CN214051157U

CN214051157U - 一种处理废气中氮氧化物的装置

Info

Publication number: CN214051157U
Application number: CN202022694783.1U
Authority: CN
Inventors: 马中发; 张涛; 杨小洲
Original assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Qinglang Wancheng Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-08-27
Anticipated expiration: 2030-11-20

Abstract

本实用新型提供了一种处理废气中氮氧化物的装置，属于废气处理技术领域，所述装置包括：进气口、MW‑LEP模块、反应模块、水洗模块以及出气口，MW‑LEP模块的两端分别设置进气口和所述反应模块的一端，所述水洗模块的两端分别设置反应模块的另一端和出气口。也就是说，使用本实用新型提供的处理废气中氮氧化物的装置能够实现将废气中氮氧化物高效率处理的目的，解决了现有脱除废气中氮氧化物的装置只是通过利用微波场使活性炭的表面羟基活化的方式进行气‑固催化还原反应脱除氮氧化物而导致的废气中氮氧化物的去除效率并不高的问题，实现了对烟气的高效率脱硝处理，并且安全可靠，能耗低，经济效益好，结构简单且易操作，工艺简单。

Description

一种处理废气中氮氧化物的装置

技术领域

本实用新型属于废气处理技术领域，涉及但不限于一种处理废气中氮氧化物的装置。

背景技术

随着社会经济的不断快速发展，我国的环境污染问题日益严重，尤其是各种现代产生的废气和汽车排放的尾气中包含大量的氮氧化物；由于氮氧化物对人体健康和生态坏境的危害极大。因此，如何高效对废气中的氮氧化物进行处理一直是人们亟需解决的关键问题。

现有脱除废气中氮氧化物的装置中，包括使废气流过微波场中的催化剂床层进行处理的过程；其中催化剂床层为微波催化剂床层，包括微波催化剂和还原剂，微波催化剂为活性炭、活性炭负载的金属或者活性炭负载的金属氧化物，还原剂为活性炭。

然而，现有脱除废气中氮氧化物的装置只是通过利用微波场使活性炭的表面羟基活化的方式进行气-固催化还原反应脱除氮氧化物，从而导致废气中氮氧化物的去除效率并不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中脱除废气中氮氧化物的装置在处理废气的过程中存在的不足，提供一种处理废气中氮氧化物的装置，以解决现有脱除废气中氮氧化物的装置只是通过利用微波场使活性炭的表面羟基活化的方式进行气-固催化还原反应脱除氮氧化物而导致的废气中氮氧化物的去除效率并不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种处理废气中氮氧化物的装置，所述装置包括：进气口、MW-LEP模块、反应模块、水洗模块以及出气口；

其中，所述MW-LEP模块的两端分别设置所述进气口和所述反应模块的一端，所述水洗模块的两端分别设置所述反应模块的另一端和所述水洗模块的一端，所述水洗模块的另一端设置所述出气口。

可选的，所述MW-LEP模块为MW-LEP腔。

可选的，所述MW-LEP腔包括微波源、无极紫外灯管、灯管支架，所述微波源设置在所述MW-LEP腔的外部，所述无极紫外灯管和所述灯管支架设置在所述MW-LEP腔的内部。

可选的，所述微波源的数量为多个且阵列排布在所述MW-LEP腔的外部侧壁上。

可选的，所述无极紫外灯管和所述灯管支架的数量分别为多个，且所述灯管支架用于固定所述无极紫外灯管。

可选的，所述MW-LEP腔的两端分别设置有金属网。

可选的，所述反应模块为反应腔，并且所述反应腔的外部侧壁上设置有微波源。

可选的，所述反应腔上设置有加气口，所述加气口用于向所述反应腔内注入氨气。

可选的，所述水洗模块中包括吸收液，所述吸收液用于对经由所述反应模块输出的气体进行吸收处理。

可选的，所述进气口处设置有风机。

本实用新型的有益效果是：一种处理废气中氮氧化物的装置，所述装置包括：进气口、MW-LEP模块、反应模块、水洗模块以及出气口；其中，所述MW-LEP模块的两端分别设置所述进气口和所述反应模块的一端，所述水洗模块的两端分别设置所述反应模块的另一端和所述出气口。也就是说，使用本实用新型提供的处理废气中氮氧化物的装置首先在MW-LEP模块的作用下将废气中的氮氧化物NOx氧化成N2O3或N2O5，然后再在反应模块的作用下，使N2O3与NH3快速发生反应，生成NH4NO2或NH4NO3，最后经过水洗模块的水吸收处理，从而将废气中氮氧化物处理后的目标气体经由出气口排出，以此实现将废气中氮氧化物高效率处理的目的，解决了现有脱除废气中氮氧化物的装置只是通过利用微波场使活性炭的表面羟基活化的方式进行气-固催化还原反应脱除氮氧化物而导致的废气中氮氧化物的去除效率并不高的问题，实现了对烟气的高效率脱硝处理，并且安全可靠，能耗低，经济效益好，结构简单且易操作，工艺简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的处理废气中氮氧化物的装置示意图。

