CN117815892A - 一种氮氧化物净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氮氧化物净化还原技术领域，具体地说就是一种氮氧化物净化装置，包括净化装置主体，所述净化装置主体包括石英玻璃管、催化剂载体导电固定螺杆和铈基多元元素催化剂载体，所述催化剂载体导电固定螺杆固定于石英玻璃管的轴心方向，所述铈基多元元素催化剂载体设置于催化剂载体导电固定螺杆与石英玻璃管之间，本发明制造成本低，运行成本少，能够取代氨催化还原技术SCR，NSCR技术，或大量减少氨液投放，避免氨气逃逸与二次污染问题，有效提升工业燃烧所产生的氮氧化物的净化效率，并能补充汽车尾气三元催化器效果的不足，降低能耗，提升设备使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氮氧化物净化还原技术领域，具体地说就是一种氮氧化物净化装置。
背景技术
氮氧化物是工业加工生产中使用燃料锅炉与汽车交通运行所排放的主要大气污染物之一。排入大气中的氮氧化物除了形成酸雨，还会形成光化学烟雾，直接危害人类身体健康。目前，主要采用SCR系统对燃气喷射氨水的方式实现氮氧化物处理，这种方案在处理过程中，氨气与喷射氨水的接触效率较低，容易产生氨气逃逸的问题造成次生污染，导致对氮氧化物的转化和净化率较低。因此，设计一种氮氧化物净化装置，使氮氧化物与催化转化装置充分接触，提高氮氧化物的转化效率十分必要。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种氮氧化物净化装置。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种氮氧化物净化装置，包括净化装置主体，所述净化装置主体包括石英玻璃管、催化剂载体导电固定螺杆和铈基多元元素催化剂载体，所述催化剂载体导电固定螺杆固定于石英玻璃管的轴心方向，所述铈基多元元素催化剂载体设置于催化剂载体导电固定螺杆与石英玻璃管之间，所述石英玻璃管的外部设有304材质负极电网，所述催化剂载体导电固定螺杆的下部连接有铸嵌式铈钨正极放电针组，所述304材质负极电网与催化剂载体导电固定螺杆之间连接有非平衡等离子高频脉冲放电器。
作为优化，所述铈基多元元素催化剂载体的上端设有固定端头，催化剂载体导电固定螺杆的上端与固定端头连接，所述铸嵌式铈钨正极放电针组贴合于铈基多元元素催化剂载体的下端接触。
作为优化，所述非平衡等离子高频脉冲放电器设置于净化装置主体的外部。
作为优化，所述石英玻璃管的长度大于所述304材质负极电网的长度，所述石英玻璃管的两端连接有固定法兰。
作为优化，所述铈基多元元素催化剂载体为泡沫陶瓷片和蜂窝陶瓷类中的一种或多种，所述铈基多元元素催化剂载体内部填充有如下重量分数的物质：
15份的氧化铈粉、0.5-1份的铑炭粉、0.5-1份的铂炭粉、2-3份的钯炭粉、8000目电气石粉10-15份、10-15份的8000目石墨粉和62-50份的无机胶调和剂；
所述无机胶调和剂包括粘合剂和水，粘合剂和水的比例为1：1-1.5，所述粘合剂包括硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钇溶胶、钛溶胶、硅酸盐、磷酸盐无机胶中的一种或多种。
作为优化，所述石英玻璃管的厚度为3mm，所述石英玻璃管的纯度为99%，所述304材质负极电网贴合于石英玻璃管的外壁设置。
作为优化，所述催化剂载体导电固定螺杆连接非平衡等离子发生器的正极，304负极电网与非平衡等离子发生器的负极连接。
304材质负极电网罩贴在石英玻璃管的外部，即能够形成负极电网，也可起到强度保护网的作用，保障石英玻璃管的使用寿命。
作为优化，所述非平衡等离子高频脉冲放电器为窄路脉冲高频放电器，放电电压为20KV。
作为优化，所述石英玻璃管的下端为进气端，石英玻璃管的上端为出气端。
作为优化，包括如下使用步骤：
含有高浓度NOx的烟气经脱硫除尘处理后，经净化装置主体的下端进入；
含有高浓度NOx的烟气经铸嵌式铈钨正极放电针组的放电区域时，受非平衡等离子高频脉冲放电器输入的20KV脉冲电流输入做功，产生尖端放电效应，通过脉冲电子雪崩原理将NOx电离；
