CN107905875A - 一种氮氧化物净化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氮氧化物净化装置及方法。所述装置包括：氧化槽和吸收槽，氧化槽的侧边下端设有尾气进气口，尾气进气口的上方设有催化单元，催化单元覆盖整个氧化槽的横截面并与氧化槽的内壁固定连接，氧化槽的顶部设有第一喷淋装置，第一喷淋装置与氧化液的管道连接，吸收槽的顶部设有第二喷淋装置，第二喷淋装置与吸收液的管道连接，氧化槽和吸收槽一体化成型，氧化槽的顶部与吸收槽内的下端通过尾气连接通道连通，吸收槽的上部设有尾气出气口。本发明提供的一种氮氧化物净化装置及方法，通过将汽车尾气引入氧化槽，在催化剂的作用下通过氧化液将尾气先进行氧化处理，再通过吸收槽对氮氧化物进行吸收，整个装置管路不易堵塞，并且净化效果好。

Description

一种氮氧化物净化装置及方法
技术领域
本发明涉及尾气排放净化技术领域，更具体地，涉及一种氮氧化物净化装置及方法。
背景技术
近年来，“PM2.5”和“雾霾天气”这样的名词成为热议话题，大部分地区城市空气质量堪忧，而元凶之一就是机动车尾气的排放，因此一些城市也相应采取了限行限号的措施。因此，响应“节能减排”号召的汽车养护用品市场空间巨大。柴油机具有较好的动力性、经济性和较低的CO2排放，因而受到广泛关注。
但由于柴油机工作在稀燃条件下，尾气中O2含量较高，CO、HC 和H2等还原性气体很容易被氧化成CO2和H2O，而NOx不易被还原，工作在理论空燃比附近的三效催化剂(threeway catalyst,TWC)无法应用于柴油机。因而柴油机尾气NOx的排放控制一直是个难点。柴油燃烧后汽车尾气排放中的氮氧化物在大气中经光化作用形成光气污染，降低氮氧化物排放是改善环境的重要手段，是改善人类生存条件的最大社会效益。
SCR是目前应用非常广泛的脱硝技术，以NH3为还原剂，在V2O5、 Fe分子筛或Cu分子筛等催化剂的作用下，选择性地将富氧尾气中NOx 还原为N2。实际应用中，SCR系统多以质量分数为32.5％的尿素水溶液作为NH3源，尿素水溶液以微小液滴形式喷射入SCR转化器前的排气管内，温度在200℃以上时，发生热解反应产生HNCO和NH3。
上述SCR系统由于尿素的使用，存在管路腐蚀和管路堵塞的问题，并且采用将尿素水溶液以微小液滴形式喷入尾气中的处理方式，净化效果并不理想。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的氮氧化物净化装置及方法。
根据本发明的一个方面，提供一种氮氧化物净化装置。一种氮氧化物净化装置，包括：氧化槽和吸收槽，所述氧化槽的侧边下端设置有尾气进气口，所述尾气进气口的上方设有催化单元，所述催化单元覆盖整个氧化槽的横截面并与所述氧化槽的内壁固定连接，所述氧化槽的顶部设有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置与氧化液的管道连接，所述吸收槽的顶部设有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置与吸收液的管道连接，所述氧化槽和所述吸收槽一体化成型，所述氧化槽的顶部与所述吸收槽内的下端通过尾气连接通道连通，所述吸收槽的上部设有尾气出气口。
优选地，所述氧化槽顶部设有第一除雾装置，所述第一除雾装置将所述第一喷淋装置的管道包围，所述第一喷淋装置的喷头在所述第一除雾装置的下方；所述吸收槽顶部设有第二除雾装置，所述第二除雾装置将所述第二喷淋装置的管道包围，所述第二喷淋装置的喷头在所述第二除雾装置的下方。
优选地，所述氧化液置于所述氧化槽的底部，所述氧化液的液位低于所述尾气进气口，所述吸收液置于所述吸收槽的底部，所述吸收液的液位低于所述尾气连接通道在所述吸收槽内的入口高度。
