一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置的制作方法

1.本实用新型属于脱硫脱硝技术领域，涉及但不限于一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置。


背景技术：

2.随着社会经济的不断快速发展，我国的环境污染问题日益严重，尤其是各种工业企业在燃料使用过程中产生的废气，这些废气中通常含有大量硫化物和氮氧化物。由于硫化物和氮氧化物对人体健康和生态坏境的危害极大，因此，如何高效对废气进行脱硫脱硝一直是人们亟需解决的关键问题。
3.现有废气的脱硫脱硝装置中，包括与锅炉排烟气段连接的进气管，进气管连接除尘结构，除尘结构排气端连接排气管，除尘结构与排气管之间依次连接微波紫外氧化单元及酸性废气吸收塔。
4.然而，现有废气的脱硫脱硝装置由于需要通过微波紫外氧化和酸性废气吸收才能实现高级氧化、达到脱硫脱硝的目的，从而导致废气的脱硫脱硝效率并不高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，针对上述现有废气的脱硫脱硝装置在处理废气时存在的不足，提供一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置，以解决现有废气的脱硫脱硝装置由于需要通过微波紫外氧化和酸性废气吸收才能实现高级氧化以及脱硫脱硝时导致的废气的脱硫脱硝效率并不高的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
7.本实用新型实施例提供了一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置，包括：进气口、风机、第一床层区、反应区、第二床层区以及出气口；
8.其中，所述风机的两端分别设置所述进气口和所述第一床层区的一端，所述反应区的两端分别设置所述第一床层区的另一端和所述第二床层区的一端，所述反应区的另一端设置所述出气口。
9.可选的，所述第一床层区为第一流化床，所述第一流化床竖立设置，所述第二床层区为第二流化床，所述第二流化床竖立设置。
10.可选的，所述第一流化床的上端设置有第一进料斗、下端设置有第一微波源，所述第二流化床的上端设置有第二进料斗、下端设置有第二微波源。
11.可选的，所述第一进料斗用于向所述第一流化床内加入尿素碳粉复合物，所述第二进料斗用于向所述第二流化床内加入尿素碳粉复合物；其中，所述尿素碳粉复合物的颗粒粒径为0.01
‑
10mm。
12.可选的，所述反应区包括无极紫外灯管、等离子管、第三微波源和支架；
13.其中，所述无极紫外灯管、所述等离子管和所述支架设置在所述反应区的内部，所述第三微波源设置在所述反应区的外部。
14.可选的，所述无极紫外灯管、所述等离子管和所述支架的数量为多个，且所述支架用于支撑所述无极紫外灯管和所述等离子管；所述第三微波源的数量为多个且阵列设置在所述反应区的外部。
15.可选的，所述装置还包括控制器和传感器，所述传感器设置在所述出气口处，所述控制器分别与所述风机、所述第一床层区、所述反应区以及所述第二床层区连接。
16.可选的，所述第一床层区、所述反应区以及所述第二床层区的数量为多个，且每相邻第一床层区和第二床层区之间设置有反应区。
17.可选的，所述装置还包括第一金属网，所述第一金属网设置在所述进气口与所述第一床层区的连接处。
18.可选的，所述装置还包括第二金属网，所述第二金属网设置在所述出气口与所述第二床层区的连接处。
19.本实用新型的有益效果是：一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置，包括：进气口、风机、第一床层区、反应区、第二床层区以及出气口；其中，所述风机的两端分别设置所述进气口和所述第一床层区的一端，所述反应区的两端分别设置所述第一床层区的另一端和所述第二床层区的一端，所述反应区的另一端设置所述出气口。也就是说，使用本实用新型提供的脱硫脱硝装置能够实现在微波的作用下产生还原剂，再在利用微波、紫外、等离子体的共同催化作用对烟气进行脱硫脱硝的目的，解决了现有废气的脱硫脱硝装置由于需要通过微波紫外氧化和酸性废气吸收才能实现高级氧化以及脱硫脱硝时导致的废气的脱硫脱硝效率不高的问题，实现了对烟气的高效率脱硫脱硝处理，并且安全可靠，能耗低，经济效益好，结构简单且易操作，工艺简单易实现。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
21.图1为本实用新型一实施例提供的基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置示意图；
22.图2为本实用新型一实施例提供的第一床层区结构示意图；
23.图3为本实用新型一实施例提供的第二床层区结构示意图。
24.图标：1
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进气口、2
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风机、3
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第一床层区、4
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反应区、 5
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第二床层区、6
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出气口、7
