CN210495917U - 一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，包括微波紫外光催化反应器、设置在微波紫外光催化反应器进气口的烟气进气管，以及设置在微波紫外光催化反应器底部出气口的排气管，微波紫外光催化反应器包括壳体、微波源、LEP灯管组件、催化剂网组以及清灰装置。微尘烟气从烟气进气管进入微波紫外光催化反应器，微尘被催化剂网组截留后受微波加热，使微尘上附着的二噁英分解或挥发到气体中，气体中的二噁英通过微波的热效应、光催化氧化以及催化剂氧化分解的作用后被完全转化为二氧化碳、水和氯化氢等小分子物质。本实用新型能够彻底降解二噁英，适用于垃圾焚烧和金属冶炼等高温烟气中二噁英的消除。

Description

一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备

技术领域

本实用新型涉及烟气治理设备领域，尤其涉及一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备。

背景技术

垃圾焚烧、金属冶炼以及燃煤发电等高温焚烧过程中会产生含有SOx、NOx、CO、粉尘以及二噁英(PCDDs/PCDFs)等对环境和人体具有严重危害的工业废气，通过对废气进行除尘、脱硫脱硝处理后可大量降低粉尘、硫氧化物以及氮氧化物的排放量，但是对于二噁英等污染物的减排效果不明显。为了减少废气中二噁英的排放，早期主要采用的是活性炭吸附法处理，但这种方法只是将气态的二噁英吸附转化为固态，并无法分解二噁英，而且还要对处理后的活性炭进行填埋等处理处置，废弃的活性炭被埋入地下后，仍然会使植物吸收二噁英经食物链进入到人体从而产生潜在威胁。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够完全降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，并且不会产生二次污染。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，包括微波紫外光催化反应器，设置在所述微波紫外光催化反应器进气口的烟气进气管，以及设置在所述微波紫外光催化反应器底部出气口的排气管。

所述微波紫外光催化反应器包括壳体、催化剂网组以及LEP灯管组件，所述催化剂网组和LEP灯管组件设置在所述壳体内，且均垂直于气体通路方向；所述催化剂网组由1个或多个催化剂网组成，所述LEP灯管组件和所述催化剂网相间固定设置在所述壳体内。

所述微波紫外光催化反应器还包括设置在所述壳体外侧的微波源。

采用上述技术方案，通过设置催化剂网组、LEP灯管组件以及微波源，烟气从烟气进气管进入设备后，烟气中的微尘被催化剂网组截留吸附，同时受微波加热，微尘附着的二噁英在500℃时开始分解，或者挥发到烟气中，在微波紫外光催化反应器内，烟气中的二噁英通过微波的热效应、光催化氧化以及催化剂氧化分解的共同作用后被完全转化为二氧化碳、水以及氯化氢等小分子物质。本实用新型通过将催化剂网组和LEP灯管组件垂直于气体通路方向设置，且催化剂网组和LEP灯管相间设置，加大了废气中的二噁英与微波、紫外以及催化剂接触面积，提高了二噁英的降解速率。

作为本实用新型再进一步的方案：所述催化剂网组中的催化剂网的数量沿着微波紫外光催化反应器的进气端到出气端方向递减。

采用上述技术方案，通过设置催化剂网组中的催化剂网的数量沿着微波紫外光催化反应器的进气端到出气端方向递减，使得刚进入微波紫外光催化反应器中含有二噁英较多的废气能够在相对密集的催化剂的作用下分解，随着气体在催化剂网组之间流通至出气端方向，气体中的二噁英浓度减少，催化剂网组中的催化剂网的数量减少也能够满足降解气体中较小浓度二噁英的要求。

作为本实用新型再进一步的方案：所述LEP灯管组件包括无极紫外灯管和支架，所述无极紫外灯管按照间距为10mm-100mm固定设置在所述支架上。

采用上述技术方案，设置无极紫外灯管在支架上的间距，无极紫外灯管经微波激发产生的紫外线能够满足设备运行中的要求。

作为本实用新型再进一步的方案：所述无极紫外灯管包括波长为185nm和254nm的两种灯管，所述波长为185nm的无极紫外灯管设置在所述微波紫外光催化反应器的进气端，波长为254nm的无极紫外灯管设置在所述微波紫外光催化反应器的出气端。

