CN111760450A - 一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，该装置的进气箱体内设有气流分布板，高压电极由多条放电线按一定间距固定在一个金属框架上组成，介质板紧邻高压电极两侧，高压电极与底部接地板之间由绝缘介质条隔开，反应区接地极板和介质板与底部接地板直接接触，等离子协同催化剂反应区由多个等离子协同催化剂反应通道与底部接地板、底部绝缘介质隔板、催化剂固定网以及加固框架组成，催化剂固定网安装在等离子协同催化剂反应区的进气端及出气端，底部绝缘介质隔板布置在底部接地板的下方将整个等离子协同催化剂反应区与壳体底部隔开。采用本发明增加了等离子体与烟气的反应时间，等离子体与催化剂协同作用有利于提高烟气脱硝效率。

Description

一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置
技术领域
本发明涉及烟气净化设备技术领域，尤其是一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置。
背景技术
随着全球工业化的脚步加快，大气污染的问题也严重危害着人类的健康，氮氧化物(NOx)是一种主要的大气污染物，汽车、化工厂、电厂以大型船舶等排放的尾气都会夹带大量的氮氧化物；因此，高效脱出烟气中的氮氧化物对环境及人类的安全尤为重要。传统的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，这两种脱硝方法已经暴露出了很多的弊端，选择性催化还原法(SCR)催化剂对温度的要求苛刻，烟气中的飞灰与硫等元素会使催化剂中毒，运行费用高；选择性非催化还原法(SNCR)脱硝效率低，处理后的烟气达不到直接排放标准。因此，开发一种新的烟气脱硝技术迫在眉睫，新的烟气净化技术将会对烟气脱硝领域产生革命性的影响。
等离子体是物质的第四种形态，它是由气体电离后产生的电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、气体分子等)组成的物质，也被称作“电浆”。等离子体具有以下特点：粒子动能大；受电场、磁场的影响及控制；正负带电粒子同时存在且数量相同，宏观上呈电中性；烟气中的各种气体分子能在等离子体中被活化为自由基，烟气中的NOx在自由基的作用下更容易被脱除。相对于传统脱硝技术而言，等离子体协同催化脱硝技术具有以下优点：投资小；催化剂不易中毒，催化剂寿命长；工艺过程为干式；不产生二次污染。该技术具有良好的应用前景，是一种高效、清洁、经济、实用的烟气脱硝技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，此装置将催化剂与等离子体协同用于烟气脱硝，解决传统烟气脱硝技术温度要求苛刻以及运行投资大等问题，提高脱硝效率同时降低了经济投入。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，该装置的进气箱体内设有气流分布板，进气箱体大端和出气箱大端均与壳体焊接，等离子协同催化剂反应区由多个等离子协同催化剂反应通道与底部接地板、底部绝缘介质隔板、催化剂固定网以及加固框架组成，高压电极与底部接地板留有一定间隙，该间隙中填充绝缘介质条，反应区接地极板与介质板在高压电极的同侧，且反应区接地极板与介质板存在一定的间隔，反应区接地极板、介质板、加固框架与底部接地板直接接触，反应区接地极板、介质板利用设置在底部接地板表面及加固框架上端下表面的小型支架进行固定，催化剂固定网安装在等离子协同催化剂反应区的进气端及出气端，且与反应区接地极板直接接触，高压电极、反应区接地极板、介质板和催化剂填充层构成的区域为等离子协同催化剂反应通道，底部绝缘介质隔板布置在底部接地板的下方将整个等离子协同催化剂反应区与壳体底部隔开。
所述介质板、反应区接地极板均为矩形板，除厚度外，其余尺寸相同，且均略大于高压电极尺寸。
所述小型支架是由两个“L”型直角钢段对称布置而成，可用螺丝固定在反应区接地极板或加固框架上。反应区接地极板及加固框用以固定小型支架处按一定间隔设置固定孔，可通过选择不同的固定孔，调节反应区接地极板、介质板之间的距离。
所述底部接地板及加固框架上端按一定间距设置固定孔，通过选择不同的固定孔，调节反应区接地极板、介质板之间的距离。
所述催化剂固定网的材质为陶瓷，网孔大小为1～4mm，尺寸与等离子协同催化剂反应区进、出气端尺寸相似，且仍有一定的裕度，在催化剂固定网的两侧具有直角转角，利用两侧的直角转角可将催化剂固定网扣在反应区接地极板和高压电极上以便将其固定，在等离子协同催化剂反应区的进气段、出气端均设有催化剂固定网。
所述加固框架由一定厚度的角钢或矩形钢管焊接而成，整体呈“倒U”形。
进气箱体、出气箱均设计成棱台状。
所述介质板、绝缘介质条、底部绝缘介质板材质为陶瓷、玻璃或云母中的一种。
