，所以静电除尘在工业上应用最为广泛。但静电除尘也具有除尘效果受飞灰性质影响、对超细颗粒的捕捉有限、一次性投资高且占地面积大等不足。对SO2的脱除，一般采用湿式石灰石-石膏法、烟气循环流化床法、海水脱硫等技术，以湿式石灰石-石膏法为主；对NOx的脱除，一般采用脱硝装置如选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR）的方式，其中以选择性催化还原为主，但该技术存在催化剂毒化等问题。这种分级治理方式占地面积大、投资费用高，上世纪80年代人们已开始研究除尘脱硫脱硝一体化技术，现普遍采用滤芯表面预涂化学催化剂的手段。如专利公告号CN 104492189 B涉及的除尘脱硝一体化装置，除尘和脱硝同时进行容易出现飞灰活性位通道、抑制催化剂降低催化效率等问题；专利公告号CN102614779 B涉及的除尘脱硝一体化的装置主要分为内外筒，粉尘被阻截在外筒壁上，NOx在内筒的化学催化剂下完成脱硝，虽然避免了粉尘堵塞的问题，但依然存在催化剂毒化、使用寿命短、催化效率低等弊端。
光催化技术是一种高效、安全的新型环境净化技术，被誉为“当今世界最为理想的环境净化技术”。将光催化材料涂覆在控制烟尘排放的滤芯的背尘面，可实现光催化滤芯在迎尘侧过滤除尘、背尘侧光催化脱硫脱硝的同步进行。但光催化技术仍然存在催化效率低的缺点。低频声波的波长较长，波振动能量在空气中衰减缓慢，早在17世纪人们已经发现低频声场对化学反应具有促进作用，与光催化剂共同使用时，声波可以助推气体分子按声场频率振动，加速分子与光生电子、自由基之间的碰撞，提高光催化效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置，包括中空的箱体、位于箱体内部的滤芯，所述箱体侧壁分别开有出气口和进气口，箱体内还设有位于滤芯背尘侧的声源和光源，所述滤芯内设有光催化涂层。
所述滤芯的过滤部分包括网格状的骨架，网孔，所述光催化涂层涂覆于骨架的外表面。
所述滤芯为一端开口一端封闭的筒型结构，所述筒型结构的侧壁为滤芯的过滤部分，所述声源及光源均设置于滤芯筒型结构的内腔中。
所述箱体内部还设有用于固定滤芯的多孔板，所述多孔板与箱体过盈配合,所述多孔板有一个或多个内孔，一个或多个滤芯分别插入每一个内孔，多孔板内孔与滤芯密封配合所述多孔板上装有支架，支架从滤芯筒型结构的外部伸入滤芯的内腔，所述声源及光源安装在支架上。
所述滤芯设置为一个或多个，每个声源及光源为一组，每个滤芯中包括两组以上的声源及光源。
所述光催化涂层厚度为0.01-10µm。
每组声源及光源中，光源位于声源下方5~20cm位置，光源迎向声源的部分为球形。
所述声源产生声波的频率为10~40Hz，光源产生的光波长为190~400nm。
所述声源为喇叭状。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明除尘与脱硫脱硝一体装置，在光催化滤芯的迎尘侧过滤除尘、同时在背尘侧光催化脱硫脱硝，避免了化学催化存在的催化剂毒化问题，克服了飞灰堵塞活性位通道引起的催化效率降低，并且节省了占地面积、减少了初期投资、且后期维护简单；
（2）该装置选用低频声波辅助光催化，增强了光催化效率，进而提高了脱硫脱硝的反应效率。
（3）低频声波场促使滤芯迎尘侧尘饼及时脱落，缓解了滤芯的清灰工作，有利于装置的稳定高效运行。
附图说明
下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。
图1为本发明实施案例的主体结构示意图；
图2为本发明的立体剖面图；
图3为图1中光催化涂层局部放大图；
其中，1箱体，11出气口，12进气口，2多孔板，21支架，2101声源，2102光源，3滤芯，31过滤部分，3101骨架，3102光催化涂层，3103网孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
参见图1-3。
声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置，包括中空的箱体1、位于箱体1内部的滤芯3，所述箱体1侧壁分别开有出气口11和进气口12，箱体内还设有位于滤芯3背尘侧的声源2101和光源2102，所述滤芯内设有光催化涂层3102。所述滤芯3的过滤部分31包括网格状的骨架3101，网孔3103，所述光催化涂层3102涂覆于骨架3101的外表面。所述滤芯3为一端开口一端封闭的筒型结构，所述筒型结构的侧壁为滤芯3的过滤部分，所述声源2101及光源2102均设置于滤芯筒型结构的内腔中。所述箱体1内部还设有用于固定滤芯的多孔板2，所述多孔板2与箱体1过盈配合,所述多孔板1有一个或多个内孔，一个或多个滤芯3分别插入每一个内孔，多孔板2内孔与滤芯3密封配合所述多孔板2上装有支架21，支架21从滤芯3筒型结构的外部伸入滤芯3的内腔，所述声源2101及光源2102安装在支架21上。