优选地，所述氧化液的管道上设有第一循环泵，所述第一循环泵固定连接在所述氧化槽的侧壁，所述吸收液的管道上设有第二循环泵，所述第二循环泵固定连接在所述吸收槽的侧壁。
优选地，所述氧化槽和所述吸收槽的底端均设有温控单元。
优选地，所述催化单元为附有催化剂的陶瓷球，所述陶瓷球通过网板固定在所述氧化槽的内壁。
优选地，所述氧化槽和所述吸收槽的底部还设有放液口，所述氧化槽和所述吸收槽的侧边下端还设有加注口。
根据本发明的另一方面，提供一种氮氧化物净化方法，包括：
S1，由尾气进气口引入的尾气，第一喷淋装置将氧化液喷洒在整个催化单元上，尾气与催化单元接触并与氧化液反应，将尾气中的NO 氧化生成NO2；
S2，NO2通过尾气连接通道进入吸收槽，第二喷淋装置喷洒的吸收液与NO2反应；
S3，经过氧化槽和吸收槽处理后的尾气由尾气出气口排除。
本发明提供的一种氮氧化物净化装置及方法，通过将汽车尾气引入氧化槽，再催化剂的作用下通过氧化液将尾气先进行氧化处理，再通过吸收槽对氮氧化物进行吸收处理，整个装置管路不易堵塞，尾气净化效果好，对环境保护具有重要的意义，并且通过将氧化槽与吸收槽一体化成型，使得整个装置的结构更加紧凑，便于装配。
附图说明
图1为根据本发明的一种氮氧化物净化装置的结构示意图；
附图标记：
1-尾气进气口； 2-催化单元； 3-网板；
4-放液口； 5-温控单元； 6-氧化液；
7-加注口； 8-吸收液； 9-第一循环泵；
10-第一除雾装置； 11-第一喷淋装置； 12-氧化槽；
13-尾气连接通道； 14-吸收槽； 15-尾气出气口；
16-第二喷淋装置； 17-第二循环泵； 18-第二除雾装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一种氮氧化物净化装置的结构示意图，如图1 所示，一种氮氧化物净化装置包括：氧化槽12和吸收槽14，氧化槽 12的侧边下端设置有尾气进气口1，尾气进气口1的上方设有催化单元2，催化单元2覆盖整个氧化槽12的横截面并与氧化槽12的内壁固定连接，氧化槽12的顶部设有第一喷淋装置11，第一喷淋装置11与氧化液6的管道连接，吸收槽14的顶部设有第二喷淋装置16，第二喷淋装置16与吸收液8的管道连接，氧化槽12和吸收槽14一体化成型，氧化槽14的顶部与吸收槽14内的下端通过尾气连接通道13连通，吸收槽14的上部设有尾气出气口15。
具体地，为了对尾气中氮氧化物进行净化，将尾气引入本实施例的净化装置中，增强净化效果，并且装置中不使用尿素作为反应溶液。第一喷淋装置11将氧化液6喷洒到氧化槽12内部固定设置的催化单元2上。需要处理的尾气从尾气进气口1引入氧化槽12内的下部，由于尾气的密度比空气小，尾气会向上流动并经过催化单元2，在催化剂的作用下与氧化液6发生反应，将NO氧化成NO2。由于氧化槽12和吸收槽14一体化成型，两个槽体合为一个大的整体结构，中间有隔板分开。NO2通过尾气连接通道13从氧化槽12的顶部流入吸收槽14内部的下端，第二喷淋装置16向下喷洒吸收液8，吸收液8与从氧化槽 12引入过来的NO2反应并吸收，其他气体从尾气出气口15流出，完成整个净化过程。其中，氧化液6为亚氯酸钠溶液，吸收液为亚硫酸钠溶液，当然其他有相同作用的溶液也可用于本发明实施例的技术方案。第一喷淋装置11和第二喷淋装置16均为喷头，固定安装在在氧化槽12和吸收槽14的顶部且朝下。
上述实施例提供的氮氧化物净化装置，通过将汽车尾气引入氧化槽，再催化剂的作用下通过氧化液将尾气先进行氧化处理，再通过吸收槽对氮氧化物进行吸收处理，整个装置管路不易堵塞，尾气净化效果好，对环境保护具有重要的意义，并且通过将氧化槽与吸收槽一体化成型，使得整个装置的结构更加紧凑，便于装配。
