一种烟气脱硝除尘处理装置及处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种烟气脱硝除尘处理装置及处理方法，该装置包括双极荷介质阻挡放电等离子体反应器及膜式催化反应器，等离子体反应器设有烟气进口及出口，膜式催化反应器靠近底部处设有氨气进口及烟气进口且靠近其顶部处设有烟气出口，等离子体反应器的烟气出口通过气管与膜式催化反应器的烟气进口相连；膜式催化反应器内还设有脱硝除尘一体化材料。本发明专利技术将等离子体反应器与膜式催化反应器相结合，利用等离子体放电反应使烟气中的粉尘荷电并发生聚并，同时氧化烟气中的NO，再通过膜式催化反应器过滤颗粒物并进行脱硝反应。该处理装置结构简单，能耗低，占地面积小，节约成本，能高效脱硝除微尘，特别是对PM2.5类微尘具有优良的脱除效果。

Flue gas denitration dedusting treatment device and processing method thereof

The invention provides a flue gas denitration dust processing device and method, the device includes a bipolar charge dielectric barrier discharge plasma reactor and membrane reactor, plasma reactor equipped with flue gas inlet and outlet of the membrane reactor is arranged near the bottom of ammonia air inlet and a flue gas inlet and near its top is provided with a flue gas export, export of flue gas plasma reactor is connected through a gas inlet pipe and membrane reactor; membrane reactor is also arranged in the denitration and dust material. The invention of the plasma reactor and membrane reactor combined with plasma discharge reaction to dust in flue gas charging and coalescence, and oxidation of NO in flue gas by membrane reactor filter particulates and denitrification reaction. The utility model has the advantages of simple structure, low energy consumption, small occupation area, low cost, high efficiency of denitration and dust removal, especially good removal effect for PM2.5 dust particles.

【技术实现步骤摘要】
一种烟气脱硝除尘处理装置及处理方法
本专利技术涉及一种烟气脱硝除尘处理装置及处理方法，属于烟气净化领域。
技术介绍
空气与人们生活息息相关，也是人类生存的必须要素，其重要性毋庸置疑。然而随着科技的迅速发展，社会越来越趋向于工业化，人类也面临着各种各样的环境问题。由燃煤或燃气燃油锅炉以及交通工具等所排放的烟气中的粉尘、SOx、NOx等都是主要的大气污染物之一，对环境危害作用极大，严重破坏地球生态系统健康，对人体健康产生危害。为预防大气污染，2014年7月1日起实施的锅炉大气污染物排放标准规定新建燃煤锅炉颗粒物和氮氧化物的最高允许排放标准浓度分别为50mg/m3、300mg/m3，重点地区排放标准分别为30mg/m3，200mg/m3。2017年3月1日起实施的北京市地方标准规定新建工业炉窑颗粒物和氮氧化物的最高允许排放浓度分别为10mg/m3，100mg/m3。大气颗粒物包括液态和固态颗粒物。目前应对颗粒物的主要方法是采用除尘器以及空气净化器等，而电除尘更是一直用于补集颗粒物，改善空气质量。氮氧化物的脱除方法可以分为湿法和干法，干法主要有选择性还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、催化分解法、吸附法和等离子体法等。