CN219111315U - 一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 - Google Patents
一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN219111315U CN219111315U CN202320101424.1U CN202320101424U CN219111315U CN 219111315 U CN219111315 U CN 219111315U CN 202320101424 U CN202320101424 U CN 202320101424U CN 219111315 U CN219111315 U CN 219111315U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plasma
- flue gas
- mercury
- catalytic
- drawer type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本申请涉及废气处理技术领域，提供一种等离子‑催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，利用脉冲等离子与催化剂催化强耦合作用，高效协同去除烟气中的低浓度VOCs、零价汞等污染物。该装置主要包括抽屉式催化填料模块、等离子放电模块、尾部净化吸附层，在烟气进入净化装置时，通过等离子放电模块活化产生的活性氧化自由基等组分对烟气的中VOCs/汞等污染物进行预氧化降解，接着烟气通过负载有催化活性组分的抽屉式催化填料模块进行强耦合催化深度降解VOCs，协同氧化去除烟气中的零价汞，并通过尾部净化吸附层控制臭氧的逃逸，达到烟气深度净化的目的。
Description
技术领域
本申请属于废气处理技术领域，具体涉及一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置。
背景技术
工业烟气中除了颗粒物、氮氧化物和硫氧化物等常规污染物以外，还含有挥发性有机物、重金属等非常规污染物。当前大多数的烟气净化设备，如除尘器、SCR、脱硫设备等大多只能针对一种污染物进行有效去除。如果要实现多种污染物的协同去除需要在烟气净化系统设置多个设备，增加了烟气净化的一次性投资和运行成本。因此，开发适用于多种污染物同步脱除的集成化技术将是工业烟气污染物控制技术的发展趋势。
工业烟气污染物中的气态污染物一般可以采用催化、吸附或吸收的方法脱除。其中粉尘、氮氧化物、挥发性有机污染物(VOCs)及重金属汞等污染物可以通过催化的方法进行捕集或者转化成较容易去除的形态。然而，当前工业所用的催化等处理技术对于多种污染物协同处理的效率较低。因此，如果将催化和等离子技术高效集成，可有效实现VOCs/汞等多种污染物同步控制的目的。
实用新型内容
本实用新型提供一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，以解决现有技术中，工业所用的废气催化处理装置对于VOCs等多种污染物处理净化效率较低的问题。
本实用新型提供的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，包括筒体，在筒体内设置有抽屉式催化填料模块、等离子放电模块以及尾部净化吸附层；所述抽屉式催化填料模块、等离子放电模块均与筒体外壳可拆卸式密封连接；其中，抽屉式催化填料模块与等离子放电模块均为多个，两者并列且交叉排布，并列方向与进气方向垂直，使得气体先经过等离子放电模块后进入抽屉式催化填料模块，然后再进入下一个等离子放电模块、抽屉式催化填料模块；尾部净化吸附层按进气方向设置于抽屉式催化填料模块的后端。
可选的，所述等离子放电模块包括一个或多个高压脉冲等离子放电电极。
可选的，在高压脉冲等离子放电电极两端的按进气方向的前方，分别设有折流挡板，折流挡板固定连接于筒体内壁上。
可选的，所述折流挡板的长度150-250mm。
可选的，所述高压脉冲等离子放电电极为十字片状或锯齿状，通过绝缘固定底板垂直固定连接于筒体上。
可选的，所述高压脉冲等离子放电电极的电晕线宽度为10-30mm。
可选的，所述的抽屉式催化填料模块为网孔结构，网孔的孔隙率为25-35％，通过导线接地。
可选的，在筒体内的等离子放电模块的按进气方向的前端，还设有网状的导气网格栅。
本实用新型提供的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，利用脉冲等离子与催化剂催化强耦合作用，高效去除烟气中的VOCs、零价汞等污染物。具体而言，通过抽屉式催化填料模块和等离子放电模块的交叉布置和多组反应，形成多级的等离子-催化耦合，经一级耦合净化后的烟气，再通过第二、三……等多级的等离子-催化层进行梯级强耦合作用，从而实现烟气中VOCs/汞的高效氧化深度脱除。此外，催化填料模块的抽屉式设置以及催化填料模块和等离子放电模块与筒体的可拆卸式连接方式，便于更换或调整装置内的催化填料和电极，使装置实际使用时更加便捷灵活；进一步地，通过在等离子电极两端前方布置的扰流挡板增加烟气的停留时间，强化了烟气中的荷电-催化反应效果；通过催化填料和吸附剂负载活性组分，大大增加了烟气催化活化与吸附脱除的反应效率。
