一种光催化烟气处理装置的制作方法

本实用新型涉及烟气重金属污染物脱除技术领域，具体而言，涉及一种光催化烟气处理装置。

背景技术：

随着现代工业技术的发展和社会经济的快速增长，我国在工业生产中的能源消耗量日益增加，其中燃煤数量占一次能源消耗的70％，煤在燃烧过程中会产生大量的汞(Hg)等重金属物质。近年来，燃煤烟气对环境造成的破环越来越受到了人们的关注，对烟气排放的处理也越来越有必要。

烟气中的污染物主要是有硫化物、氮氧化物和重金属等物质。在燃煤燃烧过程中，部分易挥发的重金属(如汞)等极易挥发进入烟气，这些重金属不易被微生物降解，而且会在生物体中富集，转化为毒性很大的金属有机化合物，给人类和环境的危害更为巨大。

燃煤烟气中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。现在的研究主要还是着重于局部技术的开发，而在基本方法的延伸、深入方面，缺乏基础理论和跨学科方面的突破性的技术成果，目前在烟气处理中应用最广泛的仍然是使用吸附剂对烟气进行吸附。因此，十分有必要实用新型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。

中国专利“一种光催化脱除烟气汞的装置及其应用”(申请公布号：CN102430328A)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。中国专利“一种烟囱内光催化脱汞装置”(申请公布号：CN107694334A)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，烟气与活性催化剂接触时间和面积增加较有限，脱汞效率的提高也较为有限。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、污染物脱除效率高的烟囱内光催化烟气处理装置。

本实用新型提供了一种光催化烟气处理装置，该装置包括：外壳，其包括内侧设置的第一层壳体和外侧设置的第二层壳体，所述第一层壳体由透光材料制成，所述外壳上设置安装固定环，所述安装固定环用于将所述外壳安装在烟道中；

UV灯管，其设置在所述第一层壳体和所述第二层壳体之间，所述一层壳体和所述第二层壳体之间设置多个所述UV灯管，所述UV灯管通过UV灯管导线与电源连接；

吸附及光催化反应单元，其为由硅胶薄板构成的网格状结构，所述吸附及光催化反应单元安装在所述第一层壳体内部，所述硅胶薄板表面负载有吸附及光催化双重作用的光催化剂。

作为本实用新型进一步的改进，所述第一层壳体和所述第二层壳体为同轴的圆筒结构。

作为本实用新型进一步的改进，多个所述UV灯管均匀的设置在所述第一层壳体和所述第二层壳体之间。

作为本实用新型进一步的改进，所述吸附及光催化反应单元为蜂巢结构。

作为本实用新型进一步的改进，所述硅胶薄板为耐高温透明硅胶薄板。

作为本实用新型进一步的改进，所述第一层壳体的壳体材料为石英玻璃，所述第二层壳体的壳体材料为金属薄板。

作为本实用新型进一步的改进，所述UV灯管上安装反光罩，所述反光罩的开口朝向所述吸附及光催化反应单元。

作为本实用新型进一步的改进，所述第一层壳体内部设置若干层所述吸附及光催化反应单元。

作为本实用新型进一步的改进，所述UV灯管与所述外壳的中轴线平行。

作为本实用新型进一步的改进，所述光催化剂为BiOIO3。

本实用新型的有益效果为：通过在烟囱内部安装由表面负载光催化剂的硅胶薄板构成的吸附及光催化反应单元、吸附及光催化反应单元周围设置的UV灯管和内部安装UV灯管的外壳组成的光催化烟气处理装置，带有污染物的烟气通过该装置时，在UV灯管的照射下，光催化剂对烟气进行催化氧化，再通过吸附处理，可以快速和有效的脱除烟气中的重金属污染物，且该装置结构简单、安装布置方便、运行费用低，同时具有拆卸、更换方便的特点，应用前景广泛。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的一种光催化烟气处理装置的结构示意图；

图2为图1的剖视图。

图中，

1、第二层壳体；2、第一层壳体；3、安装固定环；4、UV灯管；5、UV灯管导线；6、硅胶薄板。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例所述的一种光催化烟气处理装置，该装置包括：外壳，其包括内侧设置的第一层壳体1和外侧设置的第二层壳体2，第一层壳体1由透光材料制成，外壳上设置安装固定环3，安装固定环3位于第一层壳体1和第二层壳体2之间，通常设置四个，用于将光催化烟气处理装置固定在烟道中；可以使用卡接的方式，更方便的拆卸光催化烟气处理装置；

UV灯管4，其设置在第一层壳体1和第二层壳体2之间，第一层壳体1和第二层壳体2之间设置多个UV灯管4，UV灯管4通过UV灯管导线5与电源连接，UV灯管4的数量根据装置的形状和尺寸确定，以能够确保光源有效的充满整个装置中为准；