低温等离子体协同SCR法具有运行费用低，反应条件温和，抗水抗硫处理效果好等特点。传统的处理方法是一种处理系统应对一种污染物，各种污染物的处理方法有净化效率高、技术成熟等优点，但设备投资和运行费用高、占地面积大、操作维护工作量大。因此，多种污染物联合脱除是未来的努力方向。CN161710451A公开了一种放电等离子体与吸收相结合脱除烟气中多种污染物的方法，其是将燃煤或焚烧烟气经电除尘或布袋除尘处理后，依次通过预洗涤塔、一级吸收塔、二级放电等离子体反应器和二级吸收塔。该方法照顾全面，能有效去除多种烟气污染物。但设备复杂，对PM2.5处理效果不佳，多种污染去除并不彻底，难以达到日益严苛的国家要求。CN106390701A公开了一种多级等离子体强化烟气超低排放控制系统及方法，该系统包括带有烟气进出口和烟气出口的反应塔，反应塔内由下至上依次为等离子体干式氧化段、齐鲁转换段、喷淋吸收段等、等离子体氧化吸收段，烟气进口位于等离子体干式氧化段下方。该方法设备简单，结构紧凑，占地面积小，可同时处理多种烟气污染物。但该方法需要大量吸收液，氢氧化钠成本较高，易腐蚀设备，操作难度大，难以推广。CN103566722B公开了一种等离子体一体化脱硫脱硝除微尘的方法及装置，将锅炉燃烧后的烟气通过放电等离子体氧化，然后通入氮气结合，生成铵盐，作为二次产物进行回收，实现脱硫脱硝。该装置结构简单，降低能耗，节省投资，占地面积小，成本低。但处理方法过于简单，对多种污染物的处理效果并非十分显著，难以达到现有的最低排放浓度要求。因此，本领域亟需开发一套结构简单，能耗低，占地面积小，节约成本，同时能有效脱硝除微尘，特别是PM2.5类微尘的处理装置及相应的处理方法。
技术实现思路
有鉴于现实需求，本专利技术的目的之一在于开发一种烟气脱硝除尘处理装置，该处理装置结构简单，能耗低，占地面积小，节约成本，应用该装置能高效脱硝除微尘，特别是对PM2.5类微尘具有优良的脱除效果。本专利技术的另一目的在于提供一种烟气脱硝除尘处理方法，该处理方法应用本专利技术处理装置，该方法能高效脱硝除微尘，特别是对PM2.5类微尘具有优良的脱除效果。为实现上述目的，本专利技术提供一种烟气脱硝除尘处理装置，其包括双极荷介质阻挡放电等离子体反应器及膜式催化反应器，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器设有烟气进口及烟气出口，所述膜式催化反应器靠近底部处设有氨气进口及烟气进口且靠近其顶部处设有烟气出口，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的烟气出口通过气管与所述膜式催化反应器的烟气进口相连；所述膜式催化反应器中还具有脱硝除尘一体化材料，该脱硝除尘一体化材料由下往上分别是基布材料和覆膜材料，所述覆膜材料镀膜在该基布材料外侧，所述覆膜材料上负载有脱硝催化剂。根据处理烟气量，本专利技术可以调整等离子体反应器与膜式催化反应器的大小和个数，一般情况下，在基本的1个等离子体反应器和1个膜催化反应器的基础之上进行增加或调整。在增加等离子体反应器或膜催化反应器时，可将增加的等离子体反应器与基础的等离子体反应器串联，同理，可将增加的膜催化反应器与基础的膜催化反应器串联。本专利技术烟气脱硝除尘处理装置主要是将等离子体反应器与膜催化反应器相结合，并同时在膜催化反应器中采用脱硝除尘一体化材料。在应用该装置处理烟气时，使烟气通过等离子体反应器的放电反应器区，放电反应器区产生的高能电子与烟气中气体分子相碰撞，使烟气中产生包括电子、带电荷的离子、中性粒子，使得微尘颗粒表面带上电荷；由于本专利技术采用的是双极荷介质阻挡放电等离子体反应器，其利用正负外加电场产生的介质阻挡放电使颗粒物带上正、负不同种电荷，静电原理使经过等离子体处理后的烟气相互吸引碰撞，迅速由小颗粒聚并为大颗粒；再者，烟气中含有的O2、H2O，在高能电子的作用下生成大量活性极强的自由基或自由原子，氧化烟气中NO，生成NO2。经上述等离子体反应器处理后的烟气进入所述膜式催化反应器，膜式催化反应器中通入氨气与进入的烟气混合，通过膜式催化反应器中的基布材料可将聚并的微尘过滤去除，而烟气中的NOx与负载在覆膜材料上的脱硝催化剂接触，发生快速SCR反应与标准SCR反应，生成无污染的氮气以去除烟气中的氮氧化物，最终达到污染物的同时去除的目的。应用本专利技术处理装置能使除尘及脱硝工艺在一套装置中完成，相互协同促进，具有良好的脱硝除尘效果，特别是对PM2.5类微尘具有优良的效果，并且，本专利技术处理装置结构简单，能耗低，占地少，节约成本。此外，本专利技术膜式催化反应器中，将脱硝催化剂负载在多孔的覆膜材料上，由于膜的结构与渗透作用，使脱硝催化剂的表面活性得到了充分利用，从而提高了脱硝催化活性，降低催化剂使用量，节约成本。