所述壳体内壁喷涂有耐高温陶瓷绝缘涂料的绝缘涂层。
所述壳体上方设有孔径一定的高压电极引线连通口，壳体左侧靠近底部接地板处设有反应区接地极板引线连通口，绝缘子分别设置在两个引线连通口中。
所述高压电极由多条规格相同的放电线按一定间距固定在一个金属框架上或固定在两根金属横杆之间而组成，固定方式可为焊接或利用螺丝固定。
所述高压电极与反应区接地极板按“反应区接地极板-高压电极-反应区接地极板-高压电极”方式交错设置，并确保最外侧的两个电极均为反应区接地极板，所述介质板紧邻高压电极两侧，介质板、反应区接地极板均为矩形板，除厚度外，长度、宽度均相同且均略大于高压电极尺寸，从而将有效电场区限制在相邻两个反应区接地极板间的矩形空间的中部位置。
所述高压电极、反应区接地极板均通过相应的金属引线与外部高压电源连接。
所述绝缘子为中空棒状，材质可为陶瓷，玻璃等，用以铺设引线从而实现高压电极和反应区接地极板与外部高压电源的连接，同时确保引线不直接接触壳体。
所述催化剂填充层中，催化剂可采用铜、铈、锰、镍、钨、钒、铁等金属、贵金属或者过渡金属的氧化物负载在粒径为5-20mm的二氧化钛、氧化铝、分子筛以及金属有机骨架上。
所述高压电极、反应区接地极板及底部接地板均为金属材质。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、进气箱体设计为棱台形，且其内部安装有气流分布板，有利于减缓气体流速，同时使气流均匀分布。
2、采用线板式结构，增大了反应器区中的有效容积，有利于控制装置的体积。
3、采用线板式结构，通过调整小型支架的位置或改变线电极的有效长度，能够改变电场区的有关参数，从而适用于不同气体流量的烟气。
附图说明
图1为本发明所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的结构示意图。
图2为本发明所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的等离子协同催化剂反应区截面示意图。
图3为本发明所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的单个等离子协同催化剂反应通道示意图。
图4为本发明所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的小型支架按气流垂直方向设置的示意图。
图5为本发明所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的小型支架按气流平行方向设置的示意图。
图中标记为：进气箱体1、等离子协同催化剂反应区2、壳体3、出气箱4、绝缘子5、气流分布板6、高压电极2-1、介质板2-2、反应区接地极板2-3、催化剂填充层2-4、底部接地板2-5、底部绝缘介质隔板2-6、催化剂固定网2-7、加固框架2-8、小型支架2-9。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至图5所示，本发明所述一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，包括进气箱体1，等离子协同催化剂反应区2、壳体3、出气箱4以及绝缘子5。具体结构和连接关系为：
所述进气箱体1内设有气流分布板6，气流分布板6焊接在进气箱体1内部，所述进气箱体1大端和出气箱4大端均与壳体3焊接，所述等离子协同催化剂反应区2由多个等离子协同催化剂反应通道与底部接地板2-5、底部绝缘介质隔板2-6、催化剂固定网2-7以及加固框架2-8组成；单个等离子协同催化剂反应通道包括高压电极2-1、介质板2-2反应区接地极板2-3、催化剂填充层2-4。所述高压电极2-1与底部接地板2-5留有一定间隙，该间隙中填充绝缘介质条将二者隔开，所述反应区接地极板2-3与介质板2-2在高压电极2-1的同侧，且反应区接地极板2-3与介质板2-2存在一定的间隔，该间隔即为催化剂填充层2-4，反应区接地极板2-3、介质板2-2利用设置在底部接地板2-5表面及加固框架2-8上端下表面的小型支架2-9进行固定，小型支架2-9与加固框架2-8和接地极板之间可用螺丝固定，并可通过调节其不同的固定位置以调节反应区接地极板2-3与介质板2-2的距离。催化剂固定网2-7安装在等离子协同催化剂反应区2的进气端及出气端，催化剂固定网2-7的两侧具有直角转角，利用其两侧的直角转角可将催化剂固定网2-7扣在反应区接地极板2-3和高压电极2-1上将其固定；底部绝缘介质隔板2-6水平放置在底部接地板2-5的下方将整个等离子协同催化剂反应区与壳体3底部隔开，壳体3上方设有孔径一定的高压电极引线连通口，壳体3左侧靠近底部接地板2-5处设有反应区接地极板2-3引线连通口，绝缘子5分别设置在两个引线连通口中。