图标：1-进气口、2-MW-LEP模块、3-反应模块、4-水洗模块、5-出气口、21-第一微波源、22-第二微波源、23-无极紫外灯管、24-灯管支架、25-第一金属网、26-第二金属网、31-加气口、32-第三微波源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

这里，对本实用新型中的相关名词进行解释：

MW-LEP(Microwave-Light Eitting Plsma)的废气处理原理：微波首先对废气产生活化作用，提高废气分子能量，降低光裂解和氧化反应所需激活能。LEP无极紫外灯管在微波作用下，产生大功率短波紫外光。短波紫外光既可直接裂解废气分子，也可产生高浓度氧化基团，氧化基团在微波、短波紫外和催化剂综合作用下，在短时间内(数秒内)将废气分子处理成水、二氧化碳和其它对环境无害的物质。

MW-LEP设备主要通过以下三种反应机制进行污染物：(1)直接裂解：微波无极紫外灯发出的短波紫外光子携带的强大能量，直接作用于污染物分子,裂解污染物分子；(2)间接反应：短波紫外光子作用于O2、H2O生成O、O3、OH等氧化基团，进而使目标污染物被氧化去除；(3)微波协同催化作用：微波可使废气分子能量增加，同时增大与氧化基团碰撞的次数增加，提高反应速率。

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点磁场作用下，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的目的。

吸收液：也为吸收剂，对气体混合物的各组分具有不同的溶解度而能选择性地吸收其中一种组分或几种组分的液体。由于吸收操作的目的不同，吸收剂的功用也不同。有些是吸收气体而获得产品，如在盐酸制造中用水吸收氯化氢气体。有些是除去气体混合物中的一种或几种组分，以达到分离的目的，如用水或碱液吸收烟道气等中的二氧化碳。

图1为本实用新型一实施例提供的处理废气中氮氧化物的装置示意图。下面结合图1，对本实用新型实施例所提供的处理废气中氮氧化物的装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的处理废气中氮氧化物的装置示意图，如图1所示，该处理废气中氮氧化物的装置，包括：1-进气口、2-MW-LEP模块、3-反应模块、4-水洗模块、5-出气口、21-第一微波源、22-第二微波源、23-无极紫外灯管、24-灯管支架、25-第一金属网、26-第二金属网、31-加气口、32-第三微波源。

其中，MW-LEP模块2的两端可以分别设置进气口1和反应模块3的一端，水洗模块4的两端可以分别设置反应模块3的另一端和出气口5。

本实用新型实施例中，废气中含有大量的氮氧化物NOx。

本实用新型实施例中，MW-LEP模块2可以为MW-LEP腔，MW-LEP腔可以包括微波源、无极紫外灯管23、灯管支架24，微波源可以设置在MW-LEP腔的外部，无极紫外灯管23和灯管支架24可以设置在MW-LEP腔的内部。

可选的，微波源的数量可以为多个，且当微波源的数量为多个时，多个微波源可以包括如图1所示的第一微波源21和第二微波源22，第二微波源21和第二微波源22可以包括多个且如图1所示可以阵列排布在MW-LEP腔的外部两处侧壁上。

可选的，无极紫外灯管23和灯管支架24的数量可以分别为多个，且灯管支架24可以用于固定无极紫外灯管23。

可选的，灯管支架24可以为不吸收微波的材质，比如，灯管支架24可以为金属支架、陶瓷支架等。

可选的，无极紫外灯管23的数量为多个时，无极紫外灯管23可以是254nm的无极紫外灯，也可以是185的无极紫外灯，也可以是254nm的无极紫外灯和185的无极紫外灯的组合。此处不作限定。

可选的，MW-LEP腔的两端分别设置有金属网，如图1所示的第一金属网25和第二金属网26。

需要说明的是，为了防止微波泄露，在MW-LEP腔的两端分别设置金属网，比如第一金属网25和第二金属网26。人体长期与微波辐射源距离很近时，因受到过量的辐射能量从而产生头晕、睡眠障碍、记忆力减退、心跳过缓、血压下降等现象。当微波泄漏达到1mw/cm²时，会突然感到眼花，视力下降，甚至引起白内障。为了保障用户的健康，本实用新型处理废气中氮氧化物的装置在MW-LEP腔的两端均设置有金属网，金属网可以阻隔微波泄露，减少了微波对人体的伤害，提高了装置的安全性。

可选的，反应模块3可以为反应腔，且当反应模块3为反应腔时，反应腔可以为耐高温的金属材质。

可选的，反应模块3为反应腔时，反应腔的外部侧壁上设置有如图1所示的第三微波源32，第三微波源32的数量为多个且可以阵列排布在反应腔的外部侧壁上。

可选的，反应腔上可以设置有如图1中所示的加气口31，加气口31可以用于向反应腔内注入氨气NH3，以使得NH3与经过MW-LEP模块进行MW-LEP处理后产生的产物进行反应。其中，MW-LEP处理后产生的产物可以包括N2O3或N2O5。

