一种烟气净化处理设备及其烟气脱硝装置的制作方法

本实用新型涉及环保技术领域，特别涉及一种烟气脱硝装置。本实用新型还涉及一种具有该烟气脱硝装置的烟气净化处理设备。

背景技术：

随着我国经济建设的快速发展，能源与环境问题越来越被人们关注。垃圾焚烧后形成的烟气作为污染空气的主要来源，在排放之前，必然要经过一些净化烟气的设备处理，在达到排放标准后方可排放至大气中。

烟气治理主要包括脱硫、脱硝、和除尘，其中烟气脱硝主要是处理烟气中的氮氧化物。现有的烟气的脱硝主要是采用SCR、SNCR工艺。然而，现行的烟气脱硝工艺存在以下问题：脱除效率低，催化剂使用寿命低、产生固废、氨逃逸，投资成本高、系统的装机容量大、占地面积大、运行成本高、经济效益低。

因此，如何提高烟气的脱硝效率，降低生产成本是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种烟气脱硝装置，该装置可以提高烟气脱硝效率，并且使得处理后的洁净气体能够达到的标准更高。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述烟气脱硝装置的烟气净化处理设备。

为实现上述目的，本实用新型提供一种烟气脱硝装置，包括壳体，所述壳体的内部设有用于当烟气进入时供烟气电离以实现烟气含氮浓度下降的等离子模块以及与所述等离子模块相连、用以供烟气下降至预设浓度以实现烟气排放的光催化模块。

优选地，所述等离子模块包括若干个呈圆筒状的等离子反应器，所述等离子反应器的内部设有用于当施加电压时以供烟气电离的环形电极以及用以容置所述环形电极并供烟气流动的管状部件。

优选地，所述光催化模块包括若干个沿竖直方向设置、用以实现烟气与催化剂接触面积调节的挡板组件，任意两个所述挡板组件之间设有用于当烟气与催化剂接触时触发催化反应以实现烟气含氮浓度下降的催化反应器。

优选地，所述等离子反应器还包括位于所述管状部件两侧、用以固定所述等离子反应器的支架。

优选地，全部所述挡板组件设有位于上端或下端的开口，且任意两个相邻的所述开口的位置不同。

优选地，所述等离子反应器具体为单层介质阻挡型等离子反应器。

优选地，所述光催化模块还包括位于所述催化反应器外侧、用以支撑所述挡板组件与所述催化反应器的框架。

优选地，所述催化反应器具体为石英材料的高能紫外灯管。

优选地，还包括与所述光催化模块相连、用以显示烟气含氮浓度的显示部。

本实用新型还提供一种烟气净化处理设备，包括上述任一项所述的烟气脱硝装置。

相对于上述背景技术，本实用新型针对烟气脱硝技术的不同要求，设计了一种结合等离子和光催化两种脱硝处理技术的装置；将除尘后含氮浓度高的烟气通过等离子脱硝技术处理，降低含氮浓度后再经过光催化脱硝处理后得到洁净的气体。具体地说，该烟气脱硝装置包括壳体，壳体的内部设有等离子模块以及光催化模块，其中，当烟气进入该装置时，优先经过等离子模块脱硝，等离子模块将烟气电离，从而使烟气的含氮浓度降低；光催化模块与等离子模块相连，气体进入光催化模块后，与光催化模块中高活性的催化剂均匀接触，进一步将烟气的含氮浓度下降至可以排放的浓度，从而实现烟气的排放。

与单一使用等离子技术或光催化技术的设备相比，该装置的脱硝处理技术，反应效率更高，处理后的洁净气体能够达到的标准更高；与其他脱硝技术相比，该装置的脱硝处理技术，更加清洁、安全、无害，并且可以在一定程度上降低使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的烟气脱硝装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的等离子反应器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的光催化模块的结构示意图；

图4为图3中光催化模块中烟气流动示意图。

其中：

1-壳体、2-等离子模块、3-光催化模块、21-等离子反应器、31-挡板组件、32-催化反应器、33-框架、211-环形电极、212-管状部件、213-支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种烟气脱硝装置，该装置可以提高烟气脱硝效率，并且使得处理后的洁净气体能够达到的标准更高。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述烟气脱硝装置的烟气净化处理设备。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、外侧、内侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图1至图4，图1为本实用新型实施例所提供的烟气脱硝装置的整体结构示意图；图2为本实用新型实施例所提供的等离子反应器的结构示意图；图3为本实用新型实施例所提供的光催化模块的结构示意图；图4为图3中光催化模块中烟气流动示意图。

本实用新型所提供的烟气脱硝装置，包括壳体1，壳体1的内部设有等离子模块2以及光催化模块3；首先，经过除尘设备处理后的高浓度含氮烟气进入等离子模块2脱硝，等离子模块2通过高频电场使气体放电进而形成等离子体，也就是说，等离子模块2可以将烟气分子电离成等离子状态，从而使烟气的含氮浓度降低；光催化模块3与等离子模块2相连，经等离子模块2电离后的气体进入光催化模块3后，与光催化模块3中高活性的催化剂均匀接触，通过催化反应使得烟气的含氮浓度下降至可以排放的浓度，从而实现烟气的排放。

