CN113477076A - 一种电催化脱硝的方法 - Google Patents
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Abstract
一种电催化脱硝的方法，是以电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面区域发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2；对NOx来说发生的是还原的反应，反应条件温和，过程安全；产生的物质是N2，随烟气离开。本发明的有益效果是：(1)电催化脱硝的脱硝催化功能是由电场来实现的，不受温度的限制；(2)采用的电活性物质，只要在电场下，就发生电催化作用，不失活；无需定期更换；(3)采用的电活性物质，来源广，使用期长，大大降低催化活性物质材料成本；(4)电催化脱硝，脱硝效率高，床层厚度低，床层阻力小，投资成本低，适应性强。
Description
技术领域
本发明属于锅炉尾气处理领域。本发明涉及一种电催化除去烟气中NOx的方法，更具体地说，是以选择电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2。对NOx来说发生的是还原的反应，反应条件温和，过程安全；产生的物质是N2，随烟气离开。
背景技术
目前国内外脱硝技术应用最广泛的是中高温SCR脱硝，该法的应用特征是需要合适的温区，但在诸如砖瓦行业、石灰行业，包括钢铁行业的烧结烟气，由于生产工艺的特点，没有应用中高温SCR脱硝需要的温区，该法在这些行业烟气的处理中有三大问题：1）需加热，消耗巨大能源；2）需设置换热等设施，延长了流程，扩大了投资；3）催化剂用量大、损耗大。
发明内容
针对SCR脱硝工艺投资大、运行成本高的缺点，本申请提出一种电催化脱硝的方法，达成脱硝的目的，并达成系统投资少、运行成本低，运行稳定可靠的效果。
一种电催化脱硝的方法，是以电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面区域发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2；对NOx来说发生的是还原的反应，反应条件温和，过程安全；产生的物质是N2，随烟气离开；
所述电活性物质包括四类物质：一类是多孔性吸附性质的物质，典型的是活性碳；二类是具有磁性质的物质，典型的是磁铁矿；三类是合金烧结物，典型的是锰铁烧结矿；四类是复合微电材料，典型的是铁碳；
所述电催化反应是指通入直流电，电压1~60V，发生以下选择性催化反应：
4NH3+6NO=5N2+6H20
或2CO(NH2)2+6NO=5N2+2CO2+4H2O。
本发明体现在以下几点：
(1) 电催化脱硝也是SCR脱硝的一种，同样是以氨（或尿素）为还原剂与NOx反应生成N2，区别是普通SCR脱硝依靠热活化，即需要一定的温度；而本发明的脱硝催化功能是由电场来实现的，是一种常温电催化还原脱硝；普通SCR脱硝的反应温度在300℃左右（低温催化在150℃以上），本发明的电催化反应不受温度的限制。
(2)采用的电活性物质，只要在电场下，就发生电催化作用，不失活；区别于普通SCR脱硝催化剂，随着反应的进行，活性成分发生迁移聚集，催化活性逐步降低，需定期更换；
(3)采用的电活性物质，来源广，使用期长，大大降低催化活性物质材料成本；
(4) 电催化脱硝，脱硝效率高，床层厚度低，床层阻力小，投资成本低，适应性强。
本发明的具体实现过程分为干法电催化脱硝工艺和湿法电催化脱硝工艺。
对于干法脱硝工艺：主要装置是电催化反应器组，一般由多个电催化反应器串并联使用，单个电催化反应器内部往往又设置多层电催化反应层，单电催化反应层由支架、烟气通道、电极和电活性填料组成；一般工艺过程：烟气进入氨水雾化器，在电催化反应器组中单个电催化反应器内穿越电催化反应层，以选择电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面区域发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2；净化烟气汇合后经引风机送烟囱达标排放。
