一種廢氣脫硝裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢氣脫硝裝置，包括廢氣吸收裝置和廢氣脫除裝置，廢氣吸收裝置為噴淋塔或鼓泡塔；廢氣脫除裝置為一體式結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置，包括陰極、陽極、反應(yīng)通道，陰極設(shè)置為陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學(xué)裝置一側(cè)有進水通道，相對應(yīng)的另一側(cè)有出水通道，電化學(xué)裝置上方設(shè)置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學(xué)裝置中的吸收液被再生，同時廢氣中的氮氧化物被還原為氮氣。本發(fā)明采用吸收液將廢氣中氮氧化物吸收去除，并且吸收液可得到高效再生，吸收液在廢氣脫硝體系中持續(xù)循環(huán)，達到穩(wěn)定的高效脫除廢氣中NO的效果。無需高溫、反應(yīng)條件溫和等，節(jié)省成本、縮小吸收液儲存體積、節(jié)省設(shè)備空間，對環(huán)境零污染。
【專利說明】
_種廢氣脫硝裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢氣脫硝裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是化學(xué)工業(yè)、國防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內(nèi)燃機等排放氣體中有毒物質(zhì)之一，是造成大氣污染的主要污染源之一，也是直接導(dǎo)致我國各地陰霾天、臭氧破壞、空氣污染的重大因素。但國內(nèi)的脫硝技術(shù)尚不成熟，對NOx的污染的治理也相對滯后，相應(yīng)的脫硝市場發(fā)展暫時比較緩慢。廢氣脫氮技術(shù)的發(fā)展是一個亟待解決的重大課題。為此，研究和開發(fā)具有處理效果好、投資及運行費用低、無二次污染等優(yōu)點的煙氣脫氮新技術(shù)迫在眉睫。
[0003]通常所說的NOx主要包括Ν0、Ν0 2、N205、N20、N203等幾種，其中主要是NO和N02。目前研究討論較多的NOx廢氣脫除的處理方法包括氧化法和還原法。氧化法脫硫脫硝易產(chǎn)生大量的硫酸鹽和硝酸鹽，對水體產(chǎn)生影響。還原法可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒無害的N2,目前應(yīng)用最廣泛的為SCR技術(shù)，該技術(shù)需要催化劑，且催化劑無法再生，容易導(dǎo)致中毒，對溫度要求高，且需要消耗尿素或氨等原料。設(shè)備占體積大，成本高、有一定安全隱患。
[0004]廢氣中主要NOx為NO，占90 %以上。NO難溶于水，但易溶于絡(luò)合吸收劑?？梢杂媒j(luò)合吸收的方法將NO高效脫除。然而，脫除后的吸收液難以再生，屬于消耗品，不能循環(huán)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的脫硝過程需要催化劑，且催化劑無法再生，容易導(dǎo)致中毒，對溫度要求高，且需要消耗尿素或氨等原料的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種廢氣脫硝裝置和方法，采用電解的方法，再生電解液，實現(xiàn)吸收液的循環(huán)使用，節(jié)省成本、縮小儲藏體積、并保持高效的NO去除率，在電解裝置中，吸附的NO可被還原為無毒無害的他脫除。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種廢氣脫硝裝置，包括廢氣吸收裝置和廢氣脫除裝置，其中，廢氣吸收裝置為噴淋塔或鼓泡塔;廢氣脫除裝置為一體式結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置，包括陰極、陽極、反應(yīng)通道，陰極設(shè)置為定型或顆粒狀導(dǎo)電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學(xué)裝置一側(cè)有進水通道，相對應(yīng)的另一側(cè)有出水通道，電化學(xué)裝置上方設(shè)置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學(xué)裝置中的吸收液被再生，同時廢氣中的氮氧化物被還原為氮氣。
[0008]進一步的，所述廢氣脫除裝置設(shè)置為有膜結(jié)構(gòu)，即陰極和陽極間有離子膜隔開，只有單極性離子可自由通過。
[0009]進一步的，所述廢氣脫除裝置設(shè)置為無膜結(jié)構(gòu)，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質(zhì)完全互通。