也就是说，该装置通过将等离子和光催化两种脱硝处理技术相结合，将除尘后高浓度含氮烟气，经等离子模块2脱硝处理后变为低浓度含氮烟气，再经过光催化模块3脱硝处理，达到气体排放的标准后从出口排放。

这样一来，上述装置可以提高烟气脱硝效率以及使得处理后的洁净气体能够达到的标准更高，进一步的，该装置通过绿色环保的脱硝处理技术，在反应条件温和的条件下，可以避免二次污染导致的危害，并且可以在一定程度上降低使用成本。

在本实用新型的实施例中，等离子模块2可以设计为包括若干个呈圆筒状的等离子反应器21，并且上述若干个呈圆筒状的等离子反应器21并联，这样的设置能够使烟气以更高的效率进行脱硝处理；等离子反应器21的内部设有管状部件212、环形电极211，其中，环形电极211用于施加高频电场，从而使烟气分子电离成等离子状态，环形电极211安装于管状部件212内，且上述烟气的电离过程发生在管状部件212内部。

在这里，管状部件212可以设置为刚玉管，由于烟气分子经过电离形成等离子是个高压放电的过程，而刚玉管耐温性好，它可以长期使用在1600℃的环境中，短期使用在1800℃的环境中，且能够保持化学性能稳定。

当然，根据电极放置的位置，又可以分为外电极式和内电极式，外电极式又称无极式。对于外电极式放电来说，电容耦合是将两环形电极211以适当间隔匹配在放电管上，或者把电极分别放置在圆筒状放电管的两侧，加在电极上的高频电场能透过玻璃管壁使管内的气体放电形成等离子体；对于内电极式放电来说，电感耦合则用绕在放电管上的线圈代替电极，借助于高频磁场在放电管中产生的涡流电场来电离气体。

无极放电的最大优点是可以避免由电极的溅射而造成的污染，可以产生均匀而纯净的等离子体；对于内电极式放电来说，由于平行板型放电稳定性好、效率高，且易获得大面积的均匀等离子体，可以采用平行板型。

为了便于等离子反应器21的固定与安装，可以在管状部件212的两侧设置支架213；通过设置支架213，等离子模块2中等离子反应器21并联的数量可以根据不同程度的烟气脱硝需要做出相应的调整。

在本实施例中，等离子反应器21可以设置为单层介质阻挡型等离子反应器21。介质阻挡放电通常是由高压电源驱动，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态逐渐至放电状态，最后发生击穿。

此外，介质阻挡型的电极结构设计形式可以有不同的设置方式，例如，可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。

当然，根据实际需要，等离子模块2可以有其他不同的设置方式，前提是能够满足上述高效的烟气脱硝功能，此处本文将不再赘述。

为了优化上述实施例，光催化模块3可以设计为“S”型的结构，具体地说，光催化模块3包括若干个沿竖直方向设置的挡板组件31，若干个竖直设置的挡板组件31沿水平方向排列，全部的挡板组件31设有位于上端或下端的开口，且任意两个相邻的开口的位置不同；也就是说，可以将奇数项的挡板组件31设置为上端开口的挡板组件31，将偶数项的挡板组件31设置为下端开口的挡板组件31。

任意两个挡板组件31之间设有催化反应器32，当烟气进入光催化模块3并与催化反应器32接触，此时由催化剂触发催化反应以实现烟气含氮浓度的下降。

这样一来，烟气从第一个上端开口的挡板组件31进入光催化模块3，经过与光催化反应器32接触触发催化反应，然后流经第二个下端开口的挡板组件31，再与光催化反应器32接触触发催化反应，如此循环进行。“S”型结构的设置可以使得光催化反应器32中的催化剂与烟气接触面积更大更均匀，从而使反应效率更高。

上述光催化模块3在催化反应过程中，相对普通的脱硝技术，具有清洁、安全、无毒、高效的特点，并且不用消耗大量的还原剂氨，从而使用成本较低。

光催化模块3还包括位于催化反应器32外侧的框架33，挡板组件31与催化反应器32能够固定安装于框架33上，从而可以保证光催化模块3在催化反应的过程中保持稳定性与牢靠性。

为了实现光催化模块3的脱硝处理更加高效，在催化过程中可以使用以SiO2为载体的高活性催化剂。此处，可以将催化反应器32设置为石英(SiO2)材料的高能紫外灯管。高能紫外灯管的数量依据实际的脱硝要求进行调整，紫外线灯管所发出的紫外线光谱由所选用的石英(SiO2)材料来确定，常规石英紫外线杀菌灯管使用的石英材料能够屏敝185nm辐射，而高能紫外灯管采用高度提纯的石英材料，既能产生253.7nm辐射也能产生185nm辐射。因此，石英材料的高能紫外灯管可以满足光催化模块3的脱硝功能。

在上述基础上，烟气脱硝装置还包括与光催化模块3相连的显示部，显示部能够显示烟气出口的烟气含氮浓度，从而能够及时观测经过等离子模块2与光催化模块3脱硝处理的烟气的含氮浓度。

本实用新型所提供的一种烟气净化处理设备，包括上述具体实施例所描述的烟气脱硝装置；设备的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的烟气净化处理设备及其烟气脱硝装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。