电离后的NOx中的氧元素和氮元素进入铈基多元元素载体中，催化剂载体导电固定螺杆将非平衡等离子高频脉冲放大器的20KV脉冲电离放大，在铈基多元元素载体中填充物的压电超导效应作用下，激活铈基多元元素载体中的铈、钯、铂和铑元素，将电离后的氮氧化物活化还原。
催化剂载体导电固定螺杆连接非平衡等离子高频脉冲放电器，将非平衡等离子高频脉冲放电器输入的电流导出给铸嵌式铈钨正极放电针组，使其形成辉光放电做功，同时也将电流输出给铈基多元元素催化剂载体使其形成导电堆，电子脉冲流源源不断的竖向304材质负极电网，但由于受到石英玻璃管的圈劫阻断，形成阻挡放电效应。
本方案的有益效果是，一种氮氧化物净化装置，具有以下有益之处：
本申请通过铸嵌式铈钨正极放电针组放电，受非平衡等离子高频脉冲放电器输入的脉冲电流输入做功，产生尖端放电效应，通过脉冲电子雪崩原理将NOx电离，氧、氮分离，进入铈基多元元素催化剂载体中，由于铈基多元元素催化剂载体中浸泡置换有稀土元素纳米氧化铈与贵金属元素钯、铂、铑纳米炭粉，及具有热压电效应的电气石纳米粉、导电元素纳米石墨粉，具有良好的压电超导效应，再由催化剂载体导电固定螺杆将非平衡等离子高频脉冲放电器输入的脉冲电流放大，并激活铈、钯、铂与铑元素，将电离后氮氧化物活化，使其还原；
由于设置有石英玻璃管与外罩的304材质负极电网，铸嵌式铈钨正极放电针组所释放的脉冲高频电流、电子被石英玻璃管阻挡，形成介质阻挡放电效应，能够更有效的将进入经过的氮氧化物电离，并形成筒型电子堆，充分提高铈基多元元素催化剂载体的元素激活效应，使NOx还原效率达到70-95%；
本发明制造成本低，运行成本少，能够取代氨催化还原技术SCR，NSCR技术，或大量减少氨液投放，避免氨气逃逸与二次污染问题，有效提升工业燃烧所产生的氮氧化物的净化效率，并能补充汽车尾气三元催化器效果的不足，降低能耗，提升设备使用寿命。
附图说明
附图1为本发明净化装置主体的纵向剖切结构示意图。
附图2为本发明净化装置主体的横向剖切结构示意图。
其中，1、净化装置主体，2、铸嵌式铈钨正极放电针组，3、铈基多元元素催化剂载体，4、石英玻璃管，5、304材质负极电网，6、催化剂载体导电固定螺杆，7、固定法兰，8、非平衡等离子高频脉冲放电器。
具体实施方式
如图1所示，一种氮氧化物净化装置，包括净化装置主体1，所述净化装置主体1包括石英玻璃管4、催化剂载体导电固定螺杆6和铈基多元元素催化剂载体3，所述催化剂载体导电固定螺杆6固定于石英玻璃管4的轴心方向，所述铈基多元元素催化剂载体3设置于催化剂载体导电固定螺杆6与石英玻璃管4之间，所述石英玻璃管4的外部设有304材质负极电网5，所述催化剂载体导电固定螺杆6的下部连接有铸嵌式铈钨正极放电针组2，所述304材质负极电网5与催化剂载体导电固定螺杆6之间连接有非平衡等离子高频脉冲放电器8。
如图1所示，所述铈基多元元素催化剂载体3的上端设有固定端头，催化剂载体导电固定螺杆6的上端与固定端头连接，所述铸嵌式铈钨正极放电针组2贴合于铈基多元元素催化剂载体3的下端接触。
如图1所示，所述非平衡等离子高频脉冲放电器8设置于净化装置主体1的外部。
如图1所示，所述石英玻璃管4的长度大于所述304材质负极电网5的长度，所述适应玻璃管的两端连接有固定法兰7。
所述石英玻璃管4的厚度为3mm，所述石英玻璃管4的纯度为99%，所述304材质负极电网5贴合于石英玻璃管4的外壁设置。
304材质负极电网5罩贴在石英玻璃管4的外部，即能够形成负极电网，也可起到强度保护网的作用，保障石英玻璃管4的使用寿命。
如图1、2所示，所述催化剂载体导电固定螺杆6连接非平衡等离子发生器的正极，304负极电网与非平衡等离子发生器的负极连接。
所述非平衡等离子高频脉冲放电器8为窄路脉冲高频放电器，放电压为20KV。
所述石英玻璃管4的下端为进气端，石英玻璃管4的上端为出气端。
催化剂载体导电固定螺杆6连接非平衡等离子高频脉冲放电器8，将非平衡等离子高频脉冲放电器8输入的电流导出给铸嵌式铈钨正极放电针组2，使其形成辉光放电做功，同时也将电流输出给铈基多元元素催化剂载体3使其形成导电堆，电子脉冲流源源不断的竖向304材质负极电网5，但由于受到石英玻璃管4的圈劫阻断，形成阻挡放电效应。