对于湿法脱硝工艺：主要装置是电催化反应塔，一般单塔使用，也可由多个电催化反应塔串并联使用，一般单电催化反应塔内部由下往上设置旋流板层、电催化反应层（往往设置多层，可串可并）、除雾层、穿透液膜层；单电催化反应层由支架、烟气通道、电极和电活性填料组成；一般工艺过程：烟气由引风机送入电催化反应塔，烟气由下往上，在穿越电催化反应层时，以选择电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面区域发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2；烟气经穿透液膜洗涤后净化烟气送烟囱达标排放。
附图说明
附图1是发明实施例1的工艺流程示意图；
附图2是发明实施例2的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
实施例1是干法电催化脱硝过程。
图1中氨水雾化器1，电催化反应器组2，引风机3，烟囱4，还原药剂灌5，雾化泵6，反馈调剂阀7，电催化反应层8，支撑9，气相通道10，气体分布器11，气体收集器12；烟气A，净化烟气B，氨水C。
温度为80℃的烟气A进入氨水雾化器1，混合烟气进入电催化反应器组2，通过引风机3，净化烟气B通过烟囱4达标排放；电催化反应所需还原剂氨水C输送到还原药剂灌5后通过雾化泵6喷入氨水雾化器1；氨水喷入量通过烟气出口NOx测定仪实时反馈，通过反馈调剂阀7控制喷氨量；电催化反应器组2一般由多个电催化反应器串并联组成，其结构一般由电催化反应层8、支撑9、气相通道10、气体分布器11、气体收集器12组成。
电催化反应器是以石墨作电极，通入直流电，电压20V。
实施效果：脱硝率≥90%。
实施例2
实施例2是湿法电催化脱硝过程
图2中脱硝吸收塔1，旋流板2，电催化层3，穿透液膜层4，除雾层5，烟囱6， 洗涤喷淋层7，吸收喷淋层8，吸收循环泵9，洗涤循环泵10；烟气A，净化烟气B，氨水C，洗涤工艺水D。
脱硝吸收塔1设置双循环，从下往上布置有旋流板2、3层电催化层3、穿透液膜层4和除雾层5，设置4层吸收喷淋层8和1层洗涤喷淋层7；烟气A进入脱硝吸收塔1中部，与从上部喷淋下的吸收液逆流接触，塔内含氨的吸收液流经塔内电催化层3，在电活性物质表面发生常温催化反应使NOx生成N2，吸收喷淋层液落入塔底，由吸收循环泵9实现第1循环；脱硝后烟气通过分隔层上气孔进入脱硝吸收塔1上部空间，气相经穿透液膜层4洗去携带的可溶性盐，再经除雾器通过塔顶烟囱达标排放；脱硝吸收塔1上部穿透液膜层4的喷淋液由洗涤喷淋层7喷淋，喷淋液落入分隔层底部，再通过管道回流到塔底部洗涤工艺水池，再通过洗涤循环泵10实现第2循环。
电解是以石墨作电极，通入直流电，电压20V。
实施效果：脱硝率≥90%。
本发明的有益效果是：(1) 电催化脱硝的脱硝催化功能是由电场来实现的，不受温度的限制；(2)采用的电活性物质，只要在电场下，就发生电催化作用，不失活；无需定期更换；(3)采用的电活性物质，来源广，使用期长，大大降低催化活性物质材料成本；(4) 电催化脱硝，脱硝效率高，床层厚度低，床层阻力小，投资成本低，适应性强。
Claims (1)
1.一种电催化脱硝的方法，是以电活性物质作为催化反应介质，在电场作用下在电活性物质表面区域发生电催化反应，以氨或尿素为还原剂使NOx生成N2；对NOx来说发生的是还原的反应，反应条件温和，过程安全；产生的物质是N2，随烟气离开；
所述电活性物质包括四类物质：一类是多孔性吸附性质的物质，典型的是活性碳；二类是具有磁性质的物质，典型的是磁铁矿；三类是合金烧结物，典型的是锰铁烧结矿；四类是复合微电材料，典型的是铁碳；
所述电催化反应是指通入直流电，电压1~60V，发生以下选择性催化反应：
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或2CO(NH2)2+6NO=5N2+2CO2+4H2O。
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