一种电厂烟囱内光催化烟气脱汞装置的制作方法

本发明涉及一种光催化烟气脱汞装置，具体涉及一种电厂烟囱内光催化烟气脱汞装置。

背景技术：

人类社会的快速发展离不开能源的供给消耗，在我国的能源消费结构中，燃煤数量大约占了一次能源的70％，而燃煤等能源消费的过程中又不可避免的产生大量重金属(hg⁰)等污染物造成环境破环。重金属汞等具有强烈的毒性、挥发性以及生物积累等特性，对环境破环极为严重。近年来，控制燃煤烟气中的重金属(hg⁰)等污染物的排放越来越受到关注，我国在2011年也出台了相关的国家标准，要求燃煤烟气中汞排放量严格小于0.03mg/m³，因此当务之急是寻找一个可靠的脱除重金属(hg⁰)等污染物的方法。

烟气中污染物主要包括碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物、汞及其他重金属等物质。重金属如汞等在燃煤燃烧后极易挥发进入烟气。比如，汞有三种存在形式，零价汞，二价汞以及颗粒汞，其中零价汞在燃煤燃烧后几乎全部释放到大气中，并会在生物体内富集，造成生态环境的严重破环。

燃煤烟气脱除重金属主要有三种方式：燃烧前预处理、燃烧中控制、燃烧后控制。现在的国内外对于燃烧脱除重金属的研究较少，缺乏系统性的深入研究和技术成果。目前脱除重金属汞等主要的方法还是利用活性炭，氯化钙等吸附剂对烟气中重金属汞等进行吸附脱除，但脱除效率不高，新型吸附剂的研究也缺乏突破性成果。另外一种方法是通过电厂的烟气处理设备进行对重金属汞等脱除，但电厂烟气处理设备很难将重金属汞等有效的脱除，因此，发明一种新型的光催化烟气处理结构来解决烟气中重金属污染问题十分必要。

在中国专利(cn102430328a)公开了一种光催化脱除烟气汞的装置及其应用，其中采用纳米tio2-sio2负载在钛丝纤维网上，中间安装uv紫外光源的方法，通过多分支型分段可拆卸双筒管布置在烟道中，将通过钛丝网纤维中的烟气中气态汞氧化为hg²⁺，然后通过实发脱硫设备的石灰浆液而脱除，但该装置采用纳米tio2-sio2负载在钛丝纤维网的方式脱汞效率较低，烟气中仍存在一定的气态汞。在中国专利(cn107694334a)公开了一种烟囱内光催化脱汞装置，其中采用可转动的负载二氧化钛/木炭的波浪形金属薄板，uv灯单元设于其上部或下部，烟气通过时与活性催化剂接触时间和面积增加较小，脱汞效率的提高也较为有限。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种电厂烟囱内光催化烟气脱汞装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电厂烟囱内光催化烟气脱汞装置，包括壳体、设于壳体的uv紫外灯单元以及设于壳体内的光催化反应单元，所述光催化反应单元由多个金属薄片组成，所述金属薄片以壳体的轴心为中心径向布置成“蜘蛛网状”结构，所述金属薄片的表面负载催化剂。

进一步地，所述壳体为圆筒形，由内层壳体和外层壳体组成，所述内层壳体为透明材质，所述外层壳体为金属材质，所述uv紫外灯单元设于所述内层壳体和外层壳体之间。

进一步地，所述uv紫外灯单元设有多个，等间距环绕设于壳体侧壁上。

进一步地，所述uv紫外灯单元包括uv紫外灯以及导线。

进一步地，所述外层壳体的外部设有用于安装的固定环，所述固定环设有一对。

进一步地，所述壳体内部设有多个用于安装金属薄片的固定分隔板，所述固定分隔板将壳体内部分割为面积相等的扇形，所述金属薄片安装在相邻固定分隔板之间。

进一步地，所述金属薄片具有不同的长度，内侧的金属薄片长度比外侧的长。

进一步地，所述金属薄片设有多层，从内往外沿壳体的径向等间距布置。

进一步地，所述催化剂为tio2/bioio3纳米光催化材料。

进一步地，该装置上端设有用于监测烟气中重金属含量的烟气监测仪。

本发明针对燃煤烟气中的重金属，如气态汞等难以脱除，在壳体内设置光催化反应单元，该单元采用负载tio2/bioio3的金属薄片构成的“蜘蛛网状”结构，烟囱烟气通过该“蜘蛛网状”结构时，经“蜘蛛网状”结构金属薄片的阻隔、分流作用，能够更有效的捕获烟气，增加烟气与光催化反应单元上的接触面积和停留时间。在该“蜘蛛网状”结构上负载有吸附及催化双重作用的催化剂，烟气通过时，能够有效的与催化剂接触，发生吸附以及光催化氧化反应，有利增加吸附及光催化反应效率，uv紫外灯单元使光源充满烟气处理结构，并且该“蜘蛛网状”结构对烟气流动阻力很小。在uv灯的照射下，当烟气通过该结构时，光催化剂对烟气进行较为彻底的催化氧化，将烟气中的重金属氧化，如将气态汞氧化为二价汞。