具体而言，还具有以下有益效果：
1)本装置实现了VOCs/汞的高效协同脱除，减少了烟气净化系统的一次性投资和运行成本。
2)本装置在等离子体放电过程中生成的自由基等活性组分，与催化剂进行强耦合作用对VOCs进行强化降解去除，与传统VOCs脱除方法相比，去除效率大大提高。
3)本装置整体结构简单、紧凑，经济实用，去除VOCs/汞的效率高，运行稳定可靠，具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1为本申请实施例的装置结构示意图；
图2为本申请实施例的导气网格栅示意图。
其中：1—等离子-催化耦合装置筒体，2—高压脉冲等离子放电电极，3—抽屉式催化填料模块，4—导气格栅，5—烟气进口，6—烟气出口，7—尾部净化吸附层，8—折流挡板。
具体实施方式
为了使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本申请进行详细说明。
针对烟气VOCs等污染物排放控制，本申请实施例提供一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，包括筒体1，在筒体内设置有等离子放电模块2、抽屉式催化填料模块3、以及尾部净化吸附层7；所述抽屉式催化填料模块3、等离子放电模块2均与筒体1外壳可拆卸式密封连接；其中，等离子放电模块2与抽屉式催化填料模块3均为多个，两者并列且交叉排布，并列方向与进气方向垂直，使得气体先经过等离子放电模块2后进入抽屉式催化填料模块3，然后再进入下一个等离子放电模块、抽屉式催化填料模块；尾部净化吸附层7按进气方向设置于抽屉式催化填料模块的后端。作为优选实施方式，本实施例所述的等离子放电模块2包括一个或多个高压脉冲等离子放电电极。
具体地，如图1所示，本申请实施例的装置为卧式结构，烟气从进气口5进入后，从出气口6排出。该装置的筒体内部包括抽屉式催化填料模块3、高压脉冲等离子放电电极、尾部净化吸附层7；所述的抽屉式催化填料模块为抽屉式的高通量的网孔材质，便于烟气通过；上端固定在固定环上，通过固定环与筒体外壳密封连接，固定环为聚四氟等绝缘材料；固定板上布置有高压放电电极，电极用绝缘固定帽进行固定，气体只能通过抽屉式催化填料模块层后进入下一段的等离子模块及催化填料模块。
所述的烟气是指工业窑炉、垃圾焚烧等烟气，所述的高压脉冲等离子放电电极通过等离子放电产生的活性自由基可与催化填料模块上的催化活性组分共同作用对烟气中的VOCs/汞进行深度净化处理。具体地，在烟气进入净化装置时，气体先经过等离子放电模块的一个或多个电极后进入抽屉式催化填料模块，然后再进入下一个等离子放电模块、抽屉式催化填料模块；通过抽屉式催化填料模块和等离子放电模块的交叉布置和多组反应，形成多级的等离子-催化耦合，经一级耦合净化后的烟气，再通过第二、三……等多级的等离子-催化层进行梯级强耦合作用，从而实现烟气中VOCs/汞的高效深度脱除。
具体而言，通过高压放电电极的等离子放电活化产生的活性自由基等组分对烟气的中VOCs/汞等污染物进行预氧化去除，接着烟气通过负载有催化活性组分的抽屉式催化填料模块进行强耦合催化深度降解VOCs，并实现协同氧化去除烟气中的零价汞组分；同时针对前端产生的臭氧具有强化分解性能，降低二次污染，实现深度脱除的目的。
作为优选实施方式，在高压脉冲等离子放电电极两端的按进气方向的前方，分别设有折流挡板8，折流挡板8固定连接于筒体1内壁上。其中，折流挡板的长度150-250mm。通过在等离子电极两端前方布置的折流挡板增加烟气的停留时间，强化了烟气中的荷电-催化反应效果；
进一步地，所述高压脉冲等离子放电电极为十字片状或锯齿状的不锈钢电晕线，通过固定底板进行垂直固定。其中，固定底板为绝缘材料，电晕线宽度为10-30mm。
作为优选实施方式，本实施例的抽屉式催化填料模块中的催化剂填料为掺杂有Co、Mn或Ce中的一种或多种催化活性组分的氧化铝颗粒；所述的氧化铝颗粒掺杂的催化活性组分含量为2-10wt.％，粒径为3-6mm。
作为优选实施方式，所述的抽屉式催化填料模块为网孔结构，网孔的孔隙率为25-35％，为具有导电性能的不锈钢材质，并通过导线接地。烟气在该催化层的停留时间为0.5-1s。
进一步地，本实施例中，位于最前端的抽屉式催化填料模块的网孔孔隙率比其后的催化填料模块的孔隙要小。
作为优选实施方式，所述尾部净化吸附层中的吸附材料为负载有Mn、Ce活性组分的改性后活性炭吸附剂。烟气在吸附层的停留时间为1-2s。
此外，作为优选，如图1和图2所示，在筒体内烟气进气口5之后、第一级的等离子放电模块之前，还设有网状导气网格栅4。通过导气网格栅4，格挡烟气中的大粒径杂物，并使烟气在进气截面上均匀分布，有利于烟气在筒体内的后续反应。
本实施例还提供一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制方法，采用上述的烟气VOCs/汞协同控制装置进行，包括：
将烟气通入所述烟气VOCs/汞协同控制装置内，使烟气依次经过等离子放电模块、抽屉式催化填料模块，然后再进入下一组等离子放电模块及抽屉式催化填料模块，直至经过最后一个抽屉式催化填料模块后，进入尾气净化吸附层，随后得以净化排出。
