CN216799340U - 一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，包括：进气烟道；干式静电除尘器，连接至所述进气烟道；多污染物协同脱除部，设置在所述干式静电除尘器下游；二氧化碳吸收部，设置在所述多污染物协同脱除部下游；除湿部，设置在所述二氧化碳吸收部下游；出气烟道，连接至所述除湿部。所述多污染物协同脱除部包括紫外光源和斜气流电极，所述斜气流电极上设置有用于挥发性有机物的光催化剂。根据本申请的装置能够实现工业烟气中颗粒物及挥发性有机物的协同脱除，从而有效降低污染，实现工业烟气达标排放。

Description

一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置

技术领域

本申请涉及环境检测及污染控制技术领域，具体而言，涉及一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置。

背景技术

工业烟气不达标排放是大气污染的主要根源。工业烟气中通常含有高浓度的颗粒物、挥发性有机化合物(VOCs：Volatile Organic Compounds)等，不同类型的工业生产中烟气的组分、排量特征不同。

静电除尘是利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在大气污染物治理方面，静电除尘器是经常采用的主要技术手段之一，大范围在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。电除尘器由进出风口、壳体、电极、灰斗等部分组成。含有污染物颗粒的气流在风机的作用下，首先进入进风口，通过分布板将气流均匀分布。在强电场中，空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电并在电场的作用下向阳极板运动，并最终附着在阳极板上。

例如，静电除尘器可采用干式、线板型、单区卧式静电除尘，电晕线采用负电晕放电。放电极和集尘极在多数情况下可使用钢材制造。放电极一般采用框架固定，均需使用绝缘套管支持。放电极制造材料要求有很好的机械强度并能够防止腐蚀，以及具有良好的电气性能，能够做到低起晕电压、高击穿电压。集尘极也要求有较好的电气性能，使得电场强度和电流密度分布均匀。

通常阳极作为集尘极，为板状，并且接地。阴极作为放电极，为线状，有的其上有等距离分布的尖端放电点。高压供电装置可提供高压直流电源，加在正、负电极之间。通常情况下，气体中只含有极其微量的自由电子和离子，因此可视为绝缘体。在气体电离后，大量的自由电子和正负离子会向异极运动。在运动过程中，它们与烟气气流中的尘粒相碰撞而吸附其上，使得尘粒带电。荷电尘粒在电场的作用下，趋向集尘极和放电极，带负电荷的尘粒与集尘极接触后失去电子，成为中性而粘附于集尘极表面上，为数很少带电荷尘粒沉积在截面很小的放电极上。

静电除尘器可以承受比较高的烟气温度，极限温度将近三百摄氏度。例如在烧结结束后，烟气即可通过管道进入除尘器电场内部进行除尘操作。

静电除尘器因其除尘效率高、适用范围广、运行费用低、可靠性高等优点，在我国，现有燃煤电站中近90～95％都采用了干式静电除尘器(DESP)收集烟气中的飞灰颗粒，且几乎所有新建大中型火电机组也都配备有静电除尘器。

虽然静电除尘器能够高效脱除工业烟气中的颗粒物，但不能很好地脱除工业烟气中的挥发性有机物。

现阶段VOCs废气处理设备主要包括有消化吸收、活性炭吸附、催化燃烧、低温等离子、光氧催化法、臭氧催化氧化等。

目前这些脱除工业颗粒物和挥发性有机物的设备在联合进行气固脱除的情况下，协同效果不好，且会造成能耗的增加和资源的浪费等问题。

实用新型内容

本申请提供一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，在脱除工业烟气中颗粒物的同时，高效催化静电除尘器运行过程中产生的臭氧与工业烟气中所含挥发性有机物之间的反应，实现工业烟气中颗粒物及挥发性有机物的协同脱除。

根据本申请的一方面，提供一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，包括：

进气烟道；

干式静电除尘器，连接至所述进气烟道；

多污染物协同脱除部，设置在所述干式静电除尘器下游；

二氧化碳吸收部，设置在所述多污染物协同脱除部下游；

除湿部，设置在所述二氧化碳吸收部下游；

出气烟道，连接至所述除湿部，

其中，所述多污染物协同脱除部包括紫外光源和斜气流电极，所述斜气流电极上设置有用于挥发性有机物的光催化剂。

根据一些实施例，所述光催化剂包括附着于所述斜气流电极表面的光催化剂膜。

根据一些实施例，所述斜气流电极具有弯曲结构。

根据一些实施例，所述斜气流电极呈弯折形。

根据一些实施例，所述多污染物协同脱除部集成于所述干式静电除尘器内部下游。

根据一些实施例，所述干式静电除尘器的部分尾端集尘极板在其表面附着有所述光催化剂膜,从而兼作所述斜气流电极。

根据一些实施例，所述斜气流电极之间的极距大于所述干式静电除尘器中电极之间的极距。

根据一些实施例，所述光催化剂膜包括TiO₂、ZrO₂、ZnO、CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃、SiO₂中的一种或多种材料。

根据一些实施例，所述紫外光源包括灯管。

根据一些实施例，所述二氧化碳吸收部中设置有碱液，如NaOH、KOH、Ba(OH)₂等

根据一些实施例，所述除湿部中设置有除湿材料。除湿材料可为硅胶、CaO、CaCl、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

根据本申请的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，通过将用于挥发性有机物的光催化剂以膜形态附着在电极上，利用其间电场提供的电能附加紫外光源提供的光能激活催化剂，可在脱除工业烟气中颗粒物的同时，高效催化静电除尘器运行过程中产生的臭氧与工业烟气中所含挥发性有机物之间的反应，实现工业烟气中颗粒物及挥发性有机物的协同脱除，从而有效降低污染，实现工业烟气达标排放。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示出根据本申请实施例的多污染物协同脱除装置的整体结构示意图。

图2示出根据本申请实施例的多污染物协同脱除部的结构示意图。

附图标记说明：

1 进气烟道

2 干式静电除尘器

3 多污染物协同脱除部

4 紫外光源

5 斜气流电极

6 二氧化碳吸收部

7 除湿部

8 出气烟道

9 阴极极线

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

示例实施例中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的部分，或可选地还包括对于这些装置、产品或设备固有的其他单元。

传统的静电除尘器能够高效脱除工业烟气中的颗粒物，在我国工业烟气排放企业中得到广泛应用。但是，传统的静电除尘器不能很好地协同脱除工业烟气中的挥发性有机物。如要实现此目标，则需要配置额外的脱除挥发性有机物的设备，不仅成本提高，而且会造成能耗增加和资源浪费。

为此，本申请提出一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，通过将用于挥发性有机物的光催化剂以膜形态附着在电极上，利用其间电场提供的电能附加紫外光源提供的光能激活催化剂，可在脱除工业烟气中颗粒物的同时，高效催化静电除尘器运行过程中产生的臭氧与工业烟气中所含挥发性有机物之间的反应，实现工业烟气中颗粒物及挥发性有机物的协同脱除，从而有效降低污染，实现工业烟气达标排放。

下面将参照附图对本申请的实施例进行详细描述。

图1示出根据本申请实施例的多污染物协同脱除装置的整体结构示意图。

参见图1，根据示例实施例的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置包括进气烟道1、干式静电除尘器2、多污染物协同脱除部3、二氧化碳吸收部6、除湿部7、出气烟道8。

如图1所示，干式静电除尘器2、多污染物协同脱除部3、二氧化碳吸收部6、除湿部7依次相连。多污染物协同脱除部3内设有紫外光源4及斜气流电极5，从而可实现电场协同光催化协同脱除颗粒物、挥发性有机物及臭氧等。

干式静电除尘器2可去除烟气中绝大部颗粒物，使得进入多污染物协同脱除部3中的烟气含尘浓度极低。干式静电除尘器2可采用常规干式静电除尘器或其他干式静电除尘器。

斜气流电极5在其表面附着有光催化剂膜，从而可高效催化电除尘器本身产生的臭氧与工业烟气中的挥发性有机物之间的反应，利用臭氧对有机物的氧化作用，达到去除挥发性有机物及臭氧的目的。

根据一些实施例，斜气流电极5附着的光催化剂膜材料可为TiO₂、ZrO₂、ZnO、CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃、SiO₂中的一种或多种。例如，可采用喷涂等工艺在极板表面形成光催化剂膜，对此本文不加赘述。根据一些实施例，多污染物协同脱除部3中的斜气流电极5为斜向布置，从而提高除尘效率和挥发性有机物脱除效率，如后面参照图2所详细描述的。

紫外光源4可设在多污染物协同脱除部3的顶部和底部。根据一些实施例，紫外光源4发出的光的波长范围为300-500nm，功率为100-500W。通过UV紫外线光及臭氧对工业废气进行协同分解氧化反应，使工业废气物质降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳。

