CN102059049A - 混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，其包括酸雾净化处理及氮氧化物净化处理两个环节；在净化过程中，先将混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循环罐产生的混合酸性废气用抽风管路导入到酸雾洗涤净化塔中，用质量分数为30%的NaOH溶液的稀释混合液循环喷淋中和酸性气体，得到初步净化的废气，然后初步净化的废气进入酸雾吸附装置吸附残留酸雾及部分NO₂，该废气预热后利用风道式空气电加热器加热到180～200℃后进入到SCR反应器中，该废气中的NOx通过选择性催化还原法去除，净化后的气体将余热传递给冷态废气后经过烟囱排除。本发明能够有效地去除混酸酸洗机组在生产中产生的酸雾及氮氧化物。

Description

混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法

技术领域

本发明涉及环保净化领域，特别是涉及一种混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物的净化方法。

背景技术

钢铁行业中，利用混酸（主要是硝酸＋氢氟酸）对金属板材表面进行酸洗洗涤是一种常见的技术措施，随着国内工业技术的不断深入发展，在不锈钢、钛材等酸洗工艺中得到广泛应用。

酸雾及氮氧化物是混酸酸洗的主要污染物。根据国家法规对此必须进行处理后才能排放。

酸雾处理一般采用的是碱液循环喷淋中和，而对氮氧化物处理目前国内主要有下述两种技术路线：

化学药剂方法：采用各类化学药剂对氮氧化物进行化学反应处理。

物理触媒方法：将氮氧化物同还原剂按照一定比例相混合后，在一定条件下在催化剂的作用下分解成氮气和水。物理方法只是相对而言，最终氮氧化物发生的还是化学还原反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，该方法容易实施，能够有效地去除混酸酸洗机组生产中产生的酸雾及氮氧化物。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：本方法包括酸雾净化处理及氮氧化物净化处理两个环节；在净化过程中，先将混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循环罐产生的酸性废气用集气罩导入到酸雾洗涤净化塔中，用质量分数为25～30%的NaOH溶液的稀释混合液循环喷淋吸收酸性气体，得到初步净化的废气，进入酸雾吸附装置吸附残留的酸雾及部分NO₂，然后该废气预热以后利用风道式空气加热器加热到180～200℃后进入到SCR反应器中，该废气中的NOx（氮氧化物）通过选择性催化还原法去除，催化剂使用的是金属氧化物催化剂，活性成分为V₂O₅，还原剂采用尿素溶液裂解的氨气，最后净化的气体将余热传递给冷态废气后，经过烟囱排除。

在酸雾洗涤净化塔后端设置两台离心式防腐风机，以满足机组变工况的应用需要。

在离心式防腐风机前加一个酸雾吸附器。以防止风机出口气体中的NO₂与空气中水分接触反应生成HNO₃，腐蚀金属管道和气-气换热器壁面。

本发明采用包括以下步骤的方法：

步骤1：通过碱性循环喷淋液喷淋来中和酸雾气体中的酸性成分；

步骤2：通过酸雾吸附器去除废气中的水分和残留的硝酸酸雾，并有效的去除部分NO₂；

步骤3：通过气-气换热器对去除酸雾的含氮氧化物的废气进行预热；

步骤4：在空气电加热器内废气被加热到设定温度，并同尿素溶液裂解后产生的NH₃均匀混合；

步骤5：在SCR反应器内氮氧化物在SCR催化剂的作用下同NH₃发生还原反应，氮氧化物得以净化；

经过上述步骤，实现对混酸酸洗机组中的酸雾及氮氧化物的净化。

本发明与现有技术相比具有如下的优点：

1.采用尿素溶液作为还原剂，设备安全性高，运行费用低，同时尿素溶液对氮氧化物有双重洗涤作用。尿素是一种常用的化肥，对人体无毒无害，目前尿素颗粒价格约1.8元/kg，净化装置以每小时消耗80kg尿素溶液计，按照大约1：3的质量配比计算，每小时消耗尿素颗粒约20kg。对机组的生产成本几乎可以忽略不计。

2.采用高效电加热器，能量转化效率高，安全可靠，可控性好，本身加热不产生污染。电加热器加热效率可以达到85％。

3.采用高效气－气预加热器，节能效果好。采用预加热器，冷态烟气可以从20℃预热到73℃。

4.系统驱动采用变频风机，可以比较好的适应此类酸洗机组的变化的工作状况，节能效果好。如果采用恒速风机，风机运行频率为50hz，转速1750rpm；采用变频风机，生产现场运行频率多数情况下在 40hz，转速1400rpm；理论上功率消耗为恒速的 64％左右。

5.根据现场取样数据可知，在该装置入口氮氧化物浓度达到2000ppm（按NO及NO₂浓度合计）时，出口排放氮氧化物浓度可以达到150ppm左右，能够满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定要求。