作为优选实施方式，其中，所述高压脉冲等离子放电电极的电源为窄脉冲高压电源，脉冲宽度为750-2000ns，额定重复频率为50-1000PPS；
作为优选实施方式，烟气在抽屉式催化填料模块的停留时间为0.5-1s，在尾气净化吸附层的停留时间为1-2s。
应用实施例
如图1所示，装置包括：筒体1、高压脉冲等离子放电电极2、抽屉式催化填料模块3、导气网格栅4、烟气进口5、净化烟气出口6、尾部净化吸附层7、扰流挡板8。所述的抽屉式催化填料模块3为不锈钢材质，催化剂为掺杂有Co/Mn双催化活性金属的改性氧化铝颗粒，粒径为5mm。抽屉式催化填料模块为网孔结构，孔隙率为30％，烟气在催化层的停留时间约为0.5s。封环固定板上布置有不锈钢电晕线，宽度为25mm的高压脉冲等离子放电电极2。催化模块上负载有催化活性组分Co/Mn氧化物，质量百分含量为2-10％。所述的折流挡板8长度为150mm。
利用实验室的中试规模烟气净化装置进行应用研究，其烟气量为50-500m3/h。烟气中VOCs中的甲醛浓度为100mg/m3，甲苯浓度为100mg/m3。烟气中零价汞初始浓度约为50μg/m3。
将烟气被引入到上述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置中，经过以下步骤：
第一步：烟气从进气口5进入烟气净化装置从而进入装置主体内；
第二步：烟气进入装置主体之中，通过放电极等离子体放电使得烟气中产生活性自由基组分，并在电场驱动力的作用下向催化层的外壁富集；
第三步：烟气中甲醛、甲苯和汞等污染物进行预氧化去除，紧接着烟气通过抽屉式催化填料模块3强耦合催化进一步降解烟气中的甲醛和甲苯，并协同氧化去除烟气中的零价汞组分；
对净化烟气出口6处的烟气进行测试，得到脉冲等离子体电压与污染物浓度及去除效率之间的关系如下表所示：
| 指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 |
| 高压脉冲电源电压(kv) | 10 | 20 | 30 | 0 |
| 甲醛浓度(mg/m3) | 23.5 | 13.7 | 5.4 | 45.8 |
| 甲醛去除效率(％) | 76.5 | 86.3 | 94.5 | 54.2 |
| 甲苯浓度(mg/m3) | 27.5 | 15.7 | 3.3 | 98.9 |
| 甲苯去除效率(％) | 72.5 | 84.3 | 96.7 | 1.1 |
| Hg浓度(μg/m3) | 36.8 | 18.6 | 3.6 | 49.7 |
| Hg去除效率(％) | 26.4 | 62.8 | 92.8 | 0 |
由上表可知，本实用新型的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置对烟气中的甲苯、甲醛、零价汞均有良好的去除能力。
| 结构参数 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 催化层个数 | 3 | 3 | 3 |
| 催化填料模块负载活性组分 | Co | Mn | Co/Mn |
| 催化活性组分质量百分含量(％) | 1.1 | 1.2 | 1:1.1 |
| 电极数量 | 12 | 12 | 12 |
| 高压脉冲电源电压(kv) | 30 | 30 | 30 |
利用实施例4～6的烟气净化装置对工业烟气进行净化，测得各污染物的去除效率如下表所示：
| 指标 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 甲苯去除效率(％) | 96.7 | 95.2 | 98.6 |
| 甲醛去除效率(％) | 94.5 | 93.1 | 99.2 |
| Hg去除效率(％) | 92.8 | 95.5 | 96.3 |
| 末端臭氧分解效率(％) | 90.3 | 92.1 | 93.5 |
由上表可知，本申请的等离子-催化强耦合装置及方法对烟气中的甲苯、甲醛、零价汞均有良好的去除能力，同时对产生的臭氧也具有较好的分解去除性能。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。
Claims (8)
1.一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，包括筒体，其特征在于，在筒体内设置有抽屉式催化填料模块、等离子放电模块以及尾部净化吸附层；
所述抽屉式催化填料模块、等离子放电模块均与筒体外壳可拆卸式密封连接；其中，抽屉式催化填料模块与等离子放电模块均为多个，两者并列且交叉排布，并列方向与进气方向垂直，使得气体先经过等离子放电模块后进入抽屉式催化填料模块，然后再进入下一个等离子放电模块及抽屉式催化填料模块；
尾部净化吸附层按进气方向设置于抽屉式催化填料模块的后端。
2.根据权利要求1所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，所述等离子放电模块包括一个或多个高压脉冲等离子放电电极。
3.根据权利要求2所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，在高压脉冲等离子放电电极两端的按进气方向的前方，分别设有折流挡板，折流挡板固定连接于筒体内壁上。
