一种脱硝装置及方法与流程

1.本发明涉及一种脱硝装置及方法。


背景技术：

2.氮氧化物(nox)是主要的大气污染物之一，主要来源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧，以及交通和工业排放。近年来，氮氧化物的排放量仍旧在持续增加，全年总排放量已达到2000万吨以上。nox对环境有极大的危害，能够形成酸雨，光化学烟雾，还会破坏臭氧，其中的n2o还是造成温室效应的因素之一。nox还会对人类的眼、鼻、喉、肺部造成刺激从而导致呼吸系统病变，威胁人类的身体健康。
3.目前来说，最常用的氮氧化物脱除技术是scr脱硝技术，即选择性催化还原法。近年来，许多nox脱除新技术不断涌现。低温等离子体技术因其能在室温下活化分子，从而被广泛研究。然而，低温等离子体反应确实也存在不少问题，比如反应效率低，产物分布广，目标产物选择性差等。许多研究结果表面，低温等离子体协同催化技术能够有效降解nox，但是从工业应用的角度来看，目前的催化剂填充方式过于复杂，不便于大规模推广，并且脱硝效果并不理想。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种脱硝装置及方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
5.为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种脱硝装置，用于气体脱硝，尤其是用于发动机排放脱硝，其特征在于，包括第一极、至少一个第二极，其中，所述第一极设有至少一个通孔部，所述通孔部具有通气孔和设置在所述通气孔的至少一部分内壁上的含有催化剂的催化单元，所述第二极具有导体和在所述导体的至少部分外表面上设有的能实现阻挡放电的介质部，所述第二极设有所述介质部的部分伸入所述通气孔内并向所述通气孔的内壁放电，并与所述通孔部之间形成让含氮氧化物的气体通过的间隙。
6.在一个实施例中，所述通气孔的整个内壁上设有所述催化单元。
7.在一个实施例中，所述催化单元覆盖在所述内壁上。
8.在一个实施例中，通气孔的剖面形状为圆形、椭圆形、三角形、四边形或多边形中的一种或多种。
9.在一个实施例中，所述第一极为导电体。
10.在一个实施例中，所述介质部含有搪瓷。
11.在一个实施例中，所述介质部包括第一介质和第二介质，其中，所述第一介质环绕所述导体至少一部分表面布置，所述第二介质设置于所述第一介质的表面。
12.在一个实施例中，所述第一介质由粘土材料制成，和/或所述第二介质由玻璃质材料制成。
13.在一个实施例中，所述第一介质与所述第二介质具有不同的导电率，所述第一介质和所述第二介质均为绝缘介质。
14.在一个实施例中，所述第一介质为陶瓷，和/或所述第二介质为釉。
15.在一个实施例中，设置在所述间隙中的第一结构，所述第一结构具有多个连通所述通气孔两端的管路，所述管路内壁的至少一部分、所述第二极表面的至少一部分、所述通气孔表面的至少一部分中任意一个或多个位置设有所述催化单元。
16.根据本发明的另一个方面，提供一种脱硝方法，用于对发动机排放气体进行脱硝，其特征在于：在第一极的通气孔的内壁上设置催化单元，将设置有介质部的第二极设置在所述通气孔中，且与所述催化单元之间形成间隙，通电后所述第二极向所述通气孔的内壁放电形成电场，使排放气体通过所述间隙，通过在所述电场与所述催化单元协同作用将所述气体中的氮氧化物去除。
17.在一个实施例中，所述通气孔内壁全部设有所述催化单元，所述催化单元覆盖在所述内壁上。
附图说明
18.图1是本发明的实施例中脱硝装置俯视图；
19.图2是图1中a-a剖视图；
20.图3是本发明的实施例中第二极示意图；
21.图4是图3中b的局部放大示意图；
具体实施方式
22.以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
23.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
24.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
25.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