基于上述各实施例的内容，如图1所示，氧化槽6顶部铺设第一除雾装置10，第一除雾装置10将所述第一喷淋装置11的管道包围，第一喷淋装置11的喷头在第一除雾装置10的下方；吸收槽14顶部铺设第二除雾装置18，第二除雾装置18将第二喷淋装置16的管道包围，第二喷淋装置16的喷头在第二除雾装置18的下方。
具体地，为了去除尾气中的水雾，增强净化效果，在氧化槽12和吸收槽14的顶部分别设有第一除雾装置10和第二除雾装置18，第一除雾装置10与氧化槽12、第二除雾装置18与吸收槽14的顶部横截面尺寸匹配，铺满整个顶部截面，用于增强除雾效果。第一喷淋装置11 和第二喷淋装置16的喷头处于除雾装置的下方，避免在喷洒氧化液6 和吸收液8时洒在除雾装置上面，影响除雾效果和净化效果。
基于上述各实施例的内容，如图1所示，氧化液6置于氧化槽12 的底部，氧化液6的液位低于尾气进气口1，吸收液8置于吸收槽14 的底部，吸收液8的液位低于尾气连接通道13在吸收槽14内的入口高度。氧化液6的管道上设有第一循环泵9，第一循环泵9固定连接在氧化槽12的侧壁，吸收液8的管道上设有第二循环泵17，第二循环泵 17固定连接在吸收槽14的侧壁。
具体地，将氧化液6置于氧化槽12的底部，吸收液8置于吸收槽 14的底部，有利于对喷洒后的氧化剂6和吸收液8进行回收，同时减少外部储存反应液的装置便于安装。并且能够通过第一循环泵9将氧化液6循环输送至第一喷淋装置11，第二循环泵17将吸收液8循环输送至第二喷淋装置16，节约净化成本。当然，第一喷淋装置11通过管路与第一循环泵9连接，第一循环泵9再通过管路与氧化槽12底部的氧化液6连接；第二喷淋装置16通过管路与第二循环泵17连接，第二循环泵17再通过管路与吸收槽14底部的吸收液6连接。
基于上述各实施例的内容，如图1所示，氧化槽12和吸收槽14 的底端均设有温控单元5。温控单元5可以随时监控氧化液6和吸收液 8的温度，温控单元5包括温度感应器、加热棒和温度控制器，在冬季温度较低时，若氧化液6和吸收液8结冰，在启动机车时，温控单元5 会自动加热，将凝固的氧化液6和吸收液8液化。
基于上述各实施例的内容，如图1所示，催化单元2为附有催化剂的陶瓷球，陶瓷球通过网板3固定在氧化槽12的内壁。催化单元选用附有催化剂的陶瓷球，催化剂选用硝酸铜，陶瓷球个体较小，通过两层网板3将陶瓷球夹在中间，当第一喷淋装置喷洒雾化的细小氧化液6的液滴时，会均匀覆盖在陶瓷球上，尾气通过催化单元2时在附有催化剂的陶瓷球作用下与氧化液6发生反应，将NO氧化成NO2。
基于上述各实施例的内容，如图1所示，氧化槽12和吸收槽14 的底部还设有放液口4，氧化槽12和吸收槽14的侧边下端还设有加注口7。通过设置加注口和放液口4，可以根据实际反应情况、氧化液6 和吸收液8的剩余量等及时补充和更新反应溶液，保证净化效果。
基于上述各实施例的内容，所述氮氧化物净化方法包括：S1，由尾气进气口引入的尾气，第一喷淋装置将氧化液喷洒在整个催化单元上，尾气与催化单元接触并与氧化液反应，将尾气中的NO氧化生成 NO2；S2，NO2通过尾气连接通道进入吸收槽，第二喷淋装置喷洒的吸收液与NO2反应；S3，经过氧化槽和吸收槽处理后的尾气由尾气出气口排除。氮氧化物的净化方法基于上述实施例的氮氧化物净化装置来实现，为了对尾气中氮氧化物进行净化，将尾气引入本实施例的净化装置中，增强净化效果，并且装置中不使用尿素作为反应溶液。第一喷淋装置11将氧化液6喷洒到氧化槽12内部固定设置的催化单元2 上，覆盖整个催化单元2。需要处理的尾气从尾气进气口1引入氧化槽 12内的下部，由于尾气的密度比空气小，尾气会向上流动并经过催化单元2，在催化剂的作用下与氧化液6发生反应，将NO氧化成NO2。由于氧化槽12和吸收槽14一体化成型，两个槽体合为一个大的整体结构，中间有隔板分开。NO2通过尾气连接通道13从氧化槽12的顶部流入吸收槽14内部的下端，第二喷淋装置16向下喷洒吸收液8，吸收液8与从氧化槽12引入过来的NO2反应并吸收，其他气体从尾气出气口15流出，完成整个净化过程。其中，氧化液6为亚氯酸钠溶液，吸收液为亚硫酸钠溶液，当然其他有相同作用的溶液也可用于本发明实施例的技术方案。第一喷淋装置11和第二喷淋装置16均为喷头，固定安装在在氧化槽12和吸收槽14的顶部且朝下。关于方法实施例的内容具体参见装置实施例的内容，此处不再详细赘述。