4.根据权利要求3所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，所述折流挡板的长度为150-250mm。
5.根据权利要求2所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，所述高压脉冲等离子放电电极为十字片状或锯齿状，通过绝缘固定底板垂直固定连接于筒体上。
6.根据权利要求5所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，所述高压脉冲等离子放电电极的电晕线宽度为10-30mm。
7.根据权利要求1所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，所述的抽屉式催化填料模块为网孔结构，网孔的孔隙率为25-35％，通过导线接地。
8.根据权利要求1所述的等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置，其特征在于，在筒体内的等离子放电模块的按进气方向的前端，还设有网状的导气网格栅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320101424.1U CN219111315U (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320101424.1U CN219111315U (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN219111315U true CN219111315U (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=86526486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202320101424.1U Active CN219111315U (zh) | 2023-02-02 | 2023-02-02 | 一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN219111315U (zh) |
-
2023
- 2023-02-02 CN CN202320101424.1U patent/CN219111315U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4590618B2 (ja) | 排気ガス処理方法及び処理装置 | |
| CN105864908A (zh) | 一种多级等离子体空气净化器 | |
| CN102091514B (zh) | 一种治理恶臭气体和工业VOCs的装置及方法 | |
| JP4411432B2 (ja) | 低温プラズマを用いる排ガスの浄化方法及びその浄化装置 | |
| CN107413175B (zh) | 一种高效率低能耗免二次污染的低温等离子体协同催化净化室内挥发性有机物的方法与装置 | |
| CN104383812A (zh) | VOCs低温等离子复合处理系统 | |
| CN1772347A (zh) | 吸附－低温等离子体同步脱硫脱硝装置及其方法 | |
| CN108392951B (zh) | 一种低温等离子气体净化装置 | |
| CN203370462U (zh) | 基于低温等离子技术的隧道空气净化装置 | |
| CN205760428U (zh) | 一种废气净化装置 | |
| CN112316679B (zh) | 一种低温等离子体VOCs净化装置及方法 | |
| CN107029533A (zh) | 一种多功能净化去除油烟废气的方法及装置 | |
| CN219111315U (zh) | 一种等离子-催化强耦合烟气VOCs/汞协同控制装置 | |
| CN204952523U (zh) | 一种光催化等离子废气净化装置 | |
| CN210385474U (zh) | 一种高效净化垃圾源废气的装置 | |
| CN111318140A (zh) | 一种过滤式介质阻挡放电烟气净化系统及方法 | |
| KR101817907B1 (ko) | 유해 및 악취가스 제거장치 | |
| CN202105577U (zh) | 有机废气处理装置 | |
| CN2768877Y (zh) | 氮氧化物的脉冲电晕催化分解装置 | |
| CN211514078U (zh) | 工业生产用废气高效净化处理系统 | |
| CN209771789U (zh) | 一种电化学协同光催化有机废气处理装置 | |
| CN204275780U (zh) | 用于废气的等离子处理系统的高能离子发生器 | |
| CN204320098U (zh) | VOCs低温等离子复合处理系统 | |
| CN106179451A (zh) | 一种改性炭基脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN203436998U (zh) | 等离子光氢净化系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |