本发明专利技术涉及一种催化剂联合等离子体脱除氮氧化物的装置及方法。烟气与氨气混合后通至反应器下部的气体入口，反应器为双介质层结构，外介质管外侧包裹一层金属网作为外电极，内介质管内部设有金属内电极，内电极连接电源正极，外电极连接电源负极，形成等离子体发生器；反应器中部，外介质管和内介质管之间的腔内设有带通气孔的隔板，隔板上填加催化剂Fe-Cu/CNTs；混合气体在反应器内通过催化剂和等离子体的共同作用，联合脱硝，随后由反应器上部的气体出口通入碱液清洗装置，进行清洗吸收后由烟囱排放。混合气体中混合乙烯可进一步提高氮氧化物脱除率。本发明专利技术在高、低温均能高效脱硝，NO脱除率达到96％以上，且能耗小，经济效益高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烟气脱硝
，特别涉及一种催化剂联合等离子体脱除氮氧化物 的装置及方法。
技术介绍
当今世界，能源科学技术发展是世界性的重大课题。我国的能源特点是煤炭占我 国能源结构的主导地位，这种状况已持续了几十年，近年来随着核能、水能、风能、太阳能等 新能源开发量的增加，煤炭在能源结构中的比例有所减少，但发电能源长期以煤炭为主，其 消费量占一次能源总消费量的70%左右，且这种格局在今后相当长时间内不会改变。目前 煤炭在能源方面的利用方式主要是燃烧。燃烧生成的烟气中的氮氧化物NOx严重危害环境 以及人类自身的身体健康。 最近几年来，国家正在研究扶持政策，提高NOx污染防治技术水平。对于燃煤NOx的 控制主要有三种方法:燃烧前燃料脱硝、燃烧时改进燃烧方式脱硝、燃烧后尾气中脱硝。目 前我国火电厂常采用的烟气脱硝技术有选择性催化还原法（selected catalyzed reduction，SCR)和选择性非催化还原法（selected non-catalyzed reduction，SNCR)，或 采用活性炭吸附法，即先用物理吸附和解析，然后化学处理。在选择烟气脱硝方案上主要考 虑两个因素，即成本和效率。常用的烟气脱硝技术是SCR法。以NH 3作为还原剂，在催化剂作 用下将NOx还原为无害的氮气和水： 4NH3+4NO+〇2^4N2+6H20 (R1) 4NH3+2N〇2+〇2^3N2+6H20 (R2) 但SCR技术存在的主要缺点有：（1)运行温度有限，不能更广泛的应用；（2)系统复 杂，运行维护量大；（3)容易造成空气预热器的积灰及堵塞。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种催化剂联合等离子体脱除氮氧化物的装置 及方法。 -种催化剂联合等离子体脱除氮氧化物的装置，其烟气管路与氨气管路分别连通 至混合气管路，混合气管路连通至反应器1下部的气体入口，所述反应器1为双介质层结构， 包括外介质管13和内介质管14,外介质管13的外侧包裹一层金属网作为外电极11，内介质 管14内部设有内电极12,沿内介质管14的通长布置，内电极12的材料为金属材质，内电极12 连接电源4的正极，外电极13连接电源4的负极，形成等离子体发生器;在反应器1的中部，外 介质管13和内介质管14之间的腔内设有隔板16,其上设有通气孔;反应器1上部设有气体出 口，通过碱液清洗装置3连通至烟囱2; 所述外介质管13采用石英、陶瓷或刚玉材质，内介质管14采用石英、陶瓷或刚玉材 质，隔板16采用石英、陶瓷或刚玉材质；所述金属为铜、不锈钢或钨。所述外介质管13和内介质管14的轴心线在一条直线上，厚度分别为1 · 5mm和1mm， 长度均为850mm，外介质管13的外径为20mm，内介质管14的外径为6mm;所述外电极11长 600mm，内电极12长900mm，直径为4mm。上述装置脱除氮氧化物的方法:反应器1的隔板16上填加催化剂15,燃烧后的烟气 与还原气体氨气混合后进入反应器1，在外介质管13和内介质管14之间的腔内由下向上流 动，调节电源4的电压，混合气体在反应器1内通过催化剂15和等离子体的共同作用，联合脱 除氮氧化物，气体由气体出口流出，通过碱液清洗装置3进行清洗后，由烟囱2排出。 所述碱液为浓度为8~16mo 1 /L的NaOH7K溶液。 所述电压为0~30kV。 所述催化剂为以碳纳米管为载体CNT，负载有Fe和Cu的催化剂Fe-Cu/CNTs。 