二氧化碳吸收部6内设有碱液，用于吸收多污染物协同脱除部3在运行时生成的二氧化碳，以实现碳减排。根据一些实施例，碱液可放置NaOH、KOH、Ba(OH)₂等。

除湿部7用于脱除烟气中的水蒸气，起到保护烟囱的作用。根据一些实施例，除湿材料可为硅胶、CaO、CaCl、聚丙烯酰胺中的一种或多种材料。

根据一些实施例，该工业烟气多组分协同脱除系统能够达到除尘效率>99.0％，挥发性有机物催化效率>90.0％，臭氧脱除率>70.0％。

根据另一实施例，多污染物协同脱除部3可集成于干式静电除尘器2内部下游。例如，干式静电除尘器2的部分尾端集尘极板可在其表面附着用于VOCs的光催化剂膜,并且设置为斜向弯折且极板间距离更大，从而兼作斜气流电极5。

图2示出根据本申请实施例的多污染物协同脱除部的结构示意图。

图2中的(a)为多污染物协同脱除部3的剖面主视图，剖面主视图(a)视线方向与图1相同；(b)为左剖视图；(c)为俯剖视图。图中黑点图案填充部分为斜气流电极5，双斜线图案填充部分为紫外光源4(灯管)。图中与每个斜气流电极5相对设置有多条排成行的阴极极线9。图中示出四排斜气流电极5，易于理解，这仅是示例性的，而不是对本申请技术方案的限制。

参见图2，根据示例实施例的斜气流电极5呈弯曲状，这样可以提高烟气中剩余颗粒物的除尘效率；此外，亦可使烟气与斜气流电极5上附着的光催化剂膜充分接触，以提高挥发性有机物脱除效率。根据另一些实施例，斜气流电极5呈弯折形。根据示例实施例，呈弯曲状的斜气流电极5彼此平行。

为减小斜气流电极5多次改变气流方向所带来的阻力损失，根据一些实施例，斜气流电极5之间的极距较传统干式静电除尘器更宽，例如可设置为500-600mm。

下面简述根据本申请实施例的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置的运行过程。

经脱硫脱硝处理后的工业烟气由进气烟道1进入本装置，在通过干式静电除尘器2时，干式静电除尘器放电，工业烟气中约95％的颗粒物被吸附在集尘极板上，放电过程中会生成臭氧。

接下来，工业烟气将进入多污染物协同脱除部3。在紫外光源4提供的光能与电极间电场提供的电能的共同作用下，斜气流电极5上附着的光催化剂被激活，高效催化工业烟气中的挥发性有机物与前置干式静电除尘器2因放电而产生的臭氧之间的反应，协同脱除挥发性有机物和臭氧，并生成二氧化碳和水。此外，电极间电场亦可以协同脱除工业烟气中的颗粒物。

然后，工业烟气进入二氧化碳吸收部6，其中设置的碱液可吸收前置多污染物协同脱除部3在运行中产生的二氧化碳。接着，工业烟气通过除湿部7，其中的水蒸气被脱除。最终，达到环保标准的工业烟气由出气烟道8排入大气。

最后应说明的是，以上所述仅为本申请的示例实施例，并不是用于限制本申请的范围。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域技术人员而言，依然可以通过对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部技术特征进行等同替换而获得其他变型。在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，包括：

进气烟道；

干式静电除尘器，连接至所述进气烟道；

多污染物协同脱除部，设置在所述干式静电除尘器下游；

二氧化碳吸收部，设置在所述多污染物协同脱除部下游；

除湿部，设置在所述二氧化碳吸收部下游；

出气烟道，连接至所述除湿部；

其中，所述多污染物协同脱除部包括紫外光源和斜气流电极，所述斜气流电极上设置有用于挥发性有机物的光催化剂。

2.如权利要求1所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述光催化剂包括附着于所述斜气流电极表面的光催化剂膜。

3.如权利要求2所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述斜气流电极具有弯曲结构。

4.如权利要求3所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述多污染物协同脱除部集成于所述干式静电除尘器内部下游。

5.如权利要求4所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述干式静电除尘器的部分尾端集尘极板在其表面附着有所述光催化剂膜，从而兼作所述斜气流电极。

6.如权利要求1或5所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述斜气流电极之间的极距大于所述干式静电除尘器中电极之间的极距。

7.如权利要求1所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述紫外光源包括灯管。

8.如权利要求1所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收部中设置有碱液。

9.如权利要求1所述的用于工业烟气的多污染物协同脱除装置，其特征在于，所述除湿部中设置有除湿材料。

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