光触媒反应器、光触媒反应塔及烟气净化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光触媒反应器、光触媒反应塔及一种烟气净化系统，属于环保技术领域。
【背景技术】
[0002]我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，同时也是世界上最大的钢铁生产国。我国84%左右的煤炭被直接燃烧，2014年中国粗钢产量占世界粗钢总产量的49.5%，达到
8.227亿吨。大量的燃煤以及钢铁冶炼造成了我国严重的空气污染。排放到大气中的污染物种类繁多，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等；其中有的是烟尘，有的是气体。这些污染物导致的酸雨、温室效应和臭氧层破坏等环境污染，严重地影响了人类的居住环境。随着我国经济建设的发展，SOx和NOx的减排成为当前及以后我国环境保护工作的重点领域。
[0003]目前，烟气脱硫技术主要有湿法、半干法、干法、电子束法、海水法等。湿法是利用碱性溶液为脱硫剂，应用吸收原理在气、液、固三相中进行脱硫的方法，脱硫产物和残液混合在一起，为稀糊状的流体；湿法脱硫的操作温度在44~55°C。半干法是指在有液相和气相介入的脱硫方法，脱硫产物为干粉状；半干法的操作温度控制在60~80°C。干法是指无液相介入、完全在干燥状态下进行脱硫的方法，如向炉内喷干燥的生石灰或石灰石粉末，即脱硫产物为粉状；干法的操作温度在800~1300°C。海水法是采用海水对烟气脱硫的方法，此方法受地域条件限制，且有氯化物严重腐蚀设备的问题；脱硫残液PH很低，必须配置参数合理的水质恢复系统，才能达到环保要求的排放条件。
[0004]脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)脱硝技术和选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。
[0005]选择性非催化还原是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应。由于该工艺不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100°C的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水。
[0006]目前的脱硫脱硝方案存在的主要问题:
I)缺乏成熟的技术。目前已投入运行的烟气脱硫脱硝装置对运行的温度区间以及催化剂有较为严格的要求。湿法和半干法的温度较低，容易引起低温腐蚀。而干法脱硫的温度较高，存在着脱硫效率低，设备庞大、操作技术要求高等缺点。SCR脱硝技术依赖于催化剂，对工作温度有较高要求。SNCR应用的条件苛刻:首先，烟气与还原剂在适用的900?1100温度范围内充分混合和反应，应有I秒或更长的停留时间。其次，对燃用高硫煤种有一定的限制。因为在上述温度范围未反应NH3将与燃烧产物中的SO3反应生成硫酸氢铵[NH4HSO4],会粘结在空气预热器或其他下游部件上，造成堵塞和腐蚀，影响机组正常运行。最后，会发生由于与NOx不完全反应而导致的氨的逃逸现象，不仅产生刺鼻的气味和白色的氯化铵烟雾，而且氨吸附在飞灰上，使灰尘的处理和利用变得困难。
[0007]2)现有技术不能实现同时脱硫脱硝，需要各安装一套装置。因此投资大、运行费用尚O
[0008]因此有必要设计一种光触媒反应器、光触媒反应塔及一种烟气净化系统，以克服上述问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种光触媒反应器、光触媒反应塔及一种烟气净化系统，可实现同时脱硫脱硝，且脱硫脱硝效果好。
[0010]本发明是这样实现的:
本发明提供一种光触媒反应器，包括由内至外依次同轴设置的支撑柱、环形隔板和壳体，所述环形隔板将所述支撑柱与所述壳体之间的空间分隔成内环空间和外环空间；所述壳体一端设有第一烟气入口，另一端设有第一烟气出口 ；所述内环空间和所述外环空间内沿烟气流通方向均设有多层反应层，每层所述反应层由环形布置的多个光触媒反应单元组成，各所述光触媒反应单元均垂直于烟气流通方向设置。
