一種光催氧化二惡英處理裝置的製作方法

2023-07-21 14:00:46

專利名稱：一種光催氧化二惡英處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種垃圾焚燒時產生的有毒有害氣體的處理裝置，特別是對垃圾焚燒過程中所產生的二惡英氣體進行光催氧化分解處理，使用該技術裝置能夠對垃圾焚燒時產生的揮發性有毒有害氣體進行有效的處理，達到保護環境之目的。
背景技術：
我國在垃圾焚燒處理技術上起步較晚，已建成的垃圾焚燒廠缺乏原創性技術的支撐，對二惡英控制技術的需求十分迫切。因此，從國家層面上，需要構建削減和控制二惡英的全新理念，針對不同垃圾的特徵，開發低能、高效、安全的二惡英控制技術與綜合治理裝置，是減輕我國目前垃圾焚燒引發的二惡英汙染問題的關鍵。目前，全世界年生活垃圾焚燒量約為1.1億t，絕大部分的垃圾焚燒處理分布於發達國家。日本現有焚燒廠約1800座，年焚燒處理量近4千萬t，是世界上生活垃圾焚燒處理規模最大的國家。美國生活垃圾年焚燒量僅次於日本，約為3600萬t，焚燒處理的比例約為17%。日本、瑞士等國焚燒法已佔城市生活垃圾處理總量的60%-70%以上。我國臺灣地區從九十年代初開始建設垃圾焚燒廠，到1998年已建成9座垃圾焚燒廠，總設計處理規模達9900t/d，計劃到2001年將建成21座垃圾焚燒廠，總設計處理規模將達21900t/d，焚燒處理比例將達70%。在七十年代，義大利Seveso災難之後不久，人們開始對城市生活垃圾焚燒廠的二惡英和呋喃的排放狀況進行檢測。一些科學家公布了對荷蘭三家城市生活垃圾焚燒廠的初步研究結果，研究表明其煙氣和飛灰中的二惡英成分普遍存在，隨後出現了大量有關「城市生活垃圾焚燒和二惡英」 的研究工作。他們認為，二惡英形成的先決條件是有機化合物，即所謂原子團、氧、氯以及熱能。城市生活垃圾焚燒廠煙氣中二惡英排放當量(根據Eadon的計算方法)限定值，各國標準不一致，對於新建的垃圾焚燒廠，最嚴格的標準是限制在0.lng/m3以下。對於已運行的垃圾焚燒廠煙氣二惡英(Dioxin)排放指標,美國要求30_125ng/m3,日本為80ng/m3。當垃圾被運往焚燒廠時，二惡英含量就已達50ng/m3。此外，垃圾在焚燒過程中也會產生二惡英。因此，要採取有效措施消除它，特別是要消除在焚燒後期形成的二惡英，至少應控制在最低水平。目前，城市垃圾(MSW)焚燒在發達國家應用的主要有以下幾種類型:全量焚燒系統通常焚燒處理量250-3000t/d，用來焚燒混合垃圾；另一類將混合垃圾進行分選處理製成一定尺寸規格的垃圾衍生燃料(Refuse derived fuel簡稱RDF),製成的RDF燃料比混和垃圾有更好的均勻性，可以和煤、木屑等其它燃料混和燃燒。塊裝組合式焚燒系統通常是指在製造廠製造好標準組件到現場組合安裝，此類型焚燒系統處理量相對較小(10 200t/d)。此外還有應用較少的處理工藝如流化床焚燒爐、熱解等。在70年代後期和80年代早期，由於公眾對垃圾焚燒煙氣汙染特別是二惡英的關注，出現公眾反對興建垃圾焚燒廠的呼聲。因此，在這一時期，新建垃圾焚燒廠呈下降趨勢。本發明人通過利用光催氧化分解二惡英技術通過試點和示範工程在實際運行過程中對二惡英開環、分解、物料平衡的轉化機理，獲得在不同垃圾種類下的二惡英組分氧化速率和氧化性物質消耗的關係，建立垃圾焚燒綜合利用的技術原理體系，提出針對不同垃圾種類焚燒所產生的二惡英分解控制對策，為實現我國垃圾焚燒綜合利用提供堅實的科學依據。
發明內容本新型實用針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種利用以紫外光波段為能量，對塗覆燒結在鈦絲網表面的稀土合金催化層進行催化激發生成強氧化性物質對氣體中的二惡英進行氧化、開環、分解，為解決制約垃圾焚燒過程中產生的二惡英處理技術瓶頸，提供簡捷的處理手段，達到保護環境、保障身體健康之目的。本發 明的技術方案如下:一種光催氧化二惡英處理裝置，包括進氣通道1、密閉反應室2、催化層3、紫外光區4、出氣通道5組成。其中進氣通道I與密閉反應室2的左側連接，密閉反應室2的右側和出氣通道5連接，形成一個封閉的氣流通道，密閉反應室2內固定設置了多級催化層3和多級紫外光區4。