吸附及光催化反应单元，其为由硅胶薄板6构成的网格状结构，吸附及光催化反应单元安装在第一层壳体1内部，硅胶薄板6表面负载有吸附及光催化双重作用的光催化剂，网状结构的气体通道与烟道内气体走向一致，即与装置的中轴线平行。

进一步的，第一层壳体1和第二层壳体2为同轴的圆筒结构，可以使光源分布更加均匀，两层壳体之间的距离应该至少大于一个UV灯管4的直径，一般稍大于一个UV灯管4的直径，可以让吸附及光催化反应单元的面积尽可能的大，有利于污染物的脱除。

进一步的，多个UV灯管4均匀的设置在第一层壳体1和第二层壳体2之间，使得光源均匀的充满整个由硅胶薄板6构成的吸附及光催化反应单元的内部；例如在圆柱形外壳的双层壳体之间对称布置8个，调整UV灯管布置位置，使光源有效充满烟气处理装置，光催化效率达到最佳。

进一步的，吸附及光催化反应单元为蜂巢结构，硅胶薄板6均匀对称的组成多个六边形的蜂巢结构，从而构成了蜂巢结构的吸附及光催化反应单元，蜂巢结构合理，能够大大的增加烟气与光催化剂接触时间和接触面积，有利于烟气与活性光催化剂充分反应，且蜂巢结构对烟囱内烟气流动阻力很小。

进一步的，硅胶薄板6为耐高温透明硅胶薄板，有利于光源透射，让光源进入到吸附及光催化反应单元的中心位置。

进一步的，第一层壳体1的壳体材料为石英玻璃，第二层壳体2的壳体材料为金属薄板；石英玻璃透光性好，有利于光源穿透第一层壳体1进入吸附及光催化反应单元内部，金属薄板一方面保证了装置外壳的强度，起到保护内部结构的作用，另一方面金属薄板内部反光，紫外线不会透过，还有一定反射光线的能力。

进一步的，UV灯管4上安装反光罩，反光罩的开口朝向所述吸附及光催化反应单元；一般使用有抛光铝板作为反光罩，减少光的散失，增加光的密度，使用反光罩可以提高装置的污染物脱除效果，还可以延长UV灯管4的使用寿命；反光罩的开口大小以反光罩两侧面的的延长线与圆柱形的第一层壳体1相切为宜，或者相邻的反光罩的反射区域有在第一层壳体1外部有重叠，确保整个吸附及光催化反应单元内部被光源覆盖。

进一步的，第一层壳体1内部设置若干层吸附及光催化反应单元，可以根据实际情况，选择设置一层或多层吸附及光催化反应单元，更有利于污染物的脱除。

进一步的，UV灯管4与所述外壳的中轴线平行，方便安装，同时UV灯管4尽量安装在正对硅胶薄板6的地方，减少硅胶薄板对光的反射；UV灯还可以是点光源，无论哪种形状的UV灯管4，均需要确保光源能够覆盖整个吸附及光催化反应单元。

进一步的，光催化剂为BiOIO3，催化效果好。

进一步的，还可以在烟囱出口处设置烟气汞在线检测装置，在烟囱出口处取样，来监测烟气中汞含量，当含量超出正常范围时，需要对硅胶薄板6及光催化剂进行更换等操作，确保设备运行良好。为了进一步提高测量精度，也可以将烟气汞在线检测装置设置在光催化烟气处理装置的烟气出口端，能更及时和准确的监测到被该装置处理后的烟气中汞含量。

具体使用时：

吸附及光催化反应单元由耐高温透明硅胶薄板6采用均匀对称的方法在外壳内布置成蜂巢结构，并在耐高温透明硅胶薄板6上负载有吸附作用的光催化剂，光催化剂采用BiOIO3；UV灯管4和UV灯管导线5设置在第一层壳体1和第二层壳体2之间，外壳为圆筒形结构，UV光源4在两层壳体之间对称布置8个，恰当调整UV光源4的位置，使光源有效充满吸附及光催化反应单元内部，确保光催化效率达到最佳。将该装置布置于整个烟囱高度的中间位置，并通过安装固定环3固定，烟气从烟囱下方经过该烟气处理装置时，烟气与蜂巢结构上的光催化剂接触，烟气中汞等重金属与光催化剂(BiOIO3)进行光催化反应，从而将烟气中的汞等重金属脱除，并将气态汞氧化的二价汞通过吸附处理，减少了湿法脱硫除汞的再次还原。同时，设置在烟囱出口的烟气汞在线检测装置对烟气中的汞含量进行实时监测，确保光催化烟气处理装置处于正常的工作状态，当含量超出正常范围时，也可以提醒工作人员对硅胶薄板6及光催化剂进行更换或重生等操作。

该光催化烟气处理装置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。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。