一种低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的制作方法

本发明属于环境保护领域，适用于锅炉烟气以及工业尾气除尘和脱硝处理，具体涉及一种低温烟气脱硝防中毒催化反应系统。

背景技术：

工业废气，特别是NOx，排放量的急剧增加，导致环境污染日益严重。近年来随着环保要求提高，工业废气排放标准也更加严格。以氨为还原剂的选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术，其催化剂大多是V₂O₅/TiO₂或者改性的V₂O₅/TiO₂，工作温度一般高于350℃。因此，只能将SCR反应器布置于省煤器和除尘器之间，以确保在活性区间进行脱硝反应。但该段烟气条件恶劣，对催化剂损害较大。

近年来开发了SCR低温催化剂，可布置于除尘甚至是脱硫装置之后，同时避免对烟气的重复加热、节约运行和锅炉改造成本。但因脱硫后的烟气中仍含残余SO₂，硫铵盐的分解在温度较低时被抑制并在催化剂表面不断累积，造成低温催化剂中毒。

针对低温催化剂中毒问题，2014年5月29日，祝社民等申请了国家发明专利“一种抗硫膜式低温脱硝催化剂及其制备方法”（申请号201410234825.X）。该方法制备的催化剂具有一层疏水透气膜，可以阻隔铵盐在催化剂表面的沉积，但灰尘、铵盐依然会在膜层沉积，无法根本解决中毒问题。2015年10月27日，展宗城等申请了国家发明专利“一种除尘及脱硝一体化装置”（申请号201510708983.9）。该装置减少了灰尘对催化剂的冲刷毒化，但难以解决催化剂因铵盐覆盖而中毒的问题。2016年10月3日，谢峻林等申请了国家发明专利“一种低温烟气脱硝防中毒系统”（申请号201610034742.5），通过在催化剂前放置活性炭层吸附杂质从而减少杂质对催化剂毒害作用。该方法装配简单，但需频繁更换活性炭，烟气压降大，成本高。综上所述，现有技术都难以持续有效解决低温催化剂受铵盐覆盖或毒化影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低温烟气脱硝防中毒催化反应系统，通过设置高压直流电源以及与其连接的金属导体静电吸附杂质，降低了催化剂表面被铵盐和灰尘的覆盖，减少了催化剂活性位点被破坏或占据；能够通过加大氨气的通入量，尽可能多地与二氧化硫生成硫铵盐，减少催化剂被二氧化硫硫酸化而造成不可逆中毒，大大提高了催化剂活性与寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低温烟气脱硝防中毒催化反应系统，所述催化反应系统包括壳体、固定于壳体内部的催化剂、金属导体、高压直流电源、壳体顶部的绝缘固定架和位于壳体底部用于振动所述金属导体的振动支撑架；所述金属导体包括板形端和条形端，所述金属导体通过所述板形端与所述高压直流电源以及所述振动支撑架连接，所述金属导体的条形端穿过所述催化剂上的孔道并与所述绝缘固定架连接。

进一步地，所述壳体为立式Z形，包括位于壳体底部一侧用于烟气进入的下口和位于壳体顶部一侧用于烟气导出的上口，所述下口和所述上口位于壳体相对的两侧。

进一步地，所述金属导体的数量至少为个，所述金属导体的板形端交替顺次连接高压直流电源的正极和负极。

进一步地，所述金属导体的条形端为金属丝、金属棒、金属片、芒刺线、星形线和锯齿线中的任意一种，相邻的两个金属导体之间的电极间距为5-100mm。

进一步地，所述高压直流电源电压范围为1-100kV。

进一步地，所述所述高压直流电源设置于所述壳体的外部。

进一步地，所述催化剂的形状为蜂窝状、波纹状、板状和筒状中的任意一种，所述催化剂的层数为2-4层。

进一步地，所述催化反应系统还包括用于收集杂质的灰斗，所述灰斗设置于所述振动支撑架的下部。

进一步地，振动支撑架上设置清灰装置，所述清灰装置能够将金属导体上吸附的灰尘和铵盐震落入所述灰斗中。

本发明的有益技术效果：

在本发明所述低温烟气脱硝防中毒催化反应系统中，烟气由下口进入，吸附大部分灰尘的板状金属导体位于催化剂层下方，清灰时不会再掉落在催化剂上；利用静电物理吸附吸附力强，吸附效率高，吸附容量大，无需频繁更换，能有效解决低温催化剂易中毒的问题。

