一种新型固定床膜除尘脱硝反应器

1.本实用新型专利涉及除尘脱硝技术领域，具体涉及一种新型固定床膜除尘脱硝反应器。


背景技术：

2.目前国内绝大多数烟气净化系统都是多净化单元组成，其脱硝系统和除尘单元相互独立。燃煤电厂烟气净化工艺流程一般为nh
3-scr脱硝+除尘+脱硫，而烧结、焦化等非电行业烟气净化工艺流程一般为脱硫+除尘+nh
3-scr脱硝。对于前者，脱硝系统与除尘单元独立设置，占地面积较大；对于后者，先除尘后脱硝容易导致催化剂被粉尘毒化。将催化剂与sic陶瓷膜结合，就可以实现去除粉尘与脱除no
x
两者的耦合，解决以上问题。专利号为cn105435536a的中国发明专利“脱硝催化膜过滤材料及其制备方法”在一种支撑体为厚度为100-1000μm且具有良好柔性的多孔薄膜上制备了一种以v2o5为主要成分的除尘脱硝一体化催化膜。然而在这种催化膜中，由于膜上负载了催化剂导致其压降增大，孔隙率变小，过滤时其过滤孔容易堵塞。同时，v2o5
−
wo3/ tio2催化剂中的v2o5是一种剧毒物质，对人体环境造成巨大危害，因此降低催化剂中钒的含量也是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，降低膜制备难度并进一步解析反应机制，更好地提高膜的性能，避免气通量过大导致的催化一体膜孔道堵塞，增加气体与催化剂的接触面积，从而可以降低vwti催化剂中v的比例，对环境更加友好，同时降低制备成本。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，包括除尘脱硝反应器，所述除尘脱硝反应器内部包括有若干根碳化硅陶瓷膜管，碳化硅陶瓷膜管一端与除尘脱硝反应器的进气口相通，一端与灰斗相通；所述碳化硅陶瓷膜管内设有固定床层，且固定床层中填装催化剂层。
5.该固定床膜除尘脱硝反应器膜层截留烟气中的粉尘，膜管内的催化剂床层催化降解烟气中的氮氧化物，最终排放出清洁气体。
6.优选的，所选膜管主体以碳化硅作为基材，具有耐酸碱腐蚀，机械强度高等性能，最高使用温度达1000
°
c。
7.优选的，所述催化剂层中的催化剂为v2o
5-wo3/tio2催化剂，其中主催化剂是v2o5，助催化剂是wo3。
8.优选的，所述固定床层分为层式固定床与夹套式固定床；固定床层在层式单管中为多层，在夹套式单管中为单层。所述层式单管的固定床层为片状固定在碳化硅陶瓷膜管内部；所述夹套式单管的固定床层为u型套状固定于碳化硅陶瓷膜管内部。
9.优选的，所述固定床层由两层不锈钢筛网构成，催化剂层置于两层不锈钢筛网中间。在碳化硅陶瓷膜管内部顶端与底端有不锈钢卡扣，用于将固定床层固定。固定床层通过
钢丝连接于碳化硅陶瓷膜管卡口上。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该固定床膜除尘脱硝反应器膜层截留烟气中的粉尘，膜管内的催化剂床层催化降解烟气中的氮氧化物，最终排放出清洁气体。同时，可以根据烟气成分对催化剂进行改性以达到多污染物协同去除的效果。将催化剂置于固定床层中，易于进一步解析反应机制并提高膜性能，气体与催化剂的接触面积增加。同时，能避免气通量过大导致的催化一体膜孔道堵塞。催化剂与膜管分离增加了气体与催化剂的接触面积。该新型固定床膜除尘脱硝反应器能够同时进行高温除尘和no
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催化降解；经测定，对烟气中直径小于或等于0.3微米的固体颗粒（pm0.3）的截留和no
x
的降解率99.99%以上，达到国家超低排放标准。
附图说明
11.图1为本实用新型固定床层式整体结构示意图。
12.图2为本实用新型固定床夹套式整体结构示意图。
13.图3为本实用新型固定床层式单管结构示意图。
14.图4为本实用新型固定床夹套式单管结构示意图。
15.图中：1、除尘脱硝反应器；2、碳化硅陶瓷膜管；3、固定床层；4、催化剂层。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
17.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，所述除尘脱硝反应器1内部包括有碳化硅陶瓷膜管2，碳化硅陶瓷膜管2一端与除尘脱硝反应器的进气口相通，一端与灰斗相通；所述碳化硅陶瓷膜管2内有固定床层3，且固定床层3中装填催化剂层4，所述固定床层3置于碳化硅陶瓷膜管2内部，所述固定床层3由两层不锈钢筛网构成，催化剂层4置于两层不锈钢筛网中间。在碳化硅陶瓷膜管2内部顶端与底端有不锈钢卡扣，用于将固定床层3固定。固定床层3通过钢丝连接置于碳化硅陶瓷膜管2的卡口上。
18.进一步的，所述催化剂层4中的催化剂为v2o
5-wo3/tio2催化剂，其中主催化剂是v2o5，助催化剂是wo3。固定床层3分为层式固定床与夹套式固定床；固定床层3在层式单管中为多层，在夹套式单管中为单层。所述层式单管的固定床层3为片状固定在碳化硅陶瓷膜管2内部；所述夹套式单管的固定床层3为u型套状固定于碳化硅陶瓷膜管2内部。
19.工作原理：含尘高温烟气随气流流经固定床膜除尘脱硝反应器，碳化硅陶瓷膜管2的膜层截留颗粒污染物，使得颗粒污染物无法透过膜表面，其中的大颗粒物质由于重力作用可沉降去除。高温烟气中残余的氮氧化物与碳化硅陶瓷膜管2中的固定床层3中的催化剂层4接触，在适当温度下，催化剂直接将氮氧化物降解为n2和h2o，最后清洁的气体从碳化硅陶瓷膜管2管侧排出。此外，沉积在碳化硅陶瓷膜管2表面的细小颗粒污染物可通过反吹去除，从而使得碳化硅陶瓷膜管2再生，并能保持几乎不变的粉尘截留效率和催化降解性能。经测定，对烟气中直径小于或等于0.3微米的固体颗粒（pm0.3）的截留和no
x
的降解率99.99%以上，达到国家超低排放标准。