[0011]进一步地，所述内环空间或所述外环空间内，相邻两层所述反应层中，其中一层所述反应层的各所述光触媒反应单元在另一层所述反应层所在平面上的投影分别位于另一层所述反应层的其中相邻两个所述光触媒反应单元之间。
[0012]进一步地，所述内环空间或所述外环空间内，沿烟气流通方向，各反应层的光触媒反应单元的数量依次减少。
[0013]进一步地，所述内环空间内的所述反应层为第一反应层，所述外环空间内的所述反应层为第二反应层，所述第一反应层与所述第二反应层的数量相同且一一对应设置，每个所述第一反应层与对应的所述第二反应层位于同一平面内。
[0014]进一步地，每层所述第一反应层的光触媒反应单元少于对应的所述第二反应层的光触媒反应单元。
[0015]进一步地，每层所述第一反应层的所述光触媒反应单元与对应的所述第二反应层的所述光触媒反应单元数量相同且--对应连接。
[0016]进一步地，所述光触媒反应单元包括紫外线光源管和涂布于所述紫外线光源管表面的光触媒层，所述紫外线光源管连接有电源，所述紫外线光源管垂直于烟气流通方向，其一端固定于所述环形隔板上，另一端固定于所述壳体上或所述支撑柱上。
[0017]进一步地，每层所述反应层的各所述光触媒反应单元通过同一供电单元供电，各所述供电单元分别通过供电线路与所述电源连接，各所述供电线路上均设有控制开关。
[0018]进一步地，所述紫外线光源管为石英管式紫外线灯管，或包括紫外线灯管和套设于所述紫外线灯管外的石英管。
[0019]本发明还提供一种光触媒反应塔，包括塔体，所述塔体内自上而下依次布置有除雾器、氨水喷淋机构、光触媒反应器和收集池，所述光触媒反应器为如上所述的光触媒反应器，所述第一烟气入口设于所述光触媒反应器的底部，所述第一烟气出口设于所述光触媒反应器的顶部，所述塔体上开设有第二烟气入口，所述第二烟气入口位于所述第一烟气入口与所述收集池之间，所述塔体顶部设有第二烟气出口。
[0020]本发明还提供一种烟气净化系统，包括通过烟气管路依次连通的除尘器、引风机、光触媒反应塔和烟囱，所述光触媒反应塔为如上所述的光触媒反应塔。
[0021]本发明具有以下有益效果:光触媒反应单元沿径向布置，即烟气对反应单元为横向冲刷，流体边界层薄且存在由于边界层分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因此增加了烟气中的SOx和NOx与催化剂接触的几率及接触时间，有效提高催化反应效率。反应器内通过环形隔板形成内外环两层空间，方便光触媒反应单元的布置，提高对光触媒反应单元的支撑强度。对于光触媒反应单元沿径向布置的结构，如果只采用单环的空间，则沿径向方向必然存在距中心越远，接触面分布密度越小的缺点。接触面分布不均，会引起反应器不同位置流动阻力分布不均匀，流体阻力分布不均则会导致各部位流速分布不均匀；在流速低的地方催化效率低，而且易沉积灰尘、渣滓等，在流速高的地方则有可能出现超过设计流速、增大磨损速度等问题。因此，设置成内外环两层空间，烟气流在内环空间和外环空间内形成两个流场，可以调节内环空间与外环空间两部分的光催化反应面的布置密度，使得反应器内不同位置处的流体阻力分布均匀，从而不同位置处的流速分布均匀，烟气与光催化剂的接触更为均匀，可有效提高烟气的光催化效率和反应的均匀化程度，因此该光触媒反应器、包括该光触媒反应器的光触媒反应塔以及烟气净化系统的光催化反应效果较好。
[0022]本发明的进一步有益效果是:内环空间和外环空间内，不同的反应层之间的光触媒反应单元布置存在一定的交错角，可以进一步促进形成烟气紊流，增加烟气与催化剂的接触几率和接触时间，同时有效冲刷掉接触面上的残留物。
[0023]本发明还具有以下有益效果:通过将光触媒反应器设置于光触媒反应塔内，在反应器内同时进行气固液三相反应，经光触媒反应器催化后产生的三氧化硫和二氧化氮等在脱硫塔内即可被氨水补集而被出去，可有效缩短烟气净化时间，有效提高脱硫脱硝效率。而且附着于光触媒反应器上的光催化产物也可与氨水接触而被除去，因此脱硫脱硝效果明显得到提高。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有