[实用新型]一种光热协同催化脱除氮氧化物的反应装置

说明书

一种光热协同催化脱除氮氧化物的反应装置，它包括质量流量计(1)、混合器(2)、注射泵(3)、汽化室(4)、预热器(5)、加热箱(6)、反应器(7)、石英窗(8)、冷阱(9)以及质谱仪、吸收瓶。反应器(7)放置于加热箱(6)内，加热箱(6)可实现反应器(7)的温度控制，同时加热箱(6)上装有石英窗(8)，光源透过石英窗(8)达到反应器(7)，从而使得光源、热原共同作用于反应器(7)位置。工作时，反应器(7)内装入催化剂，通过质量流量计(1)控制各气源流量，通过注射泵(3)将水注入到汽化室(4)汽化控制反应体系的水汽含量，从而模拟烟气组分，控制反应器(7)的温度和光源强度，氮氧化物经过催化剂时被光热协同催化脱除。

技术领域

本实用新型涉及环境工程大气污染控制技术领域，具体的说是一种光热协同催化脱除氮氧化物的反应装置。

背景技术

氮氧化物(NOx)是大气环境中主要的污染物之一，是形成酸雨、光化学烟雾的主要物质。为有效应对日趋严峻的大气污染形势，国家对NOx排放的控制标准越来越严格。目前，电站烟气NOx的脱除技术一般采用选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)两种工艺，但均存在投资成本较高、反应温度要求高、运行成本高等缺点，因此，迫切需要开发一种脱除效率高、运行能耗低、适用温度窗口范围广的工业燃煤烟气中NOx处理方法。光催化氧化脱除NOx的研究逐渐成为大气污染控制领域前沿性研究方向之一。目前光催化脱除NOx的效率普遍偏低，尤其在脱除高浓度的NOx时效率更低，而通常电厂烟气中的NOx浓度较高，所以光催化氧化脱除NOx的工业应用存在困难。

根据现有的一些研究表明将光催化和热催化有机的结合在一起，有望大大提高光催化反应脱除NOx的效率。在实际烟气脱硝应用中，为避免粉尘的影响，脱硝装置最好安装在除尘器以后，这时烟气温度一般降至150 ^oC以下。如果仍选用目前的钒钛催化剂来脱除烟气中的NOx，则需将烟气重新加热至反应温度，这将造成极大的能耗。但是具有光热协同作用的催化剂，可以在特定的光热协同催化脱硝反应装置中，利用150 ^oC下烟气的热量和太阳光照(或者模拟太阳光照)，在相对较低的温度窗口下脱除NOx，不仅提高光催化剂的脱硝效率而且减少能耗。所以光热协同催化剂低温光照脱除NOx具有良好的应用前景。使用光热协同催化脱除氮氧化物需要专用的反应装置，而目前尚未见此类装置的相关专利。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光热协同催化脱除氮氧化物的反应装置，该装置能够通过加热箱实现反应器的温度控制，同时平行光可透过加热箱上的石英窗，实现光、热对催化剂的协同作用，在一定温度条件下，提供光催化的氧化反应，提高氮氧化物的脱除效率。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种光热协同催化脱除氮氧化物的反应装置，它包括质量流量计(1)、混合器(2)、注射泵(3)、汽化室(4)、预热器(5)、加热箱(6)、反应器(7)、石英窗(8)、冷阱(9)以及质谱仪、吸收瓶。4个质量流量计(1)分别与N₂、SO₂、NO、Air气源连接，N₂、SO₂、NO、Air气源并联布置进入混合器(2)，注射泵(3)与汽化室(4)连接，混合器(2)与汽化室(4)并联进入预热器(5)，预热器(5)与反应器(7)进口连接，冷阱(9)与反应器(7)出口连接，吸收瓶与冷阱连接。反应器(7)放置于加热箱(6)内，加热箱(6)侧面设有气路进出口孔道，加热箱(6)上设置石英窗(8)，光透过石英窗(8)到达反应器(7)。反应器(7)进口与冷阱(9)出口处设置采样口，气体进质谱仪检测。SO₂、Air、N₂、NO气源和注射泵可以实现模拟烟气组分的需要。汽化室(2)可以使水源得以稳定气化。加热箱(6)可实现反应器(7)的温度控制，同时加热箱(6)上装有石英窗(8)，光源透过石英窗(8)达到反应器(7)，从而使得光源、热原共同作用于反应器(7)位置，以实现催化剂的光热协同反应。质谱仪能显示与记录反应器(7)进出口烟气组分的实时数值，从而得到脱硝的效率。