CN210495919U - 一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，包括反应腔，设置在反应腔两侧的进气管和出气管，以及分别设置在反应腔顶端和底端的煤粉入口和煤粉出口，煤粉出口依次连接第一通道、缓存池以及第二通道，第二通道远离缓存池的另一端与煤粉入口连接。反应腔内竖立设置有催化剂床和紫外灯组件，反应腔的侧壁设置有微波源。烟气从进气管进入反应腔，在煤粉、紫外线、微波和催化剂床的催化作用下进行氧化还原反应，将硫氧化物和氮氧化物还原为硫粉、氮气和氧气，再从出气管排出，完成脱硫脱硝。本实用新型解决了现有的脱硫脱硝会导致装置腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染的问题，结构简单，操作方便，且运营成本低。

Description

一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置。

背景技术

二氧化硫和氮氧化物是世界工厂的大气污染物之一，是形成酸雨、形成光化学烟雾和影响生态环境的一个主要原因。随着我国电力工业的发展，二氧化硫和氮氧化物的排放量逐年增加，引起了国际及国内的高度重视，控制两者排放已成为节能减排的重点。

目前用于我国燃烧电厂锅炉、工业锅炉和其他工业窑炉的经济可靠的脱硫脱硝除尘一体化工艺设备中，对烟气脱硫多采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，对烟气脱硝多采用SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)烟气脱硝工艺，但石灰石-石膏湿法脱硫工艺普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题，SCR脱硝工艺二次污染小，但是投资费用高，运行成本高。

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微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，以解决现有的脱硫脱硝会导致装置腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，包括反应腔以及设置在所述反应腔两侧的进气管和出气管，还包括设置在所述反应腔顶端的煤粉入口，设置在所述反应腔底部的煤粉出口，所述煤粉出口依次连接第一通道、缓存池以及第二通道，所述第二通道远离缓存池的另一端与煤粉入口连接。

所述反应腔内竖立设置有催化剂床和紫外灯组件，所述反应腔的侧壁设置有微波源，所述反应腔的侧壁上设置有波导，所述微波源通过所述波导与反应腔相通。

采用上述技术方案，烟气从进气管进入反应腔，在煤粉、紫外线、微波和催化剂床的催化作用下进行氧化还原反应，该氧化还原反应可以将硫氧化物和氮氧化物还原为硫粉、氮气以及氧气，再从出气管将氮气和氧气排出，完成脱硫脱硝。另外，为了减小因为反应的产物硫粉掉落在催化剂和紫外灯表面，减小了催化剂与烟气的接触面积以及掉落的硫粉可能会覆盖紫外灯表面的情况，进而影响氧化还原反应的速率，本实用新型将催化剂床和紫外灯组件竖直设置在反应腔内。

通过设置缓存池，氧化还原反应产生的硫粉和未完全反应的煤粉混合在一起通过煤粉出口进入第一通道，进而进入缓存池，在粉末输送泵的作用下，上述混合粉末通过第二通道和煤粉入口再次进入反应腔进行氧化还原反应，提高了煤粉的利用率，进一步节省了开支。

作为本实用新型再进一步的方案：所述催化剂床与所述紫外灯组件在反应腔内呈相间均匀排列。

采用上述技术方案，将催化剂床与紫外灯组件在反应腔内呈相间均匀排列，保证了反应腔内各处的紫外线和催化剂环境是一致的，即保证了烟气在反应腔内的氧化还原反应速率一致。

作为本实用新型再进一步的方案：所述紫外灯组件包括紫外灯管和支架，所述紫外灯管均匀固定设置在所述支架上。

采用上述技术方案，紫外灯管均匀固定设置在支架上，通过支架将紫外灯设置设立在反应腔内。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第二通道内设置有粉末输送泵。

采用上述技术方案，粉末输送泵可以将缓存池中的煤粉输送至煤粉入口，进而进入反应腔进行氧化还原反应。

作为本实用新型再进一步的方案：所述反应腔内，在所述煤粉入口处以及煤粉出口处均设置有第一金属网。

采用上述技术方案，设置第一金属网可以阻隔微波从煤粉入口或者煤粉出口中泄露，减少微波对人体的伤害。另外，在煤粉入口和煤粉出口处都存在拐角，拐角在微波的作用下，可能会产生微波放电，容易发生危险事故，因此设置第一金属网也可以减少事故的发生。

作为本实用新型再进一步的方案：所述进气管通向反应腔的入口、所述反应腔通向出气管的出口处均设置有第二金属网。

采用上述技术方案，设置第二金属网可以阻隔微波从进气管或者出气管中泄露，减少微波对人体的伤害。另外，在进气管和出气管处都存在拐角，拐角在微波的作用下，可能会产生微波放电，容易发生危险事故，因此设置第二金属网也可以减少事故的发生。

作为本实用新型再进一步的方案：所述进气管设置在所述反应腔下部侧壁位于煤粉出口的上方，所述出气管设置在所述反应腔上部侧壁位于煤粉入口的下方。

采用上述技术方案，烟气从反应腔下部侧壁进入反应腔内，与反应腔内的微波、紫外线、催化剂床以及从煤粉入口下落的煤粉催化反应，最后从反应腔上部侧壁排出反应腔。加大了烟气与煤粉的接触时间，且进气管设置在比出气管低的位置，便于烟气的流通，进一步加快反应的速率。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第二通道连接煤粉入口处设置有风扇。

