一种烟气脱硝设备的制作方法

本实用新型涉及一种烟气脱硝设备，特别是一种光催化氧化联合半干法旋转喷雾耦合的烟气脱硝设备。

背景技术：

“减量化、无害化、资源化”已经成为我国生活垃圾处理的指导原则，而焚烧是目前最符合该指导原则的生活垃圾处理方式。目前，垃圾焚烧厂常规的烟气净化工艺采用半干法旋转喷雾+干法喷射，氮氧化物及硫氧化物排放指标即可满足国家烟气的排放标准。随着城市的发展及居民环保意识的提高，某些城市氮氧化物排放指标为超低排放，常规的半干法旋转喷雾+干法喷射工艺不能满足氮氧化物的去除要求，需额外增加SCR(选择性催化还原法)设备，以降低氮氧化物浓度。

在超低氮氧化物排放标准条件下，垃圾焚烧厂烟气净化工艺需采用“半干法旋转喷雾+干法喷射+SCR”，以满足超低排放要求。新增的SCR设备不仅增加系统的复杂性。同时SCR反应需要固定的温度窗口，为了满足SCR反应温度，还需增加烟气再热设备，浪费能源。

因此，需要提出一种烟气脱硝设备，以至少部分地解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种烟气脱硝设备，用于对烟气进行脱硝处理，其特征在于，所述烟气脱硝设备包括：

光催化反应装置，所述光催化反应装置对所述烟气进行光催化反应处理使烟气中的NO氧化；以及

脱硝装置，所述脱硝装置对经过所述光催化反应处理后的烟气进行脱硝处理。

在一个示例中，所述光催化反应装置包括光源和催化剂，所述光源对所述催化剂进行照射，经照射后的所述催化剂使烟气中的NO氧化。

在一个示例中，所述光催化反应装置包括多个单元式光催化反应器。

在一个示例中，所述光源设置在所述单元式光催化反应器内部的顶部，所述催化剂设置在所述单元式光催化反应器内部的底部。

在一个示例中，所述光源包括紫外光源。

在一个示例中，所述紫外光源包括高压汞灯，所述高压汞灯的长度方向与所述烟气的流动方向相同。

在一个示例中，所述高压汞灯的外部包裹有能够透射紫外光的介质。

在一个示例中，所述介质包括石英玻璃。

在一个示例中，所述催化剂包括二氧化钛。

在一个示例中，所述脱硝装置包括半干法旋转喷雾塔，所述单元式光催化反应器设置在与所述半干法旋转喷雾塔连通的烟道中，烟气先是进入所述烟道中，经过光催化反应后进入所述半干法旋转喷雾塔中。

本实用新型提供一种烟气脱硝设备，将光催化与半干法旋转塔喷射的工艺联合，以单元式光催化反应器的形式。根据不同锅炉的规模，增加或减少单元式光催化反应器的数量，对锅炉出口烟气中NO进行高效地催化氧化，结合半干法旋转塔喷射的雾化石灰溶液对氮氧化物(NOx)进行高效脱除。在烟气氮氧化物需超低排放时，避免了SCR脱硝装置的独立设置，降低了投资成本。占地面积小，运行维护方便。光催化剂寿命长可重复使用，降低了运行成本。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为本实用新型的一个实施例的烟气脱硝设备的工艺流程示意图；

图2a为本实用新型的一个实施例的单元式光催化反应器的结构示意图；以及

图2b为沿图2a的A-A截面的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

在超低氮氧化物排放标准条件下，垃圾焚烧厂烟气净化工艺需采用“半干法旋转喷雾+干法喷射+SCR”，以满足超低排放要求。新增的SCR设备不仅增加系统的复杂性。同时SCR反应需要固定的温度窗口，为了满足SCR反应温度，还需增加烟气再热设备，浪费能源。

本实用新型利用烟气锅炉出口至半干法旋转喷雾塔中间管道设置光催化反应器，基于光激发，避免SCR反应对于温度的依赖，NO被催化氧化后，进入半干法旋转喷雾塔与雾化石灰溶液反应，被高效脱除，以满足氮氧化物的超低排放指标。

