一种电化学反应塔的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于工业烟气多污染物协同治理的反应塔，具体的说是一种电化学反应塔。
【背景技术】
[0002]湿法烟气同步脱硫脱硝技术，特别是湿式氨一络合法同步脱硫脱硝因其脱硫效率高、投资低、耗水少、副产品可以有效利用、无二次污染等优点而受到业界高度重视。Fe(II)EDTA对NO具有较好的络合效果，脱硝效率高，但Fe (11 )EDTA在络合NO的过程中自身也很容易被烟气中所携带O2所氧化，形成对NO无吸收活性的Fe(m)EDTA。为了对络合剂进行再生并解析出络合的NO，许多研究者进行了电解再生的研究工作，可实现络合剂的再生还原及络合吸收的NO还原。然而，采用传统的电化学反应器出现再生效率不高，主要是由于电解液中的Fe( III )EDTA和Fe (11)EDTA的电化学转化具有很好的可逆性，电解液在现有的电解装置中流动时，Fe (111 )EDTA和Fe (11 )EDTA之间会反复发生电化学转化，影响再生效率。同时NO还原成氨的反应速率比Fe (III )EDTA和Fe (11) EDTA之间转化速率慢，同等条件下，N0还原成氨的效果差，最终导致同步脱硝效率偏低。
[0003]另一方面，经过再生后的吸收液进入吸收塔后与含二氧化硫和氮氧化物的烟气在吸收塔内与吸收液进行化学吸收反应的时，烟气中的氧含量较高(特别是烧结烟气，氧含量达16%以上(体积比))，其浓度远大于烟气中的NOx浓度。同时，氧气与吸收液中的络合剂一Fe (I I )EDTA的反应速率远大于Fe(II )EDTA与NO的络合吸收速率，导致吸收液中络合剂的浓度降低。
[0004]因此现有的湿式氨法同步脱硫脱硝设施存在以下主要问题:
[0005](I)吸收塔功能单一，反应效率低，不能进行脱硫、脱硝、收尘、脱二噁英的多污染物协同治理，仅利用吸收液对进入塔内的烟气进行吸收，不能及时再生，需要将吸收液送入再生装置进行再生后回送塔内，增加了工艺难度、导致整个系统占地面积大、设备投资本成尚;
[0006](2)由于Fe (III )EDTA和Fe (II) EDTA的电化学转化具有很好的可逆性，现有的电解装置会导致反应物与生成物之间在电解反应器中反复转化，既影响转化效率，又浪费电耗；
[0007](3)吸收塔无法实现脱硝络合剂的及时再生，还会导致吸收液不能保持足够稳定的脱硝络合剂的浓度，相反还会导致被络合下的氮氧化物解吸出来进入吸收液被烟气气提出来，降低脱硝效率；
[0008](4)现有吸收塔无法克服气溶胶外溢的问题。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、投资和运行成本低、适用于烟气处理，特别是烧结烟气同步脱硫、脱硝、收尘、脱二噁英的多污染物协同治理的电化学反应塔。
[0010]技术方案包括塔体，所述塔体顶部设有烟气出口、中部设有烟气入口，塔体底部设循环吸收液出口，所述循环吸收液出口经循环栗与塔体上部的喷淋层连通，所述喷淋层下方设有填料层，所述填料层下方设有至少一层吸收及电化学反应层，所述吸收及电化学反应层由三层电极室组成，分为阴极室和阳极室，相邻两个电极室相互绝缘且极向相反，所述电极室为导电材料制成的网状结构;所述吸收及电化学反应层通过接线柱与电源相接。
[0011]所述烟气入口下方的塔体内设有电解再生层，所述电解再生层由三层电极室组成，分为阴极室和阳极室，相邻两个电极室相互绝缘且极向相反，所述电极室为导电材料制成的网状结构;所述电解再生层通过接线柱与电源相接。
[0012]所述吸收及电化学反应层和/或电解再生层中，三层电极室的最上层和最下层为阴极室，中间层为阳极室。
[0013]所述吸收及电化学反应层和/或电解再生层中，相邻两个电极室之间具有I一10_的间距，最上层和最下层电极室厚度为100 — 150mm，中间层电极室厚度为150 — 200mm，最上层和最下层两层电极室总厚度不小于中间层电极室的厚度。
[0014]所述电解再生层的下端面与塔体下部液面平齐。
[0015]所述喷淋层上方设有静电除雾及反应层，所述静电除雾及反应层由上下布置的两层相互绝缘的电极室组成，上层为阳极室，下层为阴极室;所述电极室为导电材料制成的网状结构;所述静电除雾及反应层通过接线柱与电源相接。
[0016]所述静电除雾反应层中，每层电极室厚度为100— 150mm，两层电极室之间间距为200 —300mmo
[0017]当吸收及电化学反应层为两层或两层以上时，相邻两层吸收及电化学反应层的间距为I.0一2.0米。