本发明的有益效果为：

1、金属薄片构成的“蜘蛛网状”结构，有效的增加了烟气与催化剂的接触时间和接触面积，能够明显的提高吸附及光催化反应的效率，有利于烟气中重金属的进一步催化氧化，如将气态汞氧化为二价汞，然后再通过吸附处理，能够显著的增加重金属脱除的效率。

2、内层壳体为耐高温透明石英玻璃，能够有效的使光源充满烟气处理结构，能够使“蜘蛛网状”结构中催化剂有效接受uv紫外灯强光照射，使烟气与光催化剂在紫外强光下有效发生催化氧化反应。

3、本发明结构简单、安装布置方便、运行费用低、具有拆卸、更换方便的特点。可应用于电厂烟气脱除重金属、燃煤设备烟气脱除重金属、工业锅炉烟气脱除重金属等相关领域，在烟气重金属污染物控制技术推广与应用方面具有广阔的前景。

附图说明

图1为本发明装置的横截面示意图；

图2为本发明装置的竖截面示意图；

图中：1-uv紫外灯导线；2-外层壳体；3-固定环；4-uv紫外灯；5-内层壳体；6-金属薄片；7-固定分隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1、2所示，一种电厂烟囱内光催化烟气脱汞装置，包括壳体、设于壳体的uv紫外灯单元以及设于壳体内的光催化反应单元，光催化反应单元由多个金属薄片6组成，金属薄片6以壳体的轴心为中心径向布置成“蜘蛛网状”结构，金属薄片6的表面负载催化剂，本实施例采用光催化剂为tio2/bioio3，具体地，将不同金属薄片6连接，并以壳体圆心为中心均匀对称布置成“蜘蛛网状”辐射结构，可以使烟气通过该结构时接触时间和接触面积大大增加，且该“蜘蛛网状”结构对烟气的流动阻力很小。

壳体为圆筒形，由内层壳体5和外层壳体2组成，内层壳体5为透明材质，采用耐高温透明石英玻璃，可以使uv紫外光充分照射光催化单元，有利于烟气与活性光催化剂吸附并充分发生催化氧化反应。外层壳体2为金属材质，uv紫外灯单元设于内层壳体5和外层壳体2之间。uv紫外灯单元设有多个，等间距环绕设于壳体侧壁上，uv紫外灯单元包括uv紫外灯4以及导线1，uv紫外灯管单元在双层壳体之间对称布置10个，uv紫外灯布置位置合理，使光源有效充满烟气处理结构，使其对光催化效率达到最佳，外层壳体2的外部设有用于安装的固定环3，固定环3设有一对。壳体内部设有多个用于安装金属薄片6的固定分隔板7，固定分隔板7将壳体内部分割为面积相等的扇形，金属薄片6安装在相邻固定分隔板7之间。金属薄片6具有不同的长度，内侧的金属薄片6长度比外侧的长，金属薄片6设有多层，从内往外沿壳体的径向等间距布置。

另外，该装置上端设有用于监测烟气中重金属含量的烟气监测仪，来监测烟气中重金属汞等含量，当含量超出标准范围时，需要对光催化反应单元进行更换等操作。

本实例工作原理如下：

该装置在烟囱中布置位于整个烟囱高度的中间位置，通过安装固定环安装固定，烟气从烟囱下方经过该烟气处理结构时，烟气与光催化单元“蜘蛛网状”结构上的光催化剂充分长时间接触，该“蜘蛛网状”辐射结构，有利于捕获烟气，增加烟气与其负载的光催剂的接触时间和接触面积，有利于光催化氧化反应的进行，提高烟气中汞等重金属的脱除效率。将重金属如气态汞氧化的二价汞通过吸附处理，能够减少对大气环境的污染。并且同时设置烟气在线监测装置，该检测设备烟气在烟囱出口处取样，来监测烟气中重金属如汞含量，当含量超出标准范围时，需要对金属薄板及光催化剂进行更换、再生等操作。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。