如图1所示，本实用新型的烟气脱硝设备100包括光催化反应装置110、脱硝装置120，光催化反应装置110对烟气进行光催化反应处理，脱硝装置120对烟气进行脱硝处理。烟气先是进行光催化反应处理，而后进行脱硝处理。在一个示例中，光催化反应装置110包括多个单元式光催化反应器，单元式光催化反应器的数量由垃圾焚烧电厂不同机组的烟气量决定。在一个示例中，脱硝装置120包括半干法旋转喷雾塔。在一个示例中，单元式光催化反应器设置在与半干法旋转喷雾塔连通的烟道a中，烟气先是进入烟道a中，经过单元式光催化反应器后进入半干法旋转喷雾塔中。根据不同锅炉的规模，增加或减少单元式光催化反应器的数量，对锅炉出口烟气中的NO进行高效地催化氧化。

本实用新型的烟气脱硝设备100将光催化与半干法旋转塔喷射的工艺联合。根据不同锅炉的规模，增加或减少单元式光催化反应器的数量，对锅炉出口烟气中NO进行高效地催化氧化，结合半干法旋转塔喷射的雾化石灰溶液对氮氧化物(NOx)进行高效脱除。在烟气氮氧化物需超低排放时，避免了SCR脱硝装置的独立设置。占地面积小，运行维护方便。光催化剂寿命长可重复使用，降低了运行成本。

在一个示例中，半干法旋转喷雾塔的后面连接有布袋除尘器130，布袋除尘器130与烟囱140连接。

单元式光催化反应器包括光源111和催化剂112，光源111对催化剂112进行照射，经照射后的催化剂112对烟气中的NO进行催化反应，以使烟气中的NO氧化。

如图2a和图2b所示，单元式光催化反应器还包括外壳113，光源111和催化剂112设置在外壳113内部，其中，光源111位于外壳113内部的顶部，催化剂112位于外壳113内部的底部。在一个示例中，光源111包括紫外光源。在一个示例中，紫外光源包括高压汞灯，高压汞灯的长度方向与烟气的流动方向相同。高压汞灯的外部包裹有能够透射紫外光的环形介质111a，介质沿与高压汞灯的长度延伸方向垂直的方向的截面为环形。在一个示例中，环形介质111a包括能够透视紫外光的石英玻璃。即，所述单元式光催化反应器的顶部设置紫外光源供给系统，由4个环形介质111a平行排列而成，环形介质111a的材质为透紫外光石英玻璃，环形介质111a内部放置高压汞灯。单元式光催化反应器底部设置光催化剂床层由下部耐腐蚀石英玻璃114和上部光催化剂料层组成。

设备运行时，按以下步骤运行：

燃烧后的烟气进入光催化反应器，烟气湿度在3％-10％，烟气温度在200℃。开启高压汞灯(功率1kw-20kw,功率密度50w/cm-160w/cm)，光催化剂二氧化钛获得足够的能量克服其禁带宽度，从而使得价带电子迁越至导带形成导带，从而形成电子空穴对。空穴电子与O2，H20等物质结合，形成强氧化自由基，对NO进行氧化，NOx的氧化产物主要为NO2及一些高价态氮氧化物。光催化氧化NO效率超过50％，NOx的氧化产物NO2及一些高价态氮氧化物进入半干法喷雾塔后，与雾化石灰溶液会发生化学反应，提高半干法旋转喷雾的脱硝能力。光催化脱硝反应方程式主要如下：

TiO2+hν→e^-+h⁺

O2(ads)+e^-→O2(ads)^-

OH(ads)^-+h⁺→·OH(ads)

NO(g)+2·OH(ads)→NO2(ads)+H2O

NO2(ads,g)+·OH(ads)→NO3(ads)^-+H⁺

NO(ads)+O2^-→NO3(ads)^-。

本实用新型的优点：

1、基于光催化反应的脱硝反应器，避免了脱硝装置的独立设置，降低了投资成本。

2、占地面积小，运行维护方便。

3、光催化剂寿命长可重复使用，降低了运行成本。

4、光催化反应器组织方式为组合拆卸式，可以根据烟气量得大小改变单元式光催化器数量，适应烟气处理的要求。

本实用新型提供一种烟气脱硝设备，将光催化与半干法旋转塔喷射的工艺联合，以单元式光催化反应器的形式。根据不同锅炉的规模，增加或减少单元式光催化反应器的数量，对锅炉出口烟气中NO进行高效地催化氧化，结合半干法旋转塔喷射的雾化石灰溶液对氮氧化物(NOx)进行高效脱除。在烟气氮氧化物需超低排放时，避免了SCR脱硝装置的独立设置，降低了投资成本。占地面积小，运行维护方便。光催化剂寿命长可重复使用，降低了运行成本。

本实用型的烟气脱硝设备中的个别部件或构件的相似替换或变形均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。