采用上述技术方案，微波激发波长为185nm的无极紫外灯管产生波长为185nm的紫外线，波长为185nm的紫外线将气体中的氧分子分解产生臭氧。气体中的二噁英在紫外光催化氧化、臭氧催化的作用下降解。另外，在微波紫外光催化反应器的排气端，微波激发波长为245nm的无极紫外灯管产生波长为245nm的紫外线，气体中剩余的臭氧被波长为254nm的紫外光分解，避免了剩余臭氧排放到空气中对空气造成二次污染。

作为本实用新型再进一步的方案：所述波长为185nm的无极紫外灯管数量是波长为254nm的无极紫外灯管数量的0.1％-50％。

采用上述技术方案，通过设置波长为185nm的无极紫外灯管数量不大于波长为254nm的无极紫外灯管数量，进一步保证了剩余的臭氧能够完全分解，不会产生二次污染。

作为本实用新型再进一步的方案：所述微波紫外光催化反应器包括设置在所述壳体内壁上的清灰装置。

采用上述技术方案，通过设置清灰装置，能够防止微波紫外光催化反应器中的固废产物的累积，尤其是催化剂网组上截留吸附的微尘对催化剂网的堵塞，影响设备的正常运行。

作为本实用新型再进一步的方案：所述排气管的进气口上，位于所述微波紫外光催化反应器的下方设置有灰斗。

采用上述技术方案，通过在微波紫外光催化反应器的下方设置灰斗，使微尘烟气通过微波紫外光催化反应器产生的固废产物，在下降的过程中，被清灰装置清除，最终落入灰斗中排出。

作为本实用新型再进一步的方案：所述微波紫外光催化反应器的进气口和出气口均设置有金属网罩，金属网罩的网孔直径小于5mm。

采用上述技术方案，能够防止微波从微波紫外光催化反应器的进气口和出气口泄漏出去，从而造成二次污染的问题。

作为本实用新型再进一步的方案：所述壳体内衬涂有有机陶瓷涂料。

采用上述技术方案，壳体的内衬涂有有机陶瓷涂料，能够耐高温和耐腐蚀，且不吸收微波，避免了设备运行过程中高温和酸性氯化氢气体对设备的破坏。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备是安装在烟气除尘和脱硫脱硝处理之后的烟气净化设备，因此进入本实用新型的烟气中的二噁英有两种存在形式，一是气体中的二噁英，二是微尘表面附着的二噁英。在本设备中，烟气中的微尘被催化剂网组截留吸附，同时受微波加热后附着的二噁英在500℃时开始分解，或者挥发到烟气中，在微波紫外光催化反应器中，烟气中的二噁英通过微波的热效应、光催化氧化以及催化剂氧化分解的作用后被完全转化为二氧化碳、水和氯化氢等小分子物质，气体中剩余的臭氧在微波紫外光催化反应器的排气端可被波长为254nm的紫外光分解，因此本设备可彻底消除烟气中的二噁英类污染物，且不会产生二次污染。

本实用新型能够适用于烧结烟气、固体废弃物焚烧烟气等烟气的降解二噁英处理，具有能耗低和降解效果好的特点。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备的LEP灯管组件俯视结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备的催化剂网组与LEP灯管组件安装示意图；

图中：1-烟气进气管；2-微波紫外光催化反应器；3-催化剂网组；4-LEP灯管组件；5-微波源；6-排气管；7-灰斗；8-清灰装置；9-壳体；10-金属网罩；11-无极紫外灯管；12-支架。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右方向即视为本说明书中所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备的上、下、左、右。

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

参照图1，一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，包括微波紫外光催化反应器2，设置在微波紫外光催化反应器2进气口的烟气进气管1，以及设置在所述微波紫外光催化反应器2底部出气口的排气管6。其中微波紫外光催化反应器2的进气口可以设置在微波紫外光催化反应器2的顶端或者侧壁上，优选设置在微波紫外光催化反应器2的顶端。