本发明催化装置主要采用方法为“非平衡等离子脉冲高频放电激活”，其中的:铑(Rh)，铂(Pt)，钯(Pd)元素具有抗老化、受热或高电压脉冲后激活活化特性，通过非平衡等离子高频脉冲放电将烟气中CO，NOx等“亚稳态”有害气体电子轰击，使其电离“裂解”，让具有热、压释电性催化剂成分电气石“SehOr”受高压电压与烟气中热影响，形成热压释电放射状态，将稀土元素催化剂激活，形成整体非平衡离子放射反应体，同时受稀土贵金属元素与负离子放射矿物原料(Ce)(SehOr)催化、重整，使烟气中水分子电解，生成OH-与水合羟基离子H3O2-。
其具体过程如下：(Ce)与(SehOr）催化剂在受到外部能量波动下，如:温度、电压、光等微小作用下即能引起负离子晶体之间的高达1.0x106eV静电电势差，从而形成高电压电场，使烟气增大电离效应，被电离电子通过Ce与SehOr结晶粉末两端所具有的永久正、负极性与烟气中的水分子产生瞬间放电电离效应，将水分子电离解为H+和OH-。H+与Ce与Sehor释放出的电子结合被中和成H原子，而OH-与其他水分子结合，生成羟基负离子“H3O-2”。由此，使催化剂表面具有催化活性、还原性、吸附重整释放性等特性，同时受轰击的烟气由于是亚稳定态，其有害物质CO，NO，NOx被裂解分离，并受Rh，Pt，Pd催化剂激活活化，同时C受催化剂催化活化，转换成NOx，而裂解电离后烟气中的O与O结合，N与N结合完成还原过程。
实施例1：
所述铈基多元元素催化剂载体3为泡沫陶瓷片和蜂窝陶瓷类中的一种或多种，所述铈基多元元素催化剂载体3内部填充有如下重量分数的物质：
15份的氧化铈粉、0.5份的铑炭粉、0.5份的铂炭粉、2份的钯炭粉、8000目电气石粉10份、10份的8000目石墨粉和50份的无机胶调和剂；
所述无机胶调和剂包括粘合剂和水，粘合剂和水的比例为1：1，所述粘合剂包括锆溶胶、钇溶胶、磷酸盐无机胶的混合。
实施例2：
所述铈基多元元素催化剂载体3为泡沫陶瓷片和蜂窝陶瓷类中的一种或多种，所述铈基多元元素催化剂载体3内部填充有如下重量分数的物质：
15份的氧化铈粉、1份的铑炭粉、1份的铂炭粉、3份的钯炭粉、8000目电气石粉15份、15份的8000目石墨粉和62份的无机胶调和剂；
所述无机胶调和剂包括粘合剂和水，粘合剂和水的比例为1：1.5，所述粘合剂包括硅溶胶和铝溶胶的混合。
实施例3：
所述铈基多元元素催化剂载体3为泡沫陶瓷片和蜂窝陶瓷类中的一种或多种，所述铈基多元元素催化剂载体3内部填充有如下重量分数的物质：
15份的氧化铈粉、0.8份的铑炭粉、0.8份的铂炭粉、2.5份的钯炭粉、8000目电气石粉13份、13份的8000目石墨粉和56份的无机胶调和剂；
所述无机胶调和剂包括粘合剂和水，粘合剂和水的比例为1：1.3，所述粘合剂包括硅酸盐。
将实施例1-3按照如下使用步骤进行NOx废气处理试验，具体步骤如下：
含有高浓度NOx的烟气经脱硫除尘处理后，经净化装置主体1的下端进入；
含有高浓度NOx的烟气经铸嵌式铈钨正极放电针组2的放电区域时，受非平衡等离子高频脉冲放电器8输入的20KV脉冲电流输入做功，产生尖端放电效应，通过脉冲电子雪崩原理将NOx电离；
电离后的NOx中的氧元素和氮元素进入铈基多元元素载体中，催化剂载体导电固定螺杆6将非平衡等离子高频脉冲放大器的20KV脉冲电离放大，在铈基多元元素载体中填充物的压电超导效应作用下，激活铈基多元元素载体中的铈、钯、铂和铑元素，将电离后的氮氧化物活化还原。
选用NOx含量为280ppm的废气作为试验对象，采用实施例1-3的产品经上述步骤处理，试验时控制废气流速在0.8-1.2m/s，温度控制在170-200℃，分别采用实施例1-3的产品进行催化净化，通过对经过净化后的废气进行含量分析，实施例1产品能够分解98.5%的NOx废气，实施例2产品能够分解99.2%的NOx废气，实施例1产品能够分解99.5%的NOx废气，故而本发明产品能够高效净化废气，提升氮氧化物的净化比率。