所述的密閉反應室2為316L不鏽鋼焊接而成，其形狀可以是圓柱體或是長方體，密閉反應室2的左側的進氣通道I和催化層3之間的距離為100-300mm，催化層3和紫外光區4固定在密閉反應室2的箱體內壁上，催化層3和紫外光區4之間的距離為50-100mm。所述的催化層3為鈦絲網或316L不鏽鋼絲網作為載體，在其表面塗覆燒結打02層為保護層，在TiO2保護層上二次塗覆燒結La-Ce-Eu/Ir的共混體作為活性催化層。所述的紫外光區為波長小於ISOnm大於IOOnm的紫外燈管，燈管上下間的距離100mm-300mm形成紫外光區4，紫外燈管的接電方式為兩端兩針接電，紫外燈管的兩端穿透密閉反應室2被固定在密閉反應室的兩側。所述的催化層3和紫外光區4排列方式為兩組催化層3之間夾一組紫外光區4，依據所處理的廢氣量依次類推排列。紫外光區4距兩邊的催化層3的距離為50-100mm。所述的催化層3的結構方式為，作為載體層8的鈦絲網或是316L不鏽鋼絲網的孔徑為200目-400目，塗覆燒結後被固定在作為支撐骨架的316L不鏽鋼多孔板7的兩面，不鏽鋼多孔板7厚度為3mm-6mm。垃圾焚燒氣體由引風機經氣體通道I進入密閉反應室2內，透過催化層3。催化層3在紫外光區4作用下，塗覆在其表面的稀土合金催化材料開始光催化反應，使吸附在催化層3表面的氧分子和水分子被遷移的電子、光子激發生成高活性的氧化性物質，高活性的氧化性物質對氣體中的二惡英進行氧化分解，在餘壓作用下由出氣通道5排出。經處理後的垃圾焚燒氣體的有害有毒物質達到國家限定排放值。本實用新型的技術效果如下:由於本新型實用的一種光催氧化二惡英處理裝置，採用了光催氧化技術，對垃圾焚燒過程中產生的二惡英的去除率達到95 %，使排放的氣體中有害汙染物含量達到國家排放限定值，對國家鼓勵發展垃圾焚燒綜合資源利用政策，突破了二惡英處理的技術瓶頸。[0021]本新型實用的一種光催氧化二惡英處理裝置可廣泛應用於城市生活垃圾、醫療垃圾、生物製藥垃圾、化工垃圾的焚燒氣體氣體處理。

圖1是一種光催氧化二惡英處理裝置的正視剖面示意圖；圖2是一種光催氧化二惡英處理裝置的側視剖面示意圖；圖3是一種光催氧化二惡英處理裝置的催化層結構示意圖。圖1、圖2、圖3標記說明:1、進氣通道2、密閉反應室3、催化層4、紫外光區5、出氣通道6、接電端子7、不鏽鋼多孔板8、載體層具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。本新型實用裝置安裝在垃圾焚燒爐排氣系統中的除塵器出氣口，經過除塵後的氣體在引風機作用下由進氣通道I進入密閉反應室2內，氣體首先穿透催化層3被強氧化分解，氣體中的二惡英被開環斷鏈進入紫外光區4再次被光子激發的臭氧氧化分解，經過重複多次的催化氧化後，氣體在餘壓作用下由出氣通道5排入煙道。如圖1、圖2和圖3所示的一種光催氧化二惡英處理裝置，包括進氣通道1、密閉反應室2、催化層3、紫外光區4、出氣通道5組成。其中進氣通道I與密閉反應室2的左側通過焊接而成，密閉反應室2的右側和出氣通道5連接，形成一個封閉的氣流通道，密閉反應室2內固定設置了多級催化層3和多級紫外光區4。其中密閉反應室2為316L不鏽鋼焊接而成，其形狀可以是圓柱體或是長方體，密閉反應室2的左側的進氣通道I和催化層3之間的距離為100-300mm，催化層3和紫外光區4固定在密閉反應室2的箱體內壁上，催化層3和紫外光區4之間的距離為50-100mm。其中催化層3為鈦絲網或316L不鏽鋼絲網作為載體，在其表面塗覆燒結TiO2層為保護層，在TiO2保護層上二次塗覆燒結La-Ce-Eu/Ir的共混體作為活性催化層。其中紫外光區為波長小於ISOnm大於IOOnm的紫外燈管，燈管上下間的距離100mm-300mm形成紫外光區4，紫外燈管的接電方式為兩端兩針接電，紫外燈管的兩端穿透密閉反應室2被固定在密閉反應室的兩側。其中催化層3和紫外光區4排列方式為兩組催化層3之間夾一組紫外光區4，依據所處理的廢氣量依次類推排列。紫外光區4距兩邊的催化層3的距離為50-100mm。其中催化層3的結構方式為，作為載體層8的鈦絲網或是316L不鏽鋼絲網的孔徑為200目-400目，塗覆燒結後被固定在作為支撐骨架的316L不鏽鋼多孔板7的兩面，不鏽鋼多孔板7厚度為3mm-6mm。