所述催化剂Fe-Cu/CNTs的制备方法，包括以下步骤： (1)将多壁碳纳米管加入到等体积的浓硝酸和浓硫酸混合溶液中，加热到80~140 °C，加热回流3~5h，得到的悬浮液倒入等体积去离子水中，静置12~24h，倒出上层液体，下 层沉淀的固体用去离子水清洗，微孔滤膜抽滤，收集的碳纳米管再清洗，过滤，直到滤液为 中性，最后将收集的碳纳米管放入干燥箱中于80~110°C下干燥8~12h，制得酸化的碳纳米 管； (2)去离子水中加入浓度为2~lOg/Ι的SnCl2,充分搅拌混合后加入浓度为lmol/L 的HC1，调节溶液的pH为2~4,最后加入酸化的碳纳米管，超声处理10~60min，抽滤清洗至 中性，将碳纳米管置于干燥箱中于80~110°C干燥8~12h，得到敏化碳纳米管； (3)去离子水中加入浓度为0.2~lg/L的PdCl2,充分搅拌混合后加入浓度为lmol/ L的HC1，调节溶液的pH为2~4,充分搅拌后加入敏化的碳纳米管，超声处理10~60min，抽滤 清洗至中性，将碳纳米管置于干燥箱中于80~110°C干燥8~12h，得到活化碳纳米管； (4)称取一定量的Fe(N〇3)3 · 9H20和CuS〇4 · 3H20溶于去离子水中，其中Fe与Cu的质 量比为1: (1~5)，超声波处理1~2h，使其充分溶解，再加入活化碳纳米管，所加入活化碳纳 米管的质量为Fe的8~50倍，搅拌均匀，使成为浆态，超声波处理2~4h后，将其放入干燥箱 于100~110°C下干燥12~24h，再置于马弗炉中于250~350°C下煅烧2~4h，即制得载体为 碳纳米管CNT，负载Fe和Cu的催化剂Fe-Cu/CNTs。 进一步地，燃烧后的烟气进入反应器1之前混合200~2000ppm的C2H4。 本专利技术的有益效果为： 1、本专利技术在高、低温均能良好的脱硝，适用领域广泛； 2、本专利技术系统操作和维护简单，占地面积小，运行稳定，生成的产物能绿色回收； 3、本专利技术能高效的脱除烟气中氮氧化物，对N0的脱除率达到96%以上，且能耗小， 经济效益高。【附图说明】图1为催化剂联合等离子体脱除氮氧化物的工艺流程；图2为反应器横截面图；图3为反应器纵截面图；图4为N0脱除效率-放电功率曲线图。 标号说明：I-反应器，2_烟_，3_喊液清洗装置，4_电源，11-外电极，12_内电极， 13-外介质管，14-内介质管，15-催化剂，16-隔板【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。应该强调的是，下述说明 仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。 为了实现氮氧化物的高效脱除，本专利技术提供了一种新型的烟气脱硝方法，工艺流 程如图1所示，燃烧后的烟气与还原气体氨气混合后，从下部通入反应器1，图2-3为双介质 阻挡放电反应器的结构截面图，反应器1是由外介质管13和内介质管14形成的双介质层，外 介质管13和内介质管14的轴心线在一条直线上，均采用石英材质，厚度分别为1.5mm和1mm， 长850mm，且外介质管13的外径为20mm，内介质管14的外径为6mm。外介质管13的外侧包裹一 层600mm长的紫铜网作为外电极11，内介质管14内部设有内电极12,沿内介质管14的通长布 置，内电极12材料为不锈钢，长900mm，直径为4mm。内电极12的上端连接电源4的正极，外电 极13的下部连接电源4的负极，形成等离子体发生器。在反应器1的中部设有隔板16,隔板16 采用石英材质，其上设有通气孔，隔板16上铺一层石英棉，再把催化剂15放在石英棉上。工 业应用中可以根据不同机组的烟气量来选择反应器1的尺寸和数量。混合气体流进反应器1 内通过催化剂15和等离子体的共同作用，联本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化剂联合等离子体脱除氮氧化物的装置，其特征在于，烟气管路与氨气管路分别连通至混合气管路，混合气管路连通至反应器(1)下部的气体入口，所述反应器(1)为双介质层结构，包括外介质管(13)和内介质管(14)，外介质管(13)的外侧包裹一层紫铜网作为外电极(11)，内介质管(14)内部设有内电极(12)，沿内介质管(14)的通长布置，内电极(12)的材料为不锈钢材质，内电极(12)连接电源(4)的正极，外电极(13)连接电源(4)的负极，形成等离子体发生器；在反应器(1)的中部，外介质管(13)和内介质管(14)之间的腔内设有隔板(16)，其上设有通气孔；反应器(1)上部设有气体出口，通过碱液清洗装置(3)连通至烟囱(2)；所述外介质管(13)采用石英、陶瓷或刚玉材质，内介质管(14)采用石英、陶瓷或刚玉材质，隔板(16)采用石英、陶瓷或刚玉材质；所述金属为铜、不锈钢或钨。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，孙保民，方永旭，吴礼宁，原奇鑫，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。