参见附图3，单个等离子协同催化剂反应通道由高压电极2-1、介质板2-2、反应区接地极板2-3和催化剂填充层2-4构成；其中高压电极2-1、反应区接地极板2-3均通过相应的引线及绝缘子5与外部高压电源连接，整个等离子协同催化剂反应区再通过底部接地板2-5下方的底部绝缘介质隔板2-6与壳体3隔开，壳体3的内壁均喷涂有绝缘涂料。
参见附图4～5，通过在底部接地板2-5及接地极加固框架2-8上设置小型支架2-9，从而固定介质板2-2和反应区接地极板2-3。
工作原理及过程：
工作原理：气体在高压电的作用下放电形成等离子体，等离子体中包含了大量的高能电子和离子，含有氮氧化物的烟气经过等离子体时，烟气中的各种气体分子就会受到高能电子的激发进而发生电离，因此产生大量自由基以及活性粒子，自由基和活性粒子在极短的时间内与烟气中的氮氧化物发生反应，生成物易于分离的物质。在有催化剂协同的情况下，等离子体中的高能电子轰击催化剂的表面，颗粒催化剂的表面由此被极化，在其表面形成更强的场强区，被催化剂吸附的氮氧化物以及烟气中的氮氧化物在等离子体与催化剂的协同作用下剧烈反应，进而被脱除。
工作过程：装有催化剂的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置连接高压电源后，含有氮氧化物的烟气从线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置的进气箱体1进入，首先经过进气箱体1内的气流分布板6分流，再进入等离子协同催化剂反应区2，在等离子体与催化剂的协同作用下，烟气中的氮氧化物与各种自由基迅速反应，反应完成后的净化烟气从出气箱4排出。

Claims (10)

1.一种线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：该装置的进气箱体内设有气流分布板，进气箱体大端和出气箱大端均与壳体焊接，等离子协同催化剂反应区由多个等离子协同催化剂反应通道与底部接地板、底部绝缘介质隔板、催化剂固定网以及加固框架组成，等离子协同催化剂反应通道为由高压电极、反应区接地极板、介质板和催化剂填充层构成的区域，高压电极与底部接地板留有一定间隙，该间隙中填充绝缘介质条，反应区接地极板与介质板在高压电极的同侧，且反应区接地极板与介质板存在一定的间隔，反应区接地极板、介质板、加固框架与底部接地板直接接触，反应区接地极板、介质板利用设置在底部接地板表面及加固框架上端下表面的小型支架进行固定，催化剂固定网安装在等离子协同催化剂反应区的进气端及出气端，且与反应区接地极板直接接触，底部绝缘介质隔板布置在底部接地板的下方将整个等离子协同催化剂反应区与壳体底部隔开。
2.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述介质板、反应区接地极板均为矩形板，除厚度外，其余尺寸相同，且均略大于高压电极尺寸。
3.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述小型支架是由两个“L”型直角钢段对称布置而成，用螺丝固定在反应区接地极板或加固框架上。
4.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述底部接地板及加固框架上端按一定间距设置固定孔，通过选择不同的固定孔，调节反应区接地极板、介质板之间的距离。
5.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述催化剂固定网的尺寸与等离子协同催化剂反应区进、出气端尺寸相似且略大于等离子协同催化剂反应区截面尺寸，且催化剂固定网两侧具有直角转角，材质为陶瓷。
6.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述加固框架由一定厚度的角钢或矩形钢管焊接而成，整体呈“倒U”形。
7.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：进气箱体、出气箱均设计成棱台状。
8.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述介质板、绝缘介质条、底部绝缘介质板材质为陶瓷、玻璃或云母中的一种。
9.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述壳体内壁喷涂有耐高温陶瓷绝缘涂料的绝缘涂层。
10.根据权利要求1所述的线板式介质阻挡放电协同催化脱硝装置，其特征在于：所述壳体上方设有孔径一定的高压电极引线连通口，壳体左侧靠近底部接地板处设有反应区接地极板引线连通口，绝缘子分别设置在两个引线连通口中。
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