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第一金属网、8
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第二金属网、 9
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传感器、31
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第一微波源、32
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第一进料斗、41
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第三微波源、42
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无极紫外灯管、43
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等离子管、44
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支架、51
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第二微波源、52
‑
第二进料斗。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
30.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.这里，对本实用新型中的相关名词进行解释：
32.微波，是频率在300兆赫到300千兆赫的电波，被加热介质物料中的水分子是极性分子。它在快速变化的高频点磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化。造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一些列物化过程而达到微波加热的目的。
33.等离子体，是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因，外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，电子离开原子核，这个过程就叫做“电离”。这时，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”，因此人们戏称它为离子浆，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫等离子体；是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态
34.尿素，又称碳酰胺(carbamide)，化学式是ch4n2o，是由碳、氮、氧、氢组成的有机化合物是一种白色晶体。最简单的有机化合物之一，是哺乳动物和某些鱼类体内蛋白质代谢分解的主要含氮终产物。熔点为132.7℃，在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。
35.微波无极紫外处理烟气：指的是将无极紫外灯置于微波场环境下，激发无极紫外
灯产生大于或者等于254nm的紫外光，大于或者等于254nm的紫外光产生470.8(kj/mol) 的摩尔光子能量对烟气中的有害物质进行断键，从而将烟气中的有害物质转变为无害物质。
36.图1为本实用新型一实施例提供的基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置示意图，图2为本实用新型一实施例提供的第一床层区结构示意图，图3为本实用新型一实施例提供的第二床层区结构示意图。下面结合图1至图3，对本实用新型实施例所提供的基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置进行详细说明。
37.图1为本实用新型一实施例提供的基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置示意图，如图1所示，该基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置，包括：进气口1、风机2、第一床层区3、反应区4、第二床层区5、出气口6、第一金属网7、第二金属网8、传感器9、第一微波源31、第一进料斗32、第三微波源41、无极紫外灯管42、等离子管43、支架44、第二微波源51、第二进料斗52。
38.其中，无极紫外灯管42、等离子管43和支架44可以设置在反应区4的内部，第三微波源41设置在所述反应区的外部；无极紫外灯管42、等离子管43和支架44的数量分别可以为多个，支架44可以用于支撑或者固定无极紫外灯管42和等离子管43。并且，无极紫外灯管42可以包括多个，等离子管43也可以包括多个。
39.可选的，支架44可以为不吸收微波的材质，比如，支架44可以为金属支架、陶瓷支架等。
40.需要说明的是，无极紫外灯管42包括多个时，每个无极紫外灯管可以用于产生254nm或者185nm的无极紫外光，也可以产生大于254nm的无极紫外光，此次不作限定。
41.可选的，第三微波源41可以包括多个且可以阵列式排布在反应区4的外部。
42.可选的，反应区4可以为耐高温的金属材质。
43.本实用新型实施例中，待处理的烟气可以由进气口1 进入，烟气中可以包括大量的硫化物和氮氧化物。
44.本实用新型实施例中，第一床层区3可以为第一流化床，第一流化床可以竖立设置，第二床层区5可以为第二流化床，第二流化床也可以竖立设置。