本发明提供的一种氮氧化物净化装置及方法，通过将汽车尾气引入氧化槽，再催化剂的作用下通过氧化液将尾气先进行氧化处理，再通过吸收槽对氮氧化物进行吸收处理，整个装置管路不易堵塞，尾气净化效果好，对环境保护具有重要的意义，并且通过将氧化槽与吸收槽一体化成型，使得整个装置的结构更加紧凑，便于装配。
最后，本发明中的装置及方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氮氧化物净化装置，其特征在于，包括：氧化槽和吸收槽，所述氧化槽的侧边下端设置有尾气进气口，所述尾气进气口的上方设有催化单元，所述催化单元覆盖整个氧化槽的横截面并与所述氧化槽的内壁固定连接，所述氧化槽的顶部设有第一喷淋装置，所述第一喷淋装置与氧化液的管道连接，所述吸收槽的顶部设有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置与吸收液的管道连接，所述氧化槽和所述吸收槽一体化成型，所述氧化槽的顶部与所述吸收槽内的下端通过尾气连接通道连通，所述吸收槽的上部设有尾气出气口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氧化槽顶部铺设第一除雾装置，所述第一除雾装置将所述第一喷淋装置的管道包围，所述第一喷淋装置的喷头在所述第一除雾装置的下方；所述吸收槽顶部铺设第二除雾装置，所述第二除雾装置将所述第二喷淋装置的管道包围，所述第二喷淋装置的喷头在所述第二除雾装置的下方。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述氧化液置于所述氧化槽的底部，所述氧化液的液位低于所述尾气进气口，所述吸收液置于所述吸收槽的底部，所述吸收液的液位低于所述尾气连接通道在所述吸收槽内的入口高度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述氧化液的管道上设有第一循环泵，所述第一循环泵固定连接在所述氧化槽的侧壁，所述吸收液的管道上设有第二循环泵，所述第二循环泵固定连接在所述吸收槽的侧壁。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述氧化槽和所述吸收槽的底端均设有温控单元。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述催化单元为附有催化剂的陶瓷球，所述陶瓷球通过网板固定在所述氧化槽内壁。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述氧化槽和所述吸收槽的底部设有放液口，所述氧化槽和所述吸收槽的侧边下端设有加注口。
8.一种使用权利要求1-7中任一项所述氮氧化物净化装置的方法，其特征在于，包括：
S1，由尾气进气口引入的尾气，第一喷淋装置将氧化液喷洒在整个催化单元上，尾气与催化单元接触并与氧化液反应，将尾气中的NO氧化生成NO2；
S2，NO2通过尾气连接通道进入吸收槽，第二喷淋装置喷洒的吸收液与NO2反应；
S3，经过处理后的尾气由尾气出气口排出。
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