在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，优选地，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的电极系统由N块阴极板与N+1块阳极板，或N+1块阴极板与N块阳极板平行交替相间构成，在每个交替相间的电极之间有一块绝缘介质，绝缘介质紧靠阳极板或阴极板。更优选地，所述阴极板或阳极板与所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的中心轴平行。烟气进入等离子体反应器入口后，经分流并行通过各个平行的等离子体反应放电通道，再在等离子体放电反应器出口处汇聚，经连接的气管进入膜式催化反应器。在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，优选地，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的电源为高频电源。采用高频的电源可节约能耗。一般地，本专利技术中所述的高频是指200KHZ以上。在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，优选地，所述双极荷介质阻挡放电等离子体电源反应器的电源种类可为交直流电源、射频电源和脉冲电源中任意一种。在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，优选地，所述基布材料包括聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚、玻璃纤维中的任意一种。在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，优选地，所述覆膜材料包括聚四氟乙烯、PFA塑料、聚三氟乙烯中的任意一种。本专利技术对所用脱硝催化剂不作限定，只要具有脱硝作用的催化剂均可适用于本专利技术，在上述的烟气脱硝除尘处理装置中，脱硝催化剂优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气脱硝除尘处理装置，其包括双极荷介质阻挡放电等离子体反应器及膜式催化反应器，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器设有烟气进口及烟气出口，所述膜式催化反应器靠近底部处设有氨气进口及烟气进口且靠近其顶部处设有烟气出口，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的烟气出口通过气管与所述膜式催化反应器的烟气进口相连；所述膜式催化反应器内还设有脱硝除尘一体化材料，该脱硝除尘一体化材料由下往上分别是基布材料和覆膜材料，所述覆膜材料镀膜在该基布材料的外侧，所述覆膜材料上负载有脱硝催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱硝除尘处理装置，其包括双极荷介质阻挡放电等离子体反应器及膜式催化反应器，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器设有烟气进口及烟气出口，所述膜式催化反应器靠近底部处设有氨气进口及烟气进口且靠近其顶部处设有烟气出口，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的烟气出口通过气管与所述膜式催化反应器的烟气进口相连；所述膜式催化反应器内还设有脱硝除尘一体化材料，该脱硝除尘一体化材料由下往上分别是基布材料和覆膜材料，所述覆膜材料镀膜在该基布材料的外侧，所述覆膜材料上负载有脱硝催化剂。2.根据权利要求1所述的烟气脱硝除尘处理装置，其中，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的电极系统由N块阴极板与N+1块阳极板，或N+1块阴极板与N块阳极板平行交替相间构成，在每个交替相间的电极之间有一块绝缘介质，绝缘介质紧靠阳极板或阴极板；优选地，所述阴极板或阳极板与所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的中心轴平行。3.根据权利要求1或2所述的烟气脱硝除尘处理装置，其中，所述双极荷介质阻挡放电等离子体反应器的电源为高频电源。4.根据权利要求1或2所述的烟气脱硝除微尘处理装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐泉，陈志伟，周红军，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11