45.可选的，如图2所示，第一床层区3为第一流化床时，第一流化床的上端可以设置有第一进料斗32、下端可以设置有第一微波源31；如图3所示，第二床层区5为第二流化床时，第二流化床的上端可以设置有第二进料斗52、下端可以设置有第二微波源51。
46.可选的，第一微波源31的数量可以为多个且可以阵列式排布在第一流化床的下端；第二微波源51的数量可以为多个且可以阵列排布在第二流化床的下端。
47.需要说明的是，第一进料斗32可以用于向第一流化床内加入或注入碳粉尿素复合物，第二进料斗52也可以用于向第二流化床内加入或注入碳粉尿素复合物；其中，碳粉尿素复合物可以包括通过尿素表面裹上碳粉的方式获得的还原剂颗粒，也可以包括通过尿素与碳粉混合的方式确定的还原剂颗粒，碳粉尿素复合物中尿素和碳粉的比例关系可以为0
‑
20:1，制作工艺可以包括先混合尿素与碳粉、再造粒，碳粉尿素复合物的颗粒粒径为0.01
‑
10mm。
48.本实用新型实施例中，风机2的两端可以分别设置进气口1和第一床层区3的一端，反应区4的两端可以分别设置第一床层区3的另一端和第二床层区5的一端，反应区4的另一端可以设置6出气口。
49.可选的，风机2可以为罗茨风机，用于对由进气口1 进入的烟气进行加压。
50.本实用新型实施例中，该基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置装置还可以包括控制器(图中未示出)和传感器9，传感器9可以设置在出气口6处，控制器可以分别与风机2、第一床层区3、反应区4以及第二床层区5连接。
51.需要说明的是，图1中的省略号
“……”
表明，在基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置中，第一床层区3、反应区4以及第二床层区5的数量可以为多个，且每相邻第一床层区3和第二床层区5之间可以设置有反应区4。
52.本实用新型实施例中，该基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置还可以包括第一金属网7和第二金属网8，第一金属网7可以设置在进气口1与第一床层区3的连接处，第二金属网8可以设置在第二床层区5的一侧。
53.可选的，第二金属网可以设置在出气口6与第二床层区5的连接处。
54.需要说明的是，当第二床层区5的数量为多个时，第二金属网8可以设置靠近出气口6的最后一个第二床层区的一侧。
55.需要说明的是，为了防止微波泄露，在进气口1与第一床层区3的连接处之间设置第一金属网7，以及在出气口 6与第二床层区5的连接处设置第二金属网8。人体长期与微波辐射源距离很近时，因受到过量的辐射能量从而产生头晕、睡眠障碍、记忆力减退、心跳过缓、血压下降等现象。当微波泄漏达到1mw/cm2时，会突然感到眼花，视力下降，甚至引起白内障。为了保障用户的健康，本实用新型基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置在进气口1与第一床层区3的连接处之间设置第一金属网7，以及在出气口 6与第二床层区5的连接处设置有第二金属网8，金属网可以阻隔微波泄露，减少了微波对人体的伤害，提高了脱硫脱硝的安全性。
56.示例性的，烟气在风机2的作用下经由进气口1进入第一床层区3内时，碳粉尿素复合物经由第一进料斗32进入第一床层区3内的同时，第一微波源31产生的微波照射到第一床层区3内的碳粉尿素复合物上，碳粉尿素复合物接收到微波时碳粉发热、尿素热解，产生还原剂nh3和 co，然后烟气和nh3和co进入反应区3内，进一步在第三微波源41、无极紫外灯管42以及等离子管43的作用下经过微波、紫外、等离子体的共同催化，进而将烟气中的硫氧化物和氮氧化物还原成硫单质和n2，烟气中的硫氧化物和氮氧化物再进一步进入第二床层区5内时，碳粉尿素复合物经由第二进料斗52进入第二床层区5内的同时，第二微波源51产生的微波照射到第二床层区5内的碳粉尿素复合物上，碳粉尿素复合物接收到微波时碳粉发热、尿素热解，产生还原剂nh3和co，然后烟气、nh3、硫单质和n2经由出气口6排出。进一步的，如果经由第二床层区5排出的气体中还包括氮氧化物和硫氧化物时，可在第二床层区5的另一端依次连接第一床层区、反应区和第二床层区，使其在nh3co这些还原剂的作用下经过微波、紫外、等离子体的共同催化后产生硫单质和n2。如此循环，可将烟气中的氮氧化物和硫氧化物高效且彻底处理，也即实现了对烟气的高效率脱硫脱硝处理。
57.可选的，传感器9可以用于实时或周期性检测经由出气口排出的气体的风量、温度以及气体中sox、nox、nh3、 co的浓度，以使得控制器根据风量、温度和/或浓度控制风机2的风量、第一微波源41的功率、第二微波源51的功率和/或第三微波源41的功率。
58.本实用新型实施例中公开的，一种基于微波紫外等离子体的脱硫脱硝装置，包括：进气口、风机、第一床层区、反应区、第二床层区以及出气口；其中，所述风机的两端分别设
置所述进气口和所述第一床层区的一端，所述反应区的两端分别设置所述第一床层区的另一端和所述第二床层区的一端，所述反应区的另一端设置所述出气口。也就是说，使用本实用新型提供的脱硫脱硝装置能够实现在微波的作用下产生还原剂，再在利用微波、紫外、等离子体的共同催化作用对烟气进行脱硫脱硝的目的，解决了现有废气的脱硫脱硝装置由于需要通过微波紫外氧化和酸性废气吸收才能实现高级氧化以及脱硫脱硝时导致的废气的脱硫脱硝效率不高的问题，实现了对烟气的高效率脱硫脱硝处理，并且安全可靠，能耗低，经济效益好，结构简单且易操作，工艺简单易实现。
59.以上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。