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構的電化學裝置，包括陰極、陽極、反應通道，陰極設置為陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學裝置一側有進水通道，相對應的另一側有出水通道，電化學裝置上方設置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學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、反應條件溫和等，節(jié)省成本、縮小吸收液儲存體積、節(jié)省設備空間，對環(huán)境零污染。
【專利說明】
_種廢氣脫硝裝置和方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于廢氣處理技術領域，具體涉及一種廢氣脫硝裝置和方法。
【背景技術】
[0002]氮氧化物(NOx)是化學工業(yè)、國防工業(yè)、電力工業(yè)以及鍋爐和內燃機等排放氣體中有毒物質之一，是造成大氣污染的主要污染源之一，也是直接導致我國各地陰霾天、臭氧破壞、空氣污染的重大因素。但國內的脫硝技術尚不成熟，對NOx的污染的治理也相對滯后，相應的脫硝市場發(fā)展暫時比較緩慢。廢氣脫氮技術的發(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化為無毒無害的N2,目前應用最廣泛的為SCR技術，該技術需要催化劑，且催化劑無法再生，容易導致中毒，對溫度要求高，且需要消耗尿素或氨等原料。設備占體積大，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，但易溶于絡合吸收劑?？梢杂媒j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)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術中存在的脫硝過程需要催化劑，且催化劑無法再生，容易導致中毒，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構的電化學裝置，包括陰極、陽極、反應通道，陰極設置為定型或顆粒狀導電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學裝置一側有進水通道，相對應的另一側有出水通道，電化學裝置上方設置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學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置為有膜結構，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置為無膜結構，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質完全互通。
[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置為一條或者多條。
[0012]進一步的，所述陽極設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;所述陰極設置為導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構平行排布，或者廢氣脫除裝置外形設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構形式，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的方法，在氮氧化物脫除裝置中的反應通道內快速再生，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物質，不存在泄露、搬運化學品的危險，使用更為安全，對環(huán)境零污染；只有吸收和再生兩個設備，結構簡單，相比較傳統(tǒng)的由化學藥劑的儲存系統(tǒng)，氣體加熱系統(tǒng)，氣體混合系統(tǒng)和反應器組成的處理設備，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構的電化學裝置，廢氣脫除裝置外形設置為方形，包括陰極、陽極、反應通道，陰極設置為顆粒狀導電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈穿插式結構平行排布，陰極和陽極的進水通道和出水通道設置為一條或者多條，陽極設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;所述陰極設置為導電性極好的金屬板，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面積。電解裝置包括陰極腔和陽極腔，廢氣脫除裝置設置為有膜結構，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。陽極腔內部設置有水流孔隙，陰極腔下方設置有陰極腔進水通道，陰極腔上方設置有陰極腔出水通道，所述陰極腔內設置有陰極；陽極腔下方設置有陽極腔進水通道，陽極腔上方設置有陽極腔出水通道，所述陽極腔內設置有陽極，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置有陰極腔出水口。電化學裝置上方設置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學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。廢氣吸收裝置設置在電解還原裝置的底部或側部，廢氣吸收裝置設置為噴淋塔或鼓泡塔，采用噴淋或鼓泡的結構形式。
[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構的電化學裝置，廢氣脫除裝置外形設置為圓筒狀，包括陰極、陽極、反應通道，陰極設置為定型導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置為一條或者多條，陽極設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;所述陰極設置為導電性極好的金屬網(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面積。電解裝置包括陰極腔和陽極腔，廢氣脫除裝置設置為無膜結構，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質完全互通，陽極腔內部設置有水流孔隙，陰極腔下方設置有陰極腔進水通道，陰極腔上方設置有陰極腔出水通道，所述陰極腔內設置有陰極；陽極腔下方設置有陽極腔進水通道，陽極腔上方設置有陽極腔出水通道，所述陽極腔內設置有陽極，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置有陰極腔出水口。電化學裝置上方設置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學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。廢氣吸收裝置設置在電解還原裝置的底部或側部，廢氣吸收裝置設置為噴淋塔或鼓泡塔，采用噴淋或鼓泡的結構形式。
[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]吸收液采用電化學的方式再生并持續(xù)循環(huán)，，將固定在吸收液中的NO轉化為無害的他脫除，使吸收液再生。從而達到再生吸收液、將NO轉化為無害他的目的，整個過程無對環(huán)境有害的物質產(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構，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明實質范圍的前提下，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上做出若干變化、改型、添加或替換，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
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構的電化學裝置，包括陰極、陽極、反應通道，陰極設置為定型或顆粒狀導電材料組成的陰極三維電極，陰極和陽極呈卷軸狀排布，電化學裝置一側有進水通道，相對應的另一側有出水通道，電化學裝置上方設置有排氣孔，陰、陽兩極外加電場，電化學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置為有膜結構，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置為無膜結構，即陰極區(qū)和陽極區(qū)介質完全互通。4.根據(jù)權利要求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置有陰極腔出水口。5.根據(jù)權利要求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置為一條或者多條。6.根據(jù)權利要求1所述一種廢氣脫硝裝置，其特征在于，所述陽極設置為帶有金屬氧化物涂層的鈦板或鈦網(wǎng)；所述陰極設置為導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構平行排布，或者廢氣脫除裝置外形設置為方形或者圓筒狀。8.根據(jù)權利要求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, 曹學磊
【申請人】青島海德威科技有限公司