26.实施例
27.本实施例提供了一种脱硝装置及方法，用于气体脱硝，尤其是用于发动机排放脱硝。
28.在一个实施例中，一种脱硝装置，包括第一极、至少一个第二极，其中，所述第一极设有至少一个通孔部，所述通孔部具有通气孔和设置在所述通气孔的至少一部分内壁上的含有催化剂的催化单元，所述第二极具有导体和在所述导体的至少部分外表面上设有的能
实现阻挡放电的介质部，所述第二极上设有所述介质部的部分伸入所述通气孔内并向所述通气孔的内壁放电，并与所述通孔部之间形成让气体通过的间隙。
29.如图1、图2所示，脱硝装置100包括第一极10，7个第二极20，其中，所述第一极10设有7个通孔部，通孔部具有通气孔11和设置在通气孔11的内壁上的含有催化剂的催化单元30，实施例中，所述通气孔11的整个内壁上设有所述催化单元30，在一些实施例中，可以是只有一部分内壁设有催化单元30。
30.本实施例中，通气孔11的剖面为圆形，在其他实施例中，通气孔11的剖面也可以为其他形状，如椭圆形、三角形、四边形或多边形。
31.在一个实施例中，多边形为正六边形(蜂窝形)，即第一极10为蜂窝形电极。
32.在一个实施例中，所述催化单元覆盖在所述内壁上：比如催化单元是含有催化剂的材料，通过涂覆、原位生长等方式，结合覆盖在内壁上。
33.如图3所示，第二极20具有导体21，图3中，导体21的外表面上全部设有能实现阻挡放电的介质部22，在一些实施例中，导体21可以部分外表面上设有所述的介质部22，在一实施例中，介质部22含有搪瓷。
34.设有介质部22的第二极20伸入所述通气孔11内并用于向所述通气孔11的内壁放电，第二极20与催化单元30之间形成让气体通过的间隙12，如此，当接通电源后，含氮氧化物的气体从间隙通过，通过上述的放电以及内壁上催化单元中催化剂的协同作用，去除气体中的氮氧化物，从而实现脱硝，
35.在一个实施例中，所述第一极10为导电体。
36.在一个实施例中，所述介质部包括第一介质和第二介质，其中，所述第一介质环绕所述导体至少一部分表面布置，所述第二介质设置于所述第一介质的表面。
37.如图4所示，实施例中，所述介质部22包括第一介质23和第二介质24，其中，所述第一介质23环绕所述导体21表面布置，所述第二介质24设置于所述第一介质23的表面。
38.在一个实施例中，所述第一介质由粘土材料制成，和/或所述第二介质由玻璃质材料制成。
39.在一个实施例中，所述第一介质与所述第二介质具有不同的导电率，所述第一介质和所述第二介质均为绝缘介质。
40.在一个实施例中，所述第一介质为陶瓷，和/或所述第二介质为釉。
41.本实施例中，第一介质23为陶瓷，第二介质24为搪瓷。
42.在一个实施例中，一种脱硝装置还包括设置在所述间隙中的第一结构，所述第一结构具有多个连通所述通气孔两端的管路，所述管路内壁的至少一部分、所述第二极表面的至少一部分、所述通气孔表面的至少一部分中任意一个或多个位置设有所述催化单元。
43.在一个实施例中，所述电场为交流电场。
44.本实施例还提供一种脱硝方法，用于对发动机排放气体进行脱硝，可以采用上述的脱硝装置100实现，下面结合上述的脱硝装置100进行说明，包括以下步骤：
45.在第一极10的通气孔11的内壁上设置催化单元30，
46.将设置有介质部的第二极20设置在所述通气孔11中，且与所述催化单元 30之间形成间隙12，
47.通电后所述第二极20向所述通气孔的内壁放电形成电场，第二极20向所述通气孔
11的内壁放电流穿过电极与通气孔11之间的间隙抵达覆盖有催化单元 30的通气孔11内壁；催化剂在电场中，使排放气体通过所述间隙12，通过在所述电场与所述催化单元30协同作用将所述气体中的氮氧化物去除。
48.在一个实施例中，脱硝方法中的所述通气孔11内壁全部设有所述催化单元 30，所述催化单元30覆盖在所述内壁上。
49.在一个实施例中，所述电场为交流电场。
50.本实施例提供的脱硝装置及方法，相比普通填充催化剂的等离子脱硝装置，可以高效处理，脱硝效果至少提高10倍以上，而且装置体积可以大大缩小，能用在空间小的场景，利于实现汽车尾气脱硝。
51.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。