可选的，水洗模块4中可以包括吸收液，吸收液可以用于对经由反应模块3输出的产物进行吸收处理。

可选的，吸收液可以为水溶液，且吸收液可以以喷淋的形式进行喷洒，以对经由反应模块3输出的产物进行充分吸收。其中，反应模块3输出的产物可以包括NH4NO2或NH4NO3。

可选的，进气口1处设置有风机，进气口1处设置的风机可以用于将废气从进气口1注入进MW-LEP模块2内。

可选的，出气口5处也可以设置有风机，出气口5处设置的风机可以用于将经过水洗模块4处理后生成的干净气体从出气口5排出。

示例性的，废气从进气口1进入MW-LEP模块，在第一微波源21、第二微波源22、无极紫外灯管23的作用下，将废气中的NOx氧化成N2O3或N2O5，然后在反应模块3的作用下，N2O3与注入反应模块3内的NH3快速发生反应，生成NH4NO2或NH4NO3，最后经过水洗模块4的水吸收处理后，生成化学肥料溶液，并将未被吸收的干净气体经由出气口5排出，干净气体可以包括：N2、O2、水蒸气。其中，NH4NO3在水洗模块4中的反应过程包括：

在110℃时：NH4NO3→NH3+HNO3。

在185～200℃时：NH4NO3→N2O+2H2O。

在230℃以上时，同时有弱光：2NH4NO3→2N2+O2+4H2O。

在400℃以上时，剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3→3N2+2NO2+8H2O。

在实际处理过程中，硝酸铵是一种铵盐，化学式为NH4NO3，呈无色无臭的透明晶体或白色晶体，极易溶于水，易吸湿结块，溶解时吸收大量热。受猛烈撞击或受热爆炸性分解，遇碱分解。是氧化剂，用于化肥和化工原料。并且，纯硝酸铵在常温下是稳定的，对打击、碰撞或摩擦均不敏感。但在高温、高压和有可被氧化的物质(还原剂)存在及电火花下会发生爆炸，硝酸铵在含水3％以上时无法爆轰，但仍会在一定温度下分解，在生产、贮运和使用中必须严格遵守安全规定。

并且，NH4NO2是亚硝酸铵，属于亚硝酸盐中的一种，分子量64.048不稳定，常温时即逐渐分解为氮和水，受热时分解加快，浓溶液比干燥的晶体分解要快。当温度高于60℃时强烈的爆炸，分解化学方程式NH4NO2＝＝＝＝＝N2↑+2H2O。

本实用新型实施例公开的，一种处理废气中氮氧化物的装置，所述装置包括：进气口、MW-LEP模块、反应模块、水洗模块以及出气口；其中，所述MW-LEP模块的两端分别设置所述进气口和所述反应模块的一端，所述水洗模块的两端分别设置所述反应模块的另一端和所述出气口。也就是说，使用本实用新型提供的处理废气中氮氧化物的装置首先在MW-LEP模块的作用下将废气中的氮氧化物NOx氧化成N2O3或N2O5，然后再在反应模块的作用下，使N2O3与NH3快速发生反应，生成NH4NO2或NH4NO3，最后经过水洗模块的水吸收处理，从而将废气中氮氧化物处理后的目标气体经由出气口排出，以此实现将废气中氮氧化物高效率处理的目的，解决了现有脱除废气中氮氧化物的装置只是通过利用微波场使活性炭的表面羟基活化的方式进行气-固催化还原反应脱除氮氧化物而导致的废气中氮氧化物的去除效率并不高的问题，实现了对烟气的高效率脱硝处理，并且安全可靠，能耗低，经济效益好，结构简单且易操作，工艺简单。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述装置包括：进气口、MW-LEP模块、反应模块、水洗模块以及出气口；

其中，所述MW-LEP模块的两端分别设置所述进气口和所述反应模块的一端，所述水洗模块的两端分别设置所述反应模块的另一端和所述出气口。

2.根据权利要求1所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述MW-LEP模块为MW-LEP腔。

3.根据权利要求2所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述MW-LEP腔包括微波源、无极紫外灯管、灯管支架，所述微波源设置在所述MW-LEP腔的外部，所述无极紫外灯管和所述灯管支架设置在所述MW-LEP腔的内部。

4.根据权利要求3所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述微波源的数量为多个且阵列排布在所述MW-LEP腔的外部侧壁上。

5.根据权利要求3所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述无极紫外灯管和所述灯管支架的数量分别为多个，且所述灯管支架用于固定所述无极紫外灯管。

6.根据权利要求3所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述MW-LEP腔的两端分别设置有金属网。

7.根据权利要求1所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述反应模块为反应腔，并且所述反应腔的外部侧壁上设置有微波源。

8.根据权利要求7所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述反应腔上设置有加气口，所述加气口用于向所述反应腔内注入氨气。

9.根据权利要求1所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述水洗模块中包括吸收液，所述吸收液用于对经由所述反应模块输出的气体进行吸收处理。

10.根据权利要求1所述的处理废气中氮氧化物的装置，其特征在于，所述进气口处设置有风机。