[0010]進一步的，所述廢氣脫除裝置中，陽極腔下方的陽極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔進水口；陰極腔下方的陰極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔進水口；陽極腔上方的陽極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔出水口；陰極腔上方的陰極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔出水口。
[0011]進一步的，所述陰極和陽極的進水通道和出水通道設(shè)置為一條或者多條。
[0012]進一步的，所述陽極設(shè)置為帶有金屬氧化物涂層的鈦板或鈦網(wǎng)，金屬氧化物涂層可以起到防治氧化的作用;所述陰極設(shè)置為導(dǎo)電性極好的金屬板或網(wǎng)，金屬板或網(wǎng)周圍填充石墨碳氈、石墨烯、活性碳中的一種或幾種，其多致密孔隙的特點，極大的增加陰極反應(yīng)面積。
[0013]進一步的，呈卷軸狀排布的陰極和陽極可替換為穿插式結(jié)構(gòu)平行排布，或者廢氣脫除裝置外形設(shè)置為方形或者圓筒狀。
[0014]廢氣脫硝裝置的廢氣脫硝方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
[0015](I)含有氮氧化物的廢氣進入廢氣吸收裝置中，被吸收液吸收，其余氣體排出；
[0016](2)廢氣脫除裝置中的陽極和陰極兩極板組上外加電場，電流密度為5?10mA/cm2，吸收液通過進水口進入廢氣脫除裝置中，在反應(yīng)通道中，吸收液得到再生，氮氧化物變?yōu)榈獨庠谂艢饪着懦觥?br>[0017]進一步的，所述吸收液為含有Fe、Co、N1、Cu過渡金屬中一種或幾種的氨基羧酸類或巰基類等配體形成的絡(luò)合物溶液或這些金屬形成的游離態(tài)溶液。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]本發(fā)明采用液體吸收的方法，廢氣吸收裝置采用噴淋或鼓泡的結(jié)構(gòu)形式，高效持續(xù)再生吸收液，保持高的氮氧化物脫除效果，簡單高效，對設(shè)備要求低，用吸收液將廢氣中氮氧化物固定，將廢氣中氮氧化物被吸收去除，吸附了氮氧化物的吸收液采用電化學(xué)的方法，在氮氧化物脫除裝置中的反應(yīng)通道內(nèi)快速再生，再生的吸收液繼續(xù)用于廢氣脫硝，吸附廢氣中氮氧化物，吸收液在廢氣脫硝體系中持續(xù)循環(huán)，達到穩(wěn)定的高效脫除廢氣中氮氧化物的效果。再生吸收液的同時，被吸收液固定的氮氧化物被轉(zhuǎn)化為他排出，對環(huán)境零污染。
[0020]本發(fā)明不需要在高溫下反應(yīng)吸收，不需要氣體加熱裝置，可減少能源損耗;催化劑可實現(xiàn)在線再生，不需要更換，一勞永逸，也可免除配備備用設(shè)備帶來的成本高、占用空間大等諸多問題;不需要投加任何化學(xué)物質(zhì)，不存在泄露、搬運化學(xué)品的危險，使用更為安全，對環(huán)境零污染；只有吸收和再生兩個設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，相比較傳統(tǒng)的由化學(xué)藥劑的儲存系統(tǒng)，氣體加熱系統(tǒng)，氣體混合系統(tǒng)和反應(yīng)器組成的處理設(shè)備，操作和維護更為方便。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明脫硝方法流程示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明中的電解裝置；
[0023]圖中:1、廢氣；2、氮氧化物固定脫除；3、吸收液再生；4、脫除氮氧化物的廢氣；5、N2;6、陰極腔出水通道;7、陰極腔;8、陰極;9、陽極腔；10、陽極；11、陰極腔進水通道；12、陰極腔進水口；13、陽極腔進水口；14、陽極腔進水通道;15、陽極腔出水通道。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0025]如圖1和圖2所示，
[0026]實施例1
[0027]—種廢氣脫硝裝置，包括廢氣吸收裝置和廢氣脫除裝置，其中，廢氣脫除裝置為一體式結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置，廢氣脫除裝置外形設(shè)置為方形，包括陰極、陽極、反應(yīng)通道，陰極設(shè)置為顆粒狀導(dǎo)電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈穿插式結(jié)構(gòu)平行排布，陰極和陽極的進水通道和出水通道設(shè)置為一條或者多條，陽極設(shè)置為帶有金屬氧化物涂層的鈦板，金屬氧化物涂層可以起到防治氧化的作用;所述陰極設(shè)置為導(dǎo)電性極好的金屬板，金屬板或網(wǎng)周圍填充石墨碳氈、石墨烯、活性碳中的一種或幾種，其多致密孔隙的特點，極大的增加陰極反應(yīng)面積。