技术特征：
1.一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，包括除尘脱硝反应器（1），其特征在于：所述除尘脱硝反应器（1）内部装有若干根碳化硅陶瓷膜管（2），碳化硅陶瓷膜管（2）一端与除尘脱硝反应器的进气口相通，一端与灰斗相通；所述碳化硅陶瓷膜管（2）内设有固定床层（3），且固定床层（3）中填装催化剂层（4）。2.根据权利要求1所述的一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，其特征在于：所述碳化硅陶瓷膜管（2）是以碳化硅为支撑体，碳化硅为膜层。3.根据权利要求1所述的一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，其特征在于：所述催化剂层（4）中的催化剂为v2o
5-wo3/tio2催化剂，其中主催化剂是v2o5，助催化剂是wo3。4.根据权利要求1所述的一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，其特征在于：所述固定床层（3）分为层式固定床与夹套式固定床；固定床层（3）在层式单管中为多层，在夹套式单管中为单层。5.根据权利要求4所述的一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，其特征在于：所述层式单管的固定床层（3）为片状固定在碳化硅陶瓷膜管（2）内部；所述夹套式单管的固定床层（3）为u型套状固定于碳化硅陶瓷膜管（2）内部。6.根据权利要求1所述的一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，其特征在于：所述固定床层（3）由两层不锈钢筛网构成，催化剂层（4）置于两层不锈钢筛网中间；在碳化硅陶瓷膜管（2）内部顶端与底端有不锈钢卡扣，用于将固定床层（3）固定；固定床层（3）通过钢丝连接于碳化硅陶瓷膜管（2）的卡口上。

技术总结
本实用新型公开了一种新型固定床膜除尘脱硝反应器，除尘脱硝反应器（1）包括有碳化硅陶瓷膜管（2），碳化硅陶瓷膜管（2）内部安装有固定床层（3），且固定床层（3）中包括催化剂层（4），催化剂为V2O


技术研发人员：吕奉烨 仲兆祥 甘金鑫 曾毅清 陈嘉豪 韩亚茹 张梦 徐祥森 邢卫红
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/22