附图说明

图1为低温烟气脱硝防中毒催化反应系统立体示意图。

图2为低温烟气脱硝防中毒催化反应系统主视图。

图3为低温烟气脱硝防中毒催化反应系统侧视图。

图中，1-壳体；2-催化剂；3-金属导体；4-高压直流电源；5-灰斗；6-绝缘固定架；7-振动支撑架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明所述低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的原理为：所述低温烟气脱硝防中毒催化反应系统中的金属导体固定于顶部绝缘固定架，连接高压直流电源模组两极形成电场，并金属导体的条形端插在催化剂间隙内；金属导体下方为板形，吸附面积较大，主要用来吸附细小灰尘，上方为条形，主要吸附催化剂孔道内生成的铵盐。系统内放置多层脱除氮氧化物的催化剂；利用振动装置定期清除金属导体上吸附的杂质，使其落入下方灰斗，提高吸附效率。本发明通过静电吸附杂质，减少了杂质（硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵、灰尘）在催化剂表面的覆盖，解决了低温催化剂因铵盐覆盖或催化剂硫酸化而中毒的问题，能极大程度提高低温烟气脱硝催化剂的反应活性和寿命。

实施例1

一种低温烟气脱硝防中毒催化反应系统，如图1-3所示，所述低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层蜂窝状催化剂2，金属导体3的板形端与下方振动支撑架7连接，金属导体3的条形端为芒刺线，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定；相邻金属导体3的导体间距为10mm。壳体1外部高压直流电源4电压为30kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3的板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电芒刺线吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的振打清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例2

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装3层波纹状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，金属导体3条形端为锯齿线，穿过催化剂2孔道，条形端的上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为100mm。壳体1外部高压直流电源4电压为100kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电锯齿线吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的声波清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例3

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装4层板状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，金属导体3条形端为星形线，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为30mm。壳体1外部高压直流电源4电压为60kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电星形线吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的振打清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例4

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层筒状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属丝，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为40mm。壳体1外部高压直流电源4电压为80kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装声波清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属丝吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的声波清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例5

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装3层蜂窝状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属棒，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定；相邻金属导体3的间距为80mm。壳体1外部高压直流电源4电压为80kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属棒吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的振打清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例6

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层筒状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属片，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定；相邻金属导体3的间距为5mm。壳体1外部高压直流电源4电压为1kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装声波清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属片吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的声波清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例7

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层筒状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属棒，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为20mm。壳体1外部高压直流电源4电压为50kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属棒吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的振打清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例8

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层筒状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属片，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为25mm。壳体1外部高压直流电源4电压为50kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装声波清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属片吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的声波清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例9

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装4层蜂窝状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属片，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定；相邻金属导体3的间距为10mm。壳体1外部高压直流电源4电压为40kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装振打清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属片吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的振打清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

实施例10

低温烟气脱硝防中毒催化反应系统的壳体1中安装2层筒状催化剂2，金属导体3板形端与下方振动支撑架7连接，条形端为金属片，条形端穿过催化剂2孔道，条形端上方与绝缘固定架6连接固定，相邻金属导体3的间距为90mm。壳体1外部高压直流电源4电压为90kV，下部为集灰灰斗5。振动支撑架7上安装声波清灰装置。

含有氮氧化物和氨气的烟气由壳体1下口进入，流经金属导体3的板状端，金属导体间高压使空气电离，进而使灰尘荷电被吸附于金属导体3板形端。较为洁净的烟气继续流动至催化剂2，其中的氮氧化物在催化剂2作用下被氨气还原为氮气，同时有副反应发生产生铵盐。生成后的铵盐被催化剂2孔道内金属导体3的带电金属片吸附，从而避免覆盖在催化剂2表面。定期启动底部振动支撑架7上的声波清灰装置，将吸附的灰尘和铵盐震落入底部灰斗5，提高吸附效率。达标烟气由壳体1上口排出。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。