電解裝置包括陰極腔和陽極腔，廢氣脫除裝置設(shè)置為有膜結(jié)構(gòu)，即陰極和陽極間有離子膜隔開，只有單極性離子可自由通過。陽極腔內(nèi)部設(shè)置有水流孔隙，陰極腔下方設(shè)置有陰極腔進水通道，陰極腔上方設(shè)置有陰極腔出水通道，所述陰極腔內(nèi)設(shè)置有陰極；陽極腔下方設(shè)置有陽極腔進水通道，陽極腔上方設(shè)置有陽極腔出水通道，所述陽極腔內(nèi)設(shè)置有陽極，陽極分別與陽極腔進水通道、陽極腔出水通道相連；陽極腔下方的陽極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔進水口 ；陰極腔下方的陰極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔進水口；陽極腔上方的陽極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔出水口；陰極腔上方的陰極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔出水口。電化學(xué)裝置上方設(shè)置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學(xué)裝置中的吸收液被再生，同時廢氣中的氮氧化物被還原為氮氣。廢氣吸收裝置設(shè)置在電解還原裝置的底部或側(cè)部，廢氣吸收裝置設(shè)置為噴淋塔或鼓泡塔，采用噴淋或鼓泡的結(jié)構(gòu)形式。
[0028]實施例2
[0029]—種廢氣脫硝裝置，包括廢氣吸收裝置和廢氣脫除裝置，其中，廢氣脫除裝置為一體式結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置，廢氣脫除裝置外形設(shè)置為圓筒狀，包括陰極、陽極、反應(yīng)通道，陰極設(shè)置為定型導(dǎo)電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，陰極和陽極的進水通道和出水通道設(shè)置為一條或者多條，陽極設(shè)置為帶有金屬氧化物涂層的鈦網(wǎng)，金屬氧化物涂層可以起到防治氧化的作用;所述陰極設(shè)置為導(dǎo)電性極好的金屬網(wǎng)，金屬板或網(wǎng)周圍填充石墨碳氈、石墨烯、活性碳中的一種或幾種，其多致密孔隙的特點，極大的增加陰極反應(yīng)面積。電解裝置包括陰極腔和陽極腔，廢氣脫除裝置設(shè)置為無膜結(jié)構(gòu)，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質(zhì)完全互通，陽極腔內(nèi)部設(shè)置有水流孔隙，陰極腔下方設(shè)置有陰極腔進水通道，陰極腔上方設(shè)置有陰極腔出水通道，所述陰極腔內(nèi)設(shè)置有陰極；陽極腔下方設(shè)置有陽極腔進水通道，陽極腔上方設(shè)置有陽極腔出水通道，所述陽極腔內(nèi)設(shè)置有陽極，陽極分別與陽極腔進水通道、陽極腔出水通道相連;陽極腔下方的陽極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔進水口；陰極腔下方的陰極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔進水口；陽極腔上方的陽極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔出水口；陰極腔上方的陰極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔出水口。電化學(xué)裝置上方設(shè)置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學(xué)裝置中的吸收液被再生，同時廢氣中的氮氧化物被還原為氮氣。廢氣吸收裝置設(shè)置在電解還原裝置的底部或側(cè)部，廢氣吸收裝置設(shè)置為噴淋塔或鼓泡塔，采用噴淋或鼓泡的結(jié)構(gòu)形式。
[0030]廢氣脫硝裝置的廢氣脫硝方法，其特征在于，具體包括如下步驟:
[0031](I)含有氮氧化物的廢氣進入廢氣吸收裝置中，被吸收液吸收，其余氣體排出；
[0032](2)廢氣脫除裝置中的陽極和陰極兩極板組上外加電場，電流密度為5?10mA/cm2，吸收液通過進水口進入廢氣脫除裝置中，在反應(yīng)通道中，吸收液得到再生，氮氧化物變?yōu)榈獨庠谂艢饪着懦觥?br>[0033]進一步的，所述吸收液為含有Fe、Co、N1、Cu過渡金屬中一種或幾種的氨基羧酸類或巰基類等配體形成的絡(luò)合物溶液或這些金屬形成的游離態(tài)溶液。
[0034]用本發(fā)明的脫硝方法處理NO含量5000ppm的廢氣，控制廢氣流量10L/min，采用吸收液噴淋的方式，吸收脫除廢氣中的NO。噴淋后的吸收液經(jīng)過氮氧化物脫除裝置去除，吸收液再生，同時被吸收的NO轉(zhuǎn)化為N2排出，NO脫除效率持續(xù)穩(wěn)定在98%以上。
