[发明专利]直流电晕放电协同催化氧化脱硝方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，尤其提供一种直流电晕放电协同催化氧化脱硝方法及其装置。

背景技术

随着经济的快速发展，人类对能源的需求量越来越大，向大气中排放的氮氧化物（NO_X）越来越多，因此，如何有效地控制NO_X的排放成为当前大气污染领域研究的热点。目前，国内外应用较为广泛的烟气脱硝技术为选择性催化还原法（SCR），该技术以其高NO脱除率受到越来越多的关注。但是，目前在燃煤电厂该法采用钒钛系催化剂，并以NH₃作为还原剂，因此可能造成氨逃逸从而腐蚀后续设备并降低设备寿命，况且该类催化剂最佳温度窗口介于320℃～380℃之间，脱硝设备需要放在静电除尘器之前，大量飞灰和细微颗粒物导致蜂窝催化剂堵塞和失活，使得催化剂的实际运行活性和使用寿命很难满足大型工业装置的工艺要求。

自20世纪80年代，低温等离子体在NO_X脱除方面的应用逐渐引起了人们的重视。等离子体放电能产生大量的电子、离子、原子、自由基和激发态分子等活性物质，可在较低的温度下活化NO_X和烟气中的其他稳定的小分子，降低反应的活化能，从而有利于化学反应在较低温度下进行。但是，等离子体烟气治理技术存在着能耗高等问题，导致该技术至今很难实现产业化。

申请号为200920126052.8的实用新型公开了一种烟气脱硝装置,包括反应塔、引风机和烟囱,所述反应塔内装有颗粒状脱硝催化剂,反应塔底部设置锅炉烟气进口,上部设置脱硝后烟气出口,引风机进口与脱硝后烟气出口连通,出口与烟囱连通;反应塔内颗粒状脱硝催化剂下部设置氨气进口。 该烟气脱硝装置与常规脱硝装置类似，但由于仅仅是单一的催化剂脱硝，因此能耗大且效率不高。

发明内容

本发明的目的是针对目前低温等离子体放电脱除烟气中NO_X能耗较高的技术问题，利用直流电晕放电产生的自由基与催化剂之间的协同作用，提供一种可实现低温无污染脱除NO_X的直流电晕放电协同催化氧化脱除烟气中氮氧化物方法。

本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的装置。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：

一种直流电晕放电协同催化氧化的脱硝方法，具体过程为：电极气在正负电极之间的高压作用下进行放电生成放电自由基，烟气中的NO在放电自由基与催化剂的作用下被部分氧化为NO₂，经碱液吸收NO和NO₂后排出。低温等离子体和化学催化相结合具有提高能量利用效率、促进催化剂表面活性物质生成等优点。因此，本发明人建立在从事烟气脱硝研究的基础上，提出了低温等离子体放电协同催化氧化NO方法及装置。该方法以O₂为氧化剂，不使用任何添加剂，因此不会有二次污染；通过直流电晕放电提高低温下催化氧化活性，同时通过催化降低等离子体放电能耗，并在此基础上获得合适的NO氧化率；最终氧化后的NO_X被吸收剂吸收并转化成工业原料。该方法及装置具有能耗低、无二次污染和具有经济效益等优点，实现了低温低能耗无污染脱除NO_X的目的。

作为优选，所述的催化剂为以TiO₂为载体以Co₃O和/或MnO和/或Fe₂O₃为活性组分的催化剂。 制备方法参见专利：一种蜂窝式SCR脱硝催化剂及其制备方法和设备（申请号：200910044963.0）。

作为优选，烟气经整流板分流后，烟气气流分布均匀地进入放电催化区，烟气经过喷嘴电极，进入放电和催化共同作用区，同时，电极气经主反应器的喷嘴电极生成放电自由基，放电自由基与烟气在催化剂的作用下进行氧化反应，然后穿过多孔阴极板，之后经碱液吸收NO和NO₂后排出。

直流电晕放电协同催化氧化脱硝方法是：温度为150～200℃的烟气从主反应器上方进入上气室，首先经上气室上部的整流板，使气流分布均匀进入反应区，之后气流经过喷嘴正电极，进入放电和催化共同作用区，同时，电极气（空气）经主反应器的喷嘴电极生成放电自由基，放电自由基与烟气在催化剂的作用下进行反应，烟气中的NO被部分氧化成NO₂（NO：NO₂≈1:1），然后穿过多孔阴极板，经由下方出口排出，经吸收装置吸收NO和NO₂后，在引风机的作用下，气体经烟囱排出。