采用上述技术方案，在煤粉入口设置风扇，可以吹散煤粉，使得煤粉在反应腔中均匀分布，加快烟气的氧化还原反应速率。

作为本实用新型再进一步的方案：所述进气管远离反应腔的一端设置有热量回收装置。

采用上述技术方案，通过设置热量回收装置，可以回收烟气中的残余热量进行再次利用，减少热量的浪费，进一步减少开支，增大利润空间。

作为本实用新型再进一步的方案：所述微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置的内壁设置有抗氧化层。

采用上述技术方案，在装置反应腔、进气管、出气管、煤粉入口、煤粉出口、第一通道、第二通道以及缓存池的内壁均设置抗氧化层，避免了烟气中的酸性气体对装置的腐蚀损害，减少了装置的消耗，节约成本。

本实用新型的有益效果：

(1)烟气从进气管进入反应腔，在煤粉、紫外线、微波和催化剂床的催化作用下进行氧化还原反应，该氧化还原反应可以将硫氧化物和氮氧化物还原为硫粉、氮气和氧气，再从出气管将氮气和氧气排出，完成脱硫脱硝。

(2)本实用新型中，氧化还原反应产生的硫粉和未完全反应的煤粉混合在一起通过煤粉出口进入第一通道，进而进入缓存池，在粉末输送泵的作用下，上述混合粉末通过第二通道和煤粉入口再次进入反应腔进行氧化还原反应，提高了煤粉的利用率，节省了开支。

(3)本装置在煤粉、紫外线、微波和催化剂床的共同催化作用下对烟气进行脱硫脱硝处理，脱硫脱硝率高，性能稳定，且运营成本低，用水量少，无需水处理和排烟再加热处理，维护容易，设备系统简单可靠。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置示意图；

图2为附图1中紫外灯组件的结构示意图；

图中：1-反应腔；2-进气管；3-出气管；4-煤粉入口；5-煤粉出口； 6-催化剂床；7-微波源；8-波导；9-紫外灯组件；10-第一通道；11- 第二通道；12-缓存池；13-粉末输送泵；14-风扇；15-热量回收装置； 16-第一金属网；17-第二金属网；18-紫外灯管；19-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微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置的上、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。

实施例1：

参照图1，一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，包括形状为带有空腔的长方体、正方体、多面体或者球体的反应腔1 以及设置在反应腔1两侧的进气管2和出气管3，进气管2和出气管 3优选设置在相对的两个侧面上。

该装置还包括设置在反应腔1顶端的煤粉入口4，设置在反应腔1底部的煤粉出口5，煤粉出口5依次连接第一通道10、缓存池12 以及第二通道11，第二通道11远离缓存池12的另一端与煤粉入口4 连接。

反应腔1内竖立设置有催化剂床6和紫外灯组件9，紫外灯组件 9包括紫外灯管18和支架19，紫外灯管18均匀固定设置在支架19 上，如图2所示，紫外灯管18是无极紫外灯管。

反应腔1的侧壁设置有微波源7，微波源7包括电源、磁控管和波导8，电源和磁控管设置在反应腔1侧壁的外侧，波导8设置在反应腔1的侧壁上，微波源7通过设置在反应腔1侧壁上的波导8与反应腔1相通。电源给磁控管供电，产生微波，并通过波导8将微波输送进反应腔1。

竖直分布的催化剂床，在有效地为烟气的氧化还原反应提供催化剂的同时，减小了氧化还原反应产生的硫粉掉落在催化剂床上的现象发生的可能性，使氧化还原反应可以顺利进行。

竖直分布的紫外灯组件，减小了反应产生的硫粉掉落在紫外灯表面现象发生的可能性，从而减小了硫粉遮挡紫外灯的可能性，进一步增大了反应效率。

为了使烟气可以均匀接触到催化剂和紫外线辐射，进而保证氧化还原反应的持续稳定进行，本实用新型将催化剂床6和紫外灯组件9 在反应腔1内呈相间均匀排列。

为了增大催化剂床6上附着的催化剂与烟气的接触面积，进一步提高反应效率，另外，为了减小催化剂损坏的情况发生，催化剂床6 的载体为带有网孔的陶瓷床。催化剂附着在带有网孔的陶瓷床上形成催化剂床6。由于在微波下，陶瓷材料不易发生形变，而且具有稳定的性状，所以选用陶瓷作为催化剂床6的载体。催化剂床6中的催化剂均匀排布，催化剂可以为锰的氧化物或者二氧化硅等，在催化剂的作用下，硫氧化物可以被煤粉氧化还原为硫粉，氮氧化物可以还原为氮气，煤粉中的碳被氧化为二氧化碳排入空气中。