微波紫外光催化反应器2包括壳体9、催化剂网组3、LEP(Light Emitting Plasma-无极灯)灯管组件4以及设置在壳体9外侧壁上的微波源5。

微波源5包括电源、磁控管和波导，波导将磁控管产生的微波传输至壳体9内。其中，微波源5的功率为0.5KW-200KW，频率为300MHz-300GHz，微波源5的数量为1-1000个，通过控制不同的功率、频率和数量，可以调节微波的强度，最终能够达到降解气体中不同二噁英浓度的要求。

催化剂网组3和LEP灯管组件4设置在壳体9内，且均垂直于气体通路方向，LEP灯管组件4和催化剂网相间固定设置在壳体9内，如图3所示，这样使进入微波紫外光催化反应器2的烟气中附着在微尘上的二噁英能够截留在催化剂网组3上，进入微波紫外光催化反应器2内的微波加热二噁英使其降解或者挥发至废气中。其中催化剂网组3由1个或多个催化剂网组成，且催化剂网组3中的催化剂网的数量沿着微波紫外光催化反应器2的进气端到出气端方向递减。这样使刚进入微波紫外光催化反应器2中浓度较大的二噁英废气能够在相对密集的催化剂的作用下分解，随着气体在催化剂网组3之间流通至出气端方向，气体中的二噁英浓度减少，催化剂网组3中的催化剂网的数量减少也能够达到降解气体中较小浓度二噁英的要求。

催化剂网选用耐高温不吸收微波的高硅氧玻璃纤维网或耐高温塑料网作为催化剂的载体，经过溶胶-涂布-干燥的过程将V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂附着到载体上制成催化剂网，该V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂能够降解气体中的二噁英。催化剂网的厚度为0.2mm～10mm，孔径为0.1mm-5mm。催化剂网之间的距离为50mm-200mm，催化剂网组3和LEP灯管组件4之间的距离为100mm-300mm。

LEP灯管组件4包括多个无极紫外灯管11和1个支架12，无极紫外灯管11按照间距为10mm-100mm固定设置在支架12上，如图2所示。

其中，无极紫外灯管11包括波长为185nm和254nm的两种灯管，波长为185nm的无极紫外灯管11设置在微波紫外光催化反应器2的进气端，进入微波紫外光催化反应器2壳体9内的微波激发波长为185nm的无极紫外灯管11产生波长为185nm的紫外线，紫外线进一步将气体中的氧分子分解成臭氧，臭氧对二噁英具有一定的催化降解作用。

波长为254nm的无极紫外灯管11设置在微波紫外光催化反应器2的出气端，微波激发该波长为254nm的无极紫外灯管11产生波长为254nm的紫外线，该紫外线能够分解和去除光氧化后烟气中多余的臭氧，防止臭氧随排气口排放到大气中。波长为185nm的无极紫外灯管11数量是波长为254nm的无极紫外灯管11数量的0.1％-50％，进一步保证了剩余的臭氧能够完全分解，不会产生二次污染。

本实用新型中，为了防止微波紫外光催化反应器2壳体9内壁、催化剂网组以及LEP灯管组件产生积灰，尤其是烟气中的微尘截留吸附在催化剂网组3上，容易造成催化剂网组3的堵塞，在壳体9内壁上设置有多个清灰装置8，根据吹灰的需要布置在壳体9内壁上的多个位置。清灰装置8是声波吹灰器，声波吹灰器具有结构简单，吹灰无死角，操作方便，且能耗小，不易损坏的特点，能够彻底地清除壳体9内的灰尘。

本设备在排气管6的进气口上，位于微波紫外光催化反应器2的下方设置有灰斗7，微波紫外光催化反应器2经清灰装置8清除产生的积灰直接进入灰斗7中。

另外，为了防止微波从微波紫外光催化反应器2的进气口和出气口泄漏出去，在微波紫外光催化反应器2的进气口和出气口均设置有金属网罩10，金属网罩10覆盖烟气进气管1和排气管6的全部横截面，金属网罩10的网孔直径小于5mm。