垃圾焚燒氣體由引風機經氣體通道I進入密閉反應室2內，透過催化層3。催化層3在紫外光區4作用下，塗覆在其表面的稀土合金催化材料開始光催化反應，使吸附在催化層3表面的氧分子和水分子被遷移的電子、光子激發生成高活性的氧化性物質，高活性的氧化性物質對氣 體中的二惡英進行氧化分解，在餘壓作用下由出氣通道5排出。經處理後的垃圾焚燒氣體的有害有毒物質達到國家限定排放值。應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本創新發明，但不以任何方式限制本發明。因此，儘管本說明書參照附圖和實施例對本創新發明已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本創新發明的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本創新發明專利的保護範圍當中·。
權利要求1.一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的處理裝置包括進氣通道(I)和密閉反應室(2)，其中進氣通道(I)與密閉反應室(2)的左側連接，密閉反應室(2)的右側和出氣通道(5)連接，形成一個封閉的氣流通道，密閉反應室(2)內固定設置了多級催化層(3)和多級紫外光區⑷。
2.根據權利要求1所述的一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的密閉反應室⑵為316L不鏽鋼焊接而成，其形狀可以是圓柱體或是長方體，密閉反應室⑵的左側的進氣通道(I)和催化層(3)之間的距離為100-300mm，催化層(3)和紫外光區(4)固定在密閉反應室(2)的箱體上，催化層(3)和紫外光區(4)之間的距離為50-100mm。
3.根據權利要求2所述的一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的催化層(3)為鈦絲網或316L不鏽鋼絲網作為載體，在其表面塗覆燒結TiO2層為保護層，在TiO2保護層上二次塗覆燒結活性催化層。
4.根據權利要求2所述的一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的紫外光區為波長小於ISOnm大於IOOnm的紫外燈管，燈管上下間的距離100mm-300mm形成紫外光區(4)，紫外燈管的接電方式為兩端兩針接電，紫外燈管的兩端穿透密閉反應室(2)被固定在密閉反應室的兩側。
5.根據權利要求2所述的一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的催化層(3)和紫外光區4排列方式為兩組催化層(3)之間夾一組紫外光區(4)，依據所處理的廢氣量依次類推排列，紫外光區(4)距兩邊的催化層(3)的距離為50-100mm。
6.根據權利要求3所述的一種光催氧化二惡英處理裝置，其特徵在於:所述的催化層(3)的結構方式為，作為載體層(8)的鈦絲網或是316L不鏽鋼絲網的孔徑為200目-400目，塗覆燒結後被固定在作為支撐骨架的316L不鏽鋼多孔板(7)的兩面，不鏽鋼多孔板(7)厚度為3mm-6mm。
專利摘要本實用新型是一種光催氧化二惡英處理裝置，所述的處理裝置包括進氣通道(1)和密閉反應室(2)，其中進氣通道(1)與密閉反應室(2)的左側連接，密閉反應室(2)的右側和出氣通道(5)連接，形成一個封閉的氣流通道，密閉反應室(2)內固定設置了多級催化層(3)和多級紫外光區(4)。本實用新型能夠對垃圾焚燒時所產生的二惡英氣體進行有效的分解，達到保護環境的目的。垃圾焚燒時所產生的廢氣，在風機作用下，通過除塵處理後，在餘壓的作用下，由進氣通道(1)進入密閉反應室(2)內，在紫外光區(4)預氧化分解後，穿透催化層(3)進行深度催化氧化分解，處理後的氣體由出氣通道(5)排出裝置。
文檔編號B01D53/72GK203123825SQ20112057324
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者李元元, 張毅, 李忠玉, 於江濤 申請人:常州浩瀚新材料科技有限公司