为了将缓存池12内的煤粉输送至煤粉入口4，在第二通道11内设置有粉末输送泵13，为煤粉的输送提供了动力。氧化还原反应产生的硫粉和未完全反应的煤粉混合在一起通过煤粉出口5进入第一通道10，进而进入缓存池12，在粉末输送泵13的作用下，上述混合粉末通过第二通道11和煤粉入口4再次进入反应腔1进行氧化还原反应，提高了煤粉的利用率。

反应腔1内，在煤粉入口4处以及煤粉出口5处均设置有第一金属网16。进气管2通向反应腔1的入口、反应腔1通向出气管3的出口处均设置有第二金属网17。金属网可以阻隔微波泄露，减少微波对人体的伤害。另外，在进气管2、出气管3、煤粉入口4以及煤粉出口5处都存在拐角，拐角在微波的作用下，可能会产生微波放电，容易发生危险事故，设置金属网可以减少事故的发生。

进气管2设置在反应腔1下部侧壁位于煤粉出口5的上方，出气管3设置在反应腔1上部侧壁位于煤粉入口4的下方。进气管2设置在比出气管3低的位置，便于烟气的流通，进一步加快反应的速率。

为了增大反应效率，在第二通道11连接煤粉入口4处设置有风扇14，风扇14可以吹散煤粉，使得煤粉在反应腔1中均匀分布，加快烟气的氧化还原速率。

通常工厂废气的温度都较高，在对废气进行处理之前，对烟气的剩余热量进行回收，有利于热量的再次利用，回收后的热量可以用于工厂中其他生产中，进一步减少开支，增大利润空间，在进气管2远离反应腔1的一端设置有热量回收装置15。

烟气中的酸性气体在使用过程中容易使微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置的内壁腐蚀损坏，因此在本装置反应腔1、进气管2、出气管3、煤粉入口4、煤粉出口5、第一通道10、第二通道11以及缓存池12的内壁均设置有抗氧化层，抗氧化层可以是陶瓷或者石墨。

实施例2：

微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热干燥的目的。微波源的加热速度快，效率高，加热均匀，温度由物体内部向外部扩散。可以使烟气的氧化更加充分和彻底，并且更加加快烟气的氧化速度。

紫外灯是一种可以产生有效范围较大的紫外光的光源。紫外灯的高能紫外辐射能将分子的结合键打断，光解形成活性分子碎片，加速硫氧化物和氮氧化物的氧化还原反应。

在催化剂的作用下，煤粉可以对硫氧化物和氮氧化物做氧化还原反应，反应效率高，而且直接将硫氧化物和氮氧化物还原为硫粉和氮气，减少了中间化合物的产生，提高了烟气脱硫脱硝的效率，而且，氧化还原反应中，除了催化剂和煤粉外不需要其他液体、气体或者固体的参与，进一步减小了反应发生的成本。

微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置对烟气进行脱硫脱硝，脱硫脱硝率高达60％以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫脱硝性能水平；脱硫剂成本低；用水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫脱硝低1/4；煤粉脱硫剂可以复用；没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。

本实用新型的工作原理如下：本实施例中，烟气从进气管进入反应腔，在煤粉、紫外灯、微波源以及催化剂床的催化作用下进行氧化还原反应，该氧化还原反应可以将硫氧化物和氮氧化物还原为硫粉、氮气和氧气，再从出气管将氮气和氧气，完成脱硫脱硝。

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 (10)

1.一种微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，包括反应腔(1)以及设置在所述反应腔(1)两侧的进气管(2)和出气管(3)，其特征在于，还包括设置在所述反应腔(1)顶端的煤粉入口(4)，设置在所述反应腔(1)底部的煤粉出口(5)，所述煤粉出口(5)依次连接第一通道(10)、缓存池(12)以及第二通道(11)，所述第二通道(11)远离缓存池(12)的另一端与煤粉入口(4)连接；

所述反应腔(1)内竖立设置有催化剂床(6)和紫外灯组件(9)，所述反应腔(1)的侧壁设置有微波源(7)，所述反应腔的侧壁上设置有波导(8)，所述微波源(7)通过所述波导(8)与反应腔(1)相通。

2.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述催化剂床(6)与所述紫外灯组件(9)在反应腔(1)内呈相间均匀排列。

3.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述紫外灯组件(9)包括紫外灯管(18)和支架(19)，所述紫外灯管(18)均匀固定设置在所述支架(19)上。

4.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述第二通道(11)内设置有粉末输送泵(13)。

5.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述反应腔(1)内，在所述煤粉入口(4)处以及煤粉出口(5)处均设置有第一金属网(16)。

6.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述进气管(2)通向反应腔(1)的入口、所述反应腔(1)通向出气管(3)的出口处均设置有第二金属网(17)。

7.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述进气管(2)设置在所述反应腔(1)下部侧壁位于煤粉出口(5)的上方，所述出气管(3)设置在所述反应腔(1)上部侧壁位于煤粉入口(4)的下方。

8.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述第二通道(11)连接煤粉入口(4)处设置有风扇(14)。

9.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述进气管(2)远离反应腔(1)的一端设置有热量回收装置(15)。

10.根据权利要求1所述的微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置，其特征在于，所述微波无极紫外催化还原粉煤干法脱硫脱硝装置的内壁设置有抗氧化层。

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