所述滤芯设置为一个或多个，每个声源2101及光源2102为一组，每个滤芯3中包括两组以上的声源2101及光源2102。装置在开启运行时，首先打开声源2101以及光源2102，有害气体从进气口12进入，粉尘颗粒被光催化滤芯3的过滤部分31拦截，达到了除尘效果，而紫外线照射的光催化涂层3102受激发而产生的光生空穴将NOx分子氧化降解。同时，在低频声波的助推作用下，SO2、NOx分子按声场频率振动，加速与光生空穴的反应，增强光催化的脱硫脱硝速率。本装置采用滤芯3过滤部分31过滤除尘、背尘侧光催化脱硫脱硝，可避免飞灰堵塞活性位通道引起的催化效率降低的问题。经过处理的清洁烟气最后由出气口11排出。同时，在滤芯3正面过滤捕集形成的尘饼，由于受到低频声波的振动作用，不能较有力的附着在滤芯表面，在形成一定厚度时候会受重力掉落，这一作用缓解了滤芯的清灰工作，有利于装置的稳定高效运行。
所述光催化涂层3102厚度为0.01-10µm，本实施例中光催化涂层3102厚度取0.05µm，光催化涂层为TiO2材料。
所述声源2101下方对应装有光源2102，且光源2102位于声源2101下方5~20cm位置，光源2102迎向声源2101的部分为球壳形。
所述声源2101产生声波的频率为10~40Hz，本实施例中声波的平均频率为25Hz，低频频率的声波波长较长，波的振动能量在空气中衰减更缓慢，可以助推气体分子按声场频率振动。光源2102产生的光波长为190~400nm，本实施例中产生的平均光波长为250nm，紫外光波范围内的光能量高，对光催化反应效果好。
所述声源2102为喇叭状，且前端有光源2102球壳形的配合阻挡，这样有利于声波更均匀的向四周扩散传播。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置，包括中空的箱体（1）、位于箱体（1）内部的滤芯（3），其特征在于：所述箱体（1）侧壁分别开有出气口（11）和进气口（12），箱体内还设有位于滤芯（3）背尘侧的声源（2101）和光源（2102），所述滤芯（3）内设有光催化涂层（3102）。
2.根据权利要求1所述声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述滤芯（3）的过滤部分（31）包括网格状的骨架（3101），网孔（3103），所述光催化涂层（3102）涂覆于骨架（3101）的外表面。
3.根据权利要求2所述的声波强化过滤除尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述滤芯（3）为一端开口一端封闭的筒型结构，所述筒型结构的侧壁为滤芯（3）的过滤部分（31），所述声源（2101）及光源（2102）均设置于滤芯筒型结构的内腔中。
4.根据权利要求3所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述箱体（1）内部还设有用于固定滤芯的多孔板（2），所述多孔板（2）与箱体（1）过盈配合，所述多孔板（2）有一个或多个内孔，一个或多个滤芯（3）分别插入每一个内孔，多孔板（2）内孔与滤芯（3）密封配合，所述多孔板（2）上装有支架（21），支架（21）从滤芯筒型结构的外部伸入滤芯（3）的内腔，所述声源（2101）及光源（2102）安装在支架（21）上。
5.根据权利要求4所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述滤芯（3）设置为一个或多个，每个声源（2101）及光源（2102）为一组，每个滤芯中包括两组以上的声源（2101）及光源（2102）。
6.根据权利要求1所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：，其特征在于：所述光催化涂层（3102）厚度为0.01-10µm。
7.根据权利要求5所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：，其特征在于：每组声源（2101）及光源（2102）中，光源（2102）位于声源（2101）下方5~20cm位置，光源（2102）迎向声源（2101）的部分为球形。
8.根据权利要求1所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述声源（2101）产生声波的频率为10~40Hz，光源（2102）产生的光波长为190~400nm。
9.根据权利要求8所述的声波强化过滤尘及光催化脱硫脱硝装置，其特征在于：所述声源（2102）为喇叭状。
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