[0035]吸收液采用電化學(xué)的方式再生并持續(xù)循環(huán)，，將固定在吸收液中的NO轉(zhuǎn)化為無害的他脫除，使吸收液再生。從而達到再生吸收液、將NO轉(zhuǎn)化為無害他的目的，整個過程無對環(huán)境有害的物質(zhì)產(chǎn)生并保持高效穩(wěn)定的NO脫除率，吸收液不斷循環(huán)使用。
[0036]以上所述并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明所述廢氣脫硝方法中所述電解裝置不限于此種電解槽結(jié)構(gòu)，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)范圍的前提下，其它采用相同或相似原理的電解裝置，以及在本電解裝置基礎(chǔ)上做出若干變化、改型、添加或替換，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，包括廢氣吸收裝置和廢氣脫除裝置，其中，廢氣吸收裝置為噴淋塔或鼓泡塔;廢氣脫除裝置為一體式結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置，包括陰極、陽極、反應(yīng)通道，陰極設(shè)置為定型或顆粒狀導(dǎo)電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學(xué)裝置一側(cè)有進水通道，相對應(yīng)的另一側(cè)有出水通道，電化學(xué)裝置上方設(shè)置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學(xué)裝置中的吸收液被再生，同時廢氣中的氮氧化物被還原為氮氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述廢氣脫除裝置設(shè)置為有膜結(jié)構(gòu)，即陰極和陽極間有離子膜隔開，只有單極性離子可自由通過。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述廢氣脫除裝置設(shè)置為無膜結(jié)構(gòu)，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質(zhì)完全互通。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意所述一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述廢氣脫除裝置中，陽極腔下方的陽極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔進水口；陰極腔下方的陰極腔進水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔進水口；陽極腔上方的陽極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陽極腔出水口；陰極腔上方的陰極腔出水通道的橫截面上設(shè)置有陰極腔出水口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述陰極和陽極的進水通道和出水通道設(shè)置為一條或者多條。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述陽極設(shè)置為帶有金屬氧化物涂層的鈦板或鈦網(wǎng)；所述陰極設(shè)置為導(dǎo)電性極好的金屬板或網(wǎng)，金屬板或網(wǎng)周圍填充石墨碳氈、石墨烯、活性碳中的一種或幾種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，呈卷軸狀排布的陰極和陽極可替換為穿插式結(jié)構(gòu)平行排布，或者廢氣脫除裝置外形設(shè)置為方形或者圓筒狀。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢氣脫硝裝置的廢氣脫硝方法，其特征在于，具體包括如下步驟: (1)含有氮氧化物的廢氣進入廢氣吸收裝置中，被吸收液吸收，其余氣體排出； (2)廢氣脫除裝置中的陽極和陰極兩極板組上外加電場，電流密度為5?lOOmA/cm2，吸收液通過進水口進入廢氣脫除裝置中，在反應(yīng)通道中，吸收液得到再生，氮氧化物變?yōu)榈獨庠谂艢饪着懦觥?.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述廢氣脫硝裝置的廢氣脫硝方法，其特征在于，所述吸收液為含有Fe、Co、N1、Cu過渡金屬中一種或幾種的氨基羧酸類或巰基類等配體形成的絡(luò)合物溶液或這些金屬形成的游離態(tài)溶液。
【文檔編號】B01D53/14GK105854527SQ201610237615
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】劉炳言, 劉偉勛, 杜清華, 劉曉翠, 曹學(xué)磊
【申請人】青島海德威科技有限公司