CN216537753U

CN216537753U - 一种多污染物协同催化净化装置

Info

Publication number: CN216537753U
Application number: CN202122340750.1U
Authority: CN
Inventors: 梁全明; 左朋莱; 杨子文; 佟莉; 王晨龙; 张晓曦; 韩悦; 高佳佳; 王堃; 童亚莉; 刘洁玉
Original assignee: Institute of Urban Safety and Environmental Science of Beijing Academy of Science and Technology
Current assignee: Institute of Urban Safety and Environmental Science of Beijing Academy of Science and Technology
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2031-09-26

Abstract

本实用新型涉及环境治理及大气污染控制领域，尤其涉及一种多污染物协同催化净化装置。所述多污染物协同催化净化装置，包括：干法脱硫系统和多功能净化模块；所述干法脱硫系统和所述多功能净化模块连接设置；其中，所述多功能净化模块为多功能过滤模块、或多功能催化剂模块、或连接设置的多功能过滤模块和多功能催化剂模块。所述多污染物协同催化净化装置可协同净化NO_x、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物，为烟气多污染物协同稳定控制提供技术支撑，同时改善城市环境空气质量、保障居民身体健康。

Description

一种多污染物协同催化净化装置

技术领域

本实用新型涉及环境治理及大气污染控制领域，尤其涉及一种多污染物协同催化净化装置。

背景技术

随着大气中臭氧浓度越来越高，臭氧治理将成为大气污染治理面临的主要挑战；其中，NOx和挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)作为臭氧最主要的两个前体物，是造成空气质量超标的主要污染物，对气候变化、人体健康和大气能见度具有负面影响，如何对其有效控制已成为环境领域的研究热点。与此同时，大量的烟气汞排放导致高挥发性、低水溶性、难以控制的Hg的排放比例最高，而部分行业工业烟气长期存在着CO较高浓度排放的问题。因此，如何协同脱除NO_x、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物已成为当前工业烟气治理的研究难点。

近年来，随着排放标准的不断加严，倒逼污染防治技术不断升级，多个单一污染物控制系统串联脱除工艺由于设备庞杂、运行成本高等问题，已不适用当前的治理需求，同时，由于部分工业锅炉负荷变化频繁，导致烟气温度、污染物初始浓度等参数不稳定，运行水平低，且现有的控制技术对挥发性有机物(VOCs)、CO和Hg等污染物的脱除效果并不明显。因此，丰富催化剂活性位点种类，高效协同控制工业锅炉NOx、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物已成为大气污染治理领域的重要课题。

鉴于此，特提出本实用新型。

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多污染物协同催化净化装置，该装置可协同净化NO_x、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物。

具体地，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种多污染物协同催化净化装置，包括：干法脱硫系统和多功能净化模块；所述干法脱硫系统和所述多功能净化模块连接设置；

其中，所述多功能净化模块为多功能过滤模块、或多功能催化剂模块、或连接设置的多功能过滤模块和多功能催化剂模块。

本实用新型发现，上述装置可实现对NO_x、CO、Hg、以C₃H₆为代表的VOCs、粉尘等多种污染物全干法协同控制，且全过程无废液产生。

具体而言，基于烟气中存在NO_x、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物时，作为脱硝还原剂的NH₃，会干扰催化材料对Hg、VOCs的脱除，且烟温超过320℃时，NH₃会被催化材料氧化，导致净化装置脱硝效率下降，且产生新的对温室效应贡献更大的气态污染物N₂O；而上述多功能净化模块可优化净化装置协同脱除性能，促进多污染物高效协同控制。干法脱硫系统主要用于去除烟气中的SO₂，避免SO₂造成后续多功能净化模块中毒。

在上述技术方案中，所述多功能净化模块主要用于过滤粉尘、干法脱硫剂，去除烟气中的Hg、CO和以C₃H₆为代表的VOCs；如果待处理的烟气中无粉尘、SO₂和Hg，此时所述多功能净化模块为多功能过滤模块或多功能催化剂模块(即多功能过滤模块、多功能催化剂模块二者选一)即可。

作为上述技术方案的优选，所述多污染物协同催化净化装置还包括：HCl补偿装置；

所述HCl补偿装置的进口与所述干法脱硫系统的出口连接设置，出口与所述多功能净化模块的入口连接设置。

在上述技术方案中，根据待处理烟气参数，如果待处理烟气中无Hg或者Hg氧化效率很高，则无需设置HCl补偿装置；如果待处理烟气中Hg浓度较高，则需要设置HCl补偿装置，以促进Hg氧化脱除。

作为上述技术方案的优选，所述多污染物协同催化净化装置还包括：脱硝还原剂喷射系统；

所述脱硝还原剂喷射系统的进口与所述多功能过滤模块的出口连接设置，出口与所述多功能催化剂模块的入口连接设置。

在上述技术方案中，所述脱硝还原剂喷射系统主要用于脱硝。

作为上述技术方案的优选，所述多功能过滤模块为多功能滤袋模块或多功能滤管模块。

在上述技术方案中，多功能滤袋模块可根据烟气条件设置滤袋尺寸、数量等；多功能滤管模块可根据烟气条件设置滤管长度、布置方式等。

作为上述技术方案的优选，所述多功能过滤模块涂覆有催化材料。

在上述技术方案中，所述多功能净化模块基于烟气条件选用钒基、铈基或者锰基催化剂；如烟气中含有SO₂，优先选用具有良好抗硫性能的钒基催化材料涂覆多功能过滤模块；其中，钒基催化材料活性组分包含V、Mo、W、Cu、La、Sn、Nb等一种或多种金属化合物，助剂为氟化铵和/或磷酸三铵，复合载体为锐钛矿二氧化钛和γ-氧化铝的混合物，采用草酸、稀盐酸、氨水中的一种或多种作为酸碱调节剂；锰基催化剂可参考CN201911330178.1，以二氧化钛为载体，MnO₂为活性成分，阳离子改性剂选自Sc₂O₃、Y₂O₃、Pr₆O₁₁和La₂O₃中的一种或多种，阴离子改性剂选自F^-、Cl^-、Br^-、SO₄ ^2-和PO₄ ^3-中的一种或多种。

在上述技术方案中，所述多功能催化剂模块可根据烟气条件选择涂覆催化材料的多功能滤袋、涂覆催化材料的多功能滤管、挤出式蜂窝型多功能催化剂、涂覆式蜂窝型多功能催化剂、挤出式波纹型多功能催化剂等不同种类的多功能催化材料。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型基于工业锅炉烟气特点，结合以低温(150～200℃)为主的全温区(150～400℃)选择性催化还原(SCR)脱硝技术，创新性地通过添加活性组分、助剂到复合载体，优化催化材料去除大气污染物的种类，从而提供一种NO_x、CO、Hg、VOCs、粉尘等多种污染物协同催化净化装置，为烟气多污染物协同稳定控制提供技术支撑，同时改善城市环境空气质量、保障居民身体健康。

(2)本实用新型的装置可协同净化多种污染物，尤其是对于NO_x、CO、Hg、VOCs和粉尘的协同控制；其中，钒基催化剂，200～360℃，NO_x转化率达90％以上，150～300℃，Hg氧化率大于95％，360～420℃，C₃H₆氧化率大于50％，340～420℃，CO氧化率大于10％；锰基催化剂，120～280℃，NO_x转化率达90％以上，150～300℃，Hg氧化率大于90％，240～360℃，C₃H₆氧化率大于80％，240～360℃，CO氧化率大于65％。

附图说明

图1为本实用新型中多污染物协同催化净化装置示意图；

图中：1、烟气入口；2、干法脱硫系统；3、HCl补偿装置；4、多功能过滤模块；5、脱硝还原剂喷射系统；6、多功能催化剂模块。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

实施例1

本实施例提供一种多污染物协同催化净化装置，如图1所示，包括：

干法脱硫系统2，用于去除SO₂；

多功能过滤模块4，用于去除粉尘、CO、Hg、VOCs；

多功能催化剂模块6，用于去除NO、CO、Hg、VOCs；其中，

所述干法脱硫系统2与所述多功能过滤模块4、所述多功能催化剂模块6依次连接设置；

还包括：HCl补偿装置3；

所述HCl补偿装置3的进口与所述干法脱硫系统2的出口连接设置，出口与所述多功能净化模块4的入口连接设置；

还包括：脱硝还原剂喷射系统5；

所述脱硝还原剂喷射系统5的进口与所述多功能过滤模块4的出口连接设置，出口与所述多功能催化剂模块6的入口连接设置；

所述多功能过滤模块4为多功能滤袋模块或多功能滤管模块；

所述多功能过滤模块4涂覆有催化材料。

实施例2

本实施例利用实施例1的装置进行多污染物协同催化净化；由于滤袋、滤管除尘效率基本达到99％以上，故本实施例不测试除尘效率，NO_x、CO、Hg和C₃H₆协同净化效率测试条件及实验结果如下：

采用不同组分、不同浓度钢瓶气模拟工业烟气组分，通过质量流量计调控各组分浓度，其中HCl气体(即实施例1中的HCl补偿装置3)随入口烟气混合后一并进入后续净化装置，从钒基多功能滤管截取一小部分滤饼放置于1号加热炉的石英反应管(即实施例1中的多功能过滤模块4)，通过温控装置将温度控制在250℃，随后在反应管路通入NH₃气体(即实施例1中的脱硝还原剂喷射系统5)，将20-40目锰基多功能催化剂装填于2号加热炉的石英反应管(即实施例1中的多功能催化剂模块6)，通过温控装置将温度控制在240℃，整套测试装置采用聚四氟乙烯管和硅胶管连接。NO、C₃H₆进出口浓度采用质谱仪测定，进而计算NO、C₃H₆转化率，CO进出口浓度采用Testo350烟气分析仪测定，进而计算CO净化率，Hg进出口浓度采用测汞仪测定，进而计算Hg氧化率。具体实验烟气条件：0.05％NO、0.05％NH₃、5％O₂、0.28％CO、0.11％C₃H₆、0.001％HCl、Hg浓度101ug/m³、平衡气Ar、总流量1.5L/min。测试结果如表1所示；

表1实施例2测试结果

由表1可知，经过两个净化模块，NO总转化率为93.2％、CO总转化率为72.6％、Hg总转化率为99.9％、C₃H₆总转化率为94.1％。

如此，本实用新型提供了一种多污染物协同催化净化装置，该装置能够有效解决NO_x、CO、Hg、粉尘和以C₃H₆为代表的VOCs等多种污染物的协同去除问题，简化尾气净化工序，改善大气环境质量。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims

1.一种多污染物协同催化净化装置，其特征在于，包括：干法脱硫系统和多功能净化模块；所述干法脱硫系统和所述多功能净化模块连接设置；

其中，所述多功能净化模块为多功能过滤模块、或多功能催化剂模块、或连接设置的多功能过滤模块和多功能催化剂模块；

还包括：HCl补偿装置；

2.根据权利要求1所述的多污染物协同催化净化装置，其特征在于，还包括：脱硝还原剂喷射系统；

3.根据权利要求1所述的多污染物协同催化净化装置，其特征在于，所述多功能过滤模块为多功能滤袋模块或多功能滤管模块。

4.根据权利要求3所述的多污染物协同催化净化装置，其特征在于，所述多功能过滤模块涂覆有催化材料。