[发明专利]一种质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气脱硫脱硝装置技术领域。具体涉及一种质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置。

背景技术

随着我国工业化、城镇化的不断加速，工业在国民经济增长中占有越来越大的比重，人类对于能源的需求也与日俱增。煤炭、石油、天然气等自然资源的消耗日益剧增，导致了大气污染。日前，全国众多城市出现的雾霾天气，使人类的生存环境面临挑战，大气中的有害气体因其具有毒害性强、扩散波及面积广、控制难度大等特点，备受国内外各界的关注。SO₂、NO_X以及CO₂等烟气作为主要污染物质，其中SO₂、NO_X会形成酸雨，亦会形成光化学烟雾等污染现象，不仅会危害人们的呼吸道系统，还会破坏植被的正常生长；而空气中释放的大量的CO₂，严重影响气候变化，造成“温室效应”，所以如何有效地治理SO₂、NO_X以及CO₂等有害烟气已成为迫在眉睫的环保问题。

目前，对于烟气SO_X的去除主要采用的是石灰石—石膏法，石灰石—石膏法在研究和环保上取得了一些成果，但是存在装置复杂，投资大，运行费用偏高的问题，当烟气中SO₂波动比较大时，石灰石量难以控制，生成的CaSO₃和CaSO₄容易堵塞管道和设备。对于烟气NO_X的去除主要采用催化还原法，催化还原法将烟气中的NO_X排放浓度虽可降至较低水平，但消耗大量NH₃，有的还消耗燃料气，经济亏损大。在降低CO₂浓度的方法中，研究最多的还原方法有热化学还原和光催化还原等，其中热化学还原需要高温高压，而且在还原的过程中还会产生CO₂；光催化还原虽然环保节能，但是产率较低，速度较慢。

传统工艺多是在脱硫装置后面或在除尘器前面加装脱硝装置，从而实现联合脱硫脱硝，这种分级治理方式存在占地面积大、投资和运行费用高等诸多弊端。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种结构简单、占地面积小、投资和运行费用低、烟气净化效率高和产物回收再利用效果好的质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述装置由催化反应吸收塔和电解反应器组成，催化反应吸收塔的下端和电解反应器的上端同中心线连接为整体。

催化反应吸收塔的结构是：顶盖和塔身通过法兰同中心线固定连接，顶盖的纵截面呈圆弧状，顶盖的中心位置处设有排气口。

塔身的结构是：塔身壳体为空心圆柱体，塔身壳体的高度和外径比为3︰1~5︰1。在塔身壳体内，从上端到靠近下端处依次设有挡板、第一脱硫脱硝催化剂填料层、上承接板、固碳催化剂填料层、中承接板、第二脱硫脱硝催化剂填料层、下承接板、固液分离器、烟气分散器和氢气分散器。

其中：挡板与上承接板间的距离、上承接板与中承接板间的距离和中承接板与下承接板间的距离相等；第一脱硫脱硝催化剂填料层、固碳催化剂填料层和第二脱硫脱硝催化剂填料层的填料填充率为0.9~1倍。固液分离器为斜面设置，固液分离器与水平面的夹角为15~20°，固液分离器与塔身壳体的内壁固定连接。塔身壳体的一侧开有固体产物排出口，所述塔身壳体的一侧为与固液分离器的斜面最低位置相同的一侧，固体产物排出口紧贴固液分离器的上斜面。在塔身壳体的另一侧开有烟气进气口，烟气进气口位于烟气分散器和氢气分散器之间。烟气分散器的上平面到下承接板的下平面间的距离为塔身壳体内径的0.3~0.4倍，氢气分散器的上平面到烟气分散器的下平面间的距离为塔身壳体内径的0.2~0.3倍。

所述电解反应器的结构是：电解反应器壳体为圆筒状，电解反应器壳体外径与塔身壳体的外径相等，电解反应器壳体的高度与外径之比为1.1︰1~1.3︰1。电解反应器壳体最上端设有引流板，引流板为斜面设置，引流板与水平面的夹角为15~20°。在引流板开有氢气口，氢气口位于引流板斜面的最高处。电解反应器壳体的一侧开有液体产物排出口和氧气排出口，所述电解反应器壳体的一侧为与引流板的斜面最低位置相同的一侧，液体产物排出口紧贴引流板上斜面，氧气排出口紧贴引流板下斜面。