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种氮氧化物净化装置且任何相应技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种氮氧化物净化装置，包括净化装置主体(1)，其特征在于：所述净化装置主体(1)包括石英玻璃管(4)、催化剂载体导电固定螺杆(6)和铈基多元元素催化剂载体(3)，所述催化剂载体导电固定螺杆(6)固定于石英玻璃管(4)的轴心方向，所述铈基多元元素催化剂载体(3)设置于催化剂载体导电固定螺杆(6)与石英玻璃管(4)之间，所述石英玻璃管(4)的外部设有304材质负极电网(5)，所述催化剂载体导电固定螺杆(6)的下部连接有铸嵌式铈钨正极放电针组(2)，所述304材质负极电网(5)与催化剂载体导电固定螺杆(6)之间连接有非平衡等离子高频脉冲放电器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述铈基多元元素催化剂载体(3)的上端设有固定端头，催化剂载体导电固定螺杆(6)的上端与固定端头连接，所述铸嵌式铈钨正极放电针组(2)贴合于铈基多元元素催化剂载体(3)的下端接触。
3.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述非平衡等离子高频脉冲放电器(8)设置于净化装置主体(1)的外部。
4.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述石英玻璃管(4)的长度大于所述304材质负极电网(5)的长度，所述适应玻璃管的两端连接有固定法兰(7)。
5.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述铈基多元元素催化剂载体(3)为泡沫陶瓷片和蜂窝陶瓷类中的一种或多种，所述铈基多元元素催化剂载体(3)内部填充有如下重量分数的物质：
15份的氧化铈粉、0.5-1份的铑炭粉、0.5-1份的铂炭粉、2-3份的钯炭粉、8000目电气石粉10-15份、10-15份的8000目石墨粉和62-50份的无机胶调和剂；
所述无机胶调和剂包括粘合剂和水，粘合剂和水的比例为1：1-1.5，所述粘合剂包括硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶、钇溶胶、钛溶胶、硅酸盐、磷酸盐无机胶中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述石英玻璃管(4)的厚度为3mm，所述石英玻璃管(4)的纯度为99%，所述304材质负极电网(5)贴合于石英玻璃管(4)的外壁设置。
7.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述催化剂载体导电固定螺杆(6)连接非平衡等离子发生器的正极，304负极电网与非平衡等离子发生器的负极连接。
8.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述非平衡等离子高频脉冲放电器(8)为窄路脉冲高频放电器，放电压为20KV。
9.根据权利要求1所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：所述石英玻璃管(4)的下端为进气端，石英玻璃管(4)的上端为出气端。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种氮氧化物净化装置，其特征在于：包括如下使用步骤：
含有高浓度NOx的烟气经脱硫除尘处理后，经净化装置主体(1)的下端进入；
含有高浓度NOx的烟气经铸嵌式铈钨正极放电针组(2)的放电区域时，受非平衡等离子高频脉冲放电器(8)输入的20KV脉冲电流输入做功，产生尖端放电效应，通过脉冲电子雪崩原理将NOx电离；
电离后的NOx中的氧元素和氮元素进入铈基多元元素载体中，催化剂载体导电固定螺杆(6)将非平衡等离子高频脉冲放大器的20KV脉冲电离放大，在铈基多元元素载体中填充物的压电超导效应作用下，激活铈基多元元素载体中的铈、钯、铂和铑元素，将电离后的氮氧化物活化还原。
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