[0018]所述静电除雾及反应层上方装有洗涤层。
[0019]针对【背景技术】中存在的问题，基于现有电解反应原理，发明人对现有的吸收塔进行了如下改进:
[0020]I)在塔体上部增加了吸收及电化学反应层，该反应层由三层电极室组成，且电极室为导电材料制成的网状结构，其空隙率控制在0.7-0.9,各电极室通过塔壁上的接线柱与外部低压直流电源对应的电极相连。这种结构具有多种功能:a烟气由下至上经过吸收及电化学反应层时，与由上至下流经该层的循环吸收液发生化学吸收反应，烟气中的二氧化硫和氮氧化物被吸收下来，同时还存在副反应:吸收液中的络合吸收剂Fe(II)EDTA被烟气中的氧气氧化为Fe(III)EDTA;b，由于吸收及电化学反应层具有电解效果，在阴极室被吸收下来的氮氧化物和被氧化的Fe(III)EDTA随之被还原，具有同步再生作用。C，由于电极室为网状结构，具有很好的过滤效果，烟气中的部分颗粒物会被捕集下来，起到对烟气中的灰尘的过滤效果;d，同样由于吸收及电化学反应层具有电解效果，在电化学作用下，烟气中的二恶英类污染物也被部分电解。所述吸收及电化学反应层可以为一层，也可以根据需要，如为了进一步提高脱硝效率，设计成两层或两层以上，控制各层中的阴极室和阳极室的电位差为 1.5 —4.5V。
[0021]2)在烟气进口下方，液面以上位置设置电解再生层，其结构与吸收及电化学反应层结构相同，由阴极室、阳极室和阴极室三层电极室组成，所述电解再生层的作用是对与烟气反应后的循环吸收液进行电解再生。与烟气反应后循环吸收液先在阴极层内发生还原反应，吸收下来的NOx被还原成順3或/和N2，同时，部分Fe3+还原成Fe2+;在阴极室发生了还原反应的吸收液越过两电极室间的间隙进入阳极室，在阳极室内发生亚硫酸根离子、Fe2+以及OH 一等离子的氧化反应，最后再进入最下一层阴极室再次发生还原反应，循环吸收液依次流经阴极室、阳极室和阴极室，可以有效避免在阴、阳极之间吸收液来回流动引起的反复电化学转化，提高了再生效率。电解再生层的下端面与塔体下部的液面平齐，有利于吸收液在该层内由上向下定向流动，减少上下扰动出现的下层阴极室反应后的液体窜到上层的阳极室中，阳极室反应后的液体窜到上层的阴极室中。因为吸收塔工作时，在塔下的扰动栗的作用下，塔下部所储的吸收液处于高度的湍动状态，液面上部存在一层泡沫层，电解再生层所处的位置正是在这层泡沫层内，从塔上部下来的吸收液进入泡沫层受到的湍动力远小于泡沫下方的液相，不会导致再生后的吸收液在阴、阳极室内窜动。若电解再生层放入塔下部所储的吸收液面下，再生的吸收液在阴、阳极室内窜动程度增加，降低了再生效果。
[0022]3)进一步的，所述喷淋层上方设有静电除雾及反应层，所述静电除雾及反应层由两层极性相反的电极室组成，上层为阳极室，下层阴极室，静电除雾及反应层的电极室也为导电材料制成的网状结构，其空隙率控制在0.7 — 0.9，上升的烟气在经过静电除雾及反应层时，随烟气外溢的微细颗粒物、气溶胶等，在静电作用下粒子的双极荷电、静电凝并，最终被捕集在电极层中。可通过定期开启静电除雾及反应层上方的洗涤层的喷头，洗涤捕集下的颗粒物和气溶胶达到清洗静电除雾及反应层的目的。
[0023]所述电极室中网状结构的电极材料可以使用导电性能好、抗腐蚀性强的铅、铂、钛、石墨等材料制成，其空隙率控制在0.7 — 0.9。
[0024]所述吸收及电化学反应层和/或电解再生层中，所述电极层厚度为100— 200mm，相邻两个电极层之间的间距为I 一 10mm。所述静电除雾及反应层中，电极层厚度为100 —150mm，两层电极层之间间距为100 — 150mm。所述间距中可根据需要填充网状的绝缘垫片，或其他形状的绝缘子，采用如陶瓷、高强塑料等材料制成。
[0025]静电除雾及反应层是利用静电原理，其外接高压电源，如高压高频脉冲电源；电化学反应层和电解再生层是利用电解原理，其外接低压电源，如低压直流电源。所以，静电除雾及反应层中两层电极室之间间距较吸收及电化学反应层和电解再生层中电极室间的间距更大。
[0026]有益效果:
[0027]本实用新型以电解反应原理和静电原理为基础，在现有的反应塔中加设吸收及电化学反应层、电解再生层和静电除雾及反应层，使上升的烟气在反应层中实现脱硫、过滤、去除二恶英类污染物，使循环吸收液吸收下来的氮氧化物还原成氨，实现同步再生，配合电解再生层，对反应后的循环吸收液进一步再生，使循环吸收液边吸收边再生;通过在塔上部设置静电除雾及反应层，利用静电原理除去随烟气外溢的微细颗粒物和气溶胶以及烟气中部分其他污染物，如二恶英等，真正实现在一个反应塔内对烟气同步脱硫