为了防止微波从微波紫外光催化反应器2的壳体9侧壁上泄露出去，因此微波紫外光催化反应器2的壳体9为不锈钢或合金中的一种，另外，壳体9的内衬选用耐高温耐腐蚀的不吸收微波的有机陶瓷涂料，避免了设备运行过程中产生的高温、酸性氯化氢气体等对设备的破坏。

本实用新型的工作原理如下：

烧结烟气、垃圾焚烧厂废气等高温烟气经过除尘和脱硫脱硝处理之后形成微尘烟气，微尘烟气中的二噁英有两种存在形式，一是气体中的二噁英，二是微尘表面附着的二噁英。微尘烟气通过烟气进气管1进入微波紫外光催化反应器2，在微波紫外光催化反应器2中，微尘被催化剂网组3截留吸附，微波源5通过波导将高频微波导入微波紫外光催化反应器2的壳体9内，催化剂网组3截留吸附的微尘受微波加热，催化剂网组3上附着的二噁英在500℃分解或者挥发到烟气中。

同时，进入微波紫外光催化反应器2壳体9内的微波激发微波紫外光催化反应器2进气端的波长为185nm的无极紫外灯管11产生波长为185nm的紫外线，波长为185nm的紫外线将气体中的氧分子分解产生臭氧。另外，高频微波对催化剂网组3进行加热活化，烟气中的二噁英在微波的热效应、紫外光催化氧化、臭氧催化以及催化剂氧化分解的作用下被完全转化为二氧化碳、水以及氯化氢等小分子物质。而气体中剩余的臭氧在排出微波紫外光催化反应器2之前被微波激发波长为254nm的无极紫外灯管11产生的波长为254nm的紫外光彻底分解。另外，清灰装置8定期清理催化剂网组3和LEP灯管组件4上截留的积灰，积灰被气流带入排气管6前端的灰斗7中。排气管6出口连接离心风机，离心风机的出口连接高空排放烟囱，经过处理的烟气可直接高空排放。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，包括微波紫外光催化反应器(2)，设置在所述微波紫外光催化反应器(2)进气口的烟气进气管(1)，以及设置在所述微波紫外光催化反应器(2)底部出气口的排气管(6)；

所述微波紫外光催化反应器(2)包括壳体(9)、催化剂网组(3)以及LEP灯管组件(4)，所述催化剂网组(3)和LEP灯管组件(4)设置在所述壳体(9)内，且均垂直于气体通路方向；所述催化剂网组(3)由1个或多个催化剂网组成，所述LEP灯管组件(4)和所述催化剂网相间固定设置在所述壳体(9)内；

所述微波紫外光催化反应器(2)还包括设置在所述壳体(9)外侧的微波源(5)。

2.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述催化剂网组(3)中的催化剂网的数量沿着微波紫外光催化反应器(2)的进气端到出气端方向递减。

3.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述LEP灯管组件(4)包括无极紫外灯管(11)和支架(12)，所述无极紫外灯管(11)按照间距为10mm-100mm固定设置在所述支架(12)上。

4.根据权利要求3所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述无极紫外灯管(11)包括波长为185nm和254nm的两种灯管，所述波长为185nm的无极紫外灯管(11)设置在所述微波紫外光催化反应器(2)的进气端，波长为254nm的无极紫外灯管(11)设置在所述微波紫外光催化反应器(2)的出气端。

5.根据权利要求4所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述波长为185nm的无极紫外灯管(11)数量是波长为254nm的无极紫外灯管(11)数量的0.1％-50％。

6.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述微波紫外光催化反应器(2)包括设置在所述壳体(9)内壁上的清灰装置(8)。

7.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述排气管(6)的进气口上，位于所述微波紫外光催化反应器(2)的下方设置有灰斗(7)。

8.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述微波紫外光催化反应器(2)的进气口和出气口均设置有金属网罩(10)，所述金属网罩(10)的网孔直径小于5mm。

9.根据权利要求1所述的降解微尘烟气中二噁英的微波紫外光催化设备，其特征在于，所述壳体(9)内衬涂有有机陶瓷涂料。

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