附图说明

图1 是采用混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化装置进行净化的流程示意图。

图2 是采用混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化装置进行净化的工艺流程图。

图3 是尿素制氨装置的流程示意图。

图1中：1.酸雾洗涤净化塔； 2.碱液加注装置； 3.喷淋循环泵； 4.酸雾吸附器； 5.变频酸雾风机； 6.水质控制阀门； 7.水位控制阀门； 8.气－气换热器； 9.过滤器； 10.空气电加热器； 11. SCR反应器； 12.计量喷淋泵； 13.尿素溶解滴定罐； 14.尿素给料罐； 15.烟囱。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

本发明提供的混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物的净化方法，主要是利用混酸酸洗机组酸雾及氮氧化物净化装置对混酸酸洗机组生产中产生的酸雾及氮氧化物进行净化，该方法是：参见图1和图2，混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循环罐等在运行时产生含混合酸的废气。将产生的酸性废气用集气罩导入到酸雾洗涤塔，用质量分数为30%的NaOH的碱性混合液循环喷淋吸收酸性气体，在洗涤塔后端设置两台离心式防腐风机，为防止风机出口气体中的NO₂与空气中水分接触反应生成HNO₃，腐蚀金属管道和气-气换热器壁面，在防腐风机前加一个酸雾吸附器。(卧式)加热，废气温度达到200℃，然后进入到SCR反应器中，废气中的NOx通过选择性催化还原法去除，催化剂使用的是金属氧化物催化剂，活性成分为V₂O₅，还原剂采用尿素溶液裂解后的氨气。净化后的气体再次进入气－气换热器将余热传递给冷态气体后，经过烟囱15排除。

本发明提供的混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物的净化方法，其工艺流程可以大体分为酸雾净化处理及氮氧化物净化处理两个环节。

一. 酸雾净化处理环节

采用的设备包括：酸雾洗涤净化塔1，碱液加注装置2，喷淋循环泵3，酸雾吸附器4，变频酸雾风机5，水质控制阀门6，水质控制阀门7。其中：

所述酸雾洗涤净化塔1主要由塔体、液箱、喷雾装置、填料、气液分离器等构成。废气由下部进气口进入塔体，然后通过填料层和喷雾装置使废气被净化，净化后的气体再经过气液分离器，由通风机排出。

所述碱液加注装置2主要由高位漏斗、滤网、导入阀门、流量计、排空阀门组成。正常加注时，碱（NaOH）液通过高位漏斗加入，通过滤网、导入阀门、流量计进入酸雾洗涤净化塔，到达设定流量，关闭导入阀门。冲洗时，关闭导入阀门，开启排空阀门，利用清水进行管道冲洗。

所述喷淋循环泵3为卧式耐腐蚀离心泵，为酸雾洗涤净化塔提供喷淋循环的动力。

经过酸雾洗涤塔1后的废气中含有一定量的水分和粒径较小的硝酸酸雾，为了防止酸对后续金属部件的腐蚀，在防腐风机前设一酸雾吸附器4，以便有效的去除废气中的水分和硝酸酸雾，由于该酸雾吸附器中的吸附剂对NO₂具有一定的吸附能力，可以有效的去除部分NO₂，从而降低了后续的SCR反应器的负荷。

所述吸附剂采用的是SDGII型复合吸附剂。其吸附机理是物理吸附和化学吸附相结合，能够有效的去除废气中的酸雾。

所述变频酸雾风机5为整套装置气路提供驱动。

所述水质控制阀门6为气动球阀，控制上同酸雾洗涤净化塔PH值检测连锁，PH值超过设定值时，控制系统开启此阀门。

所述水位控制阀门7为气动球阀，控制上同酸雾洗涤净化塔液位检测连锁，液位高于设定值时，控制系统开启此阀门。

二. 氮氧化物净化处理环节

采用的设备包括：气－气换热器8，过滤器9，空气电加热器10，SCR反应器11，计量喷淋泵12，尿素溶解滴定罐13，尿素给料罐14，烟囱15。

所述气-气换热器8，其作用是：烟气通过酸雾洗涤净化塔6、酸雾吸附器4和变频酸雾风机5后进入气-气换热器8，原有烟气的温度约为20—40度。为节约能量，使之与SCR反应器12出来的烟气进行热交换。使其达到105—110度。

所述过滤器9为普通Y型过滤器，国家标准产品，作用是避免堵塞计量喷淋泵。

所述空气电加热器10，可以采用DQ-FD-400型。其作用是：经过气-气换热器8后的废气分成两条支路，一路风量占总风量的60 %，另一路占40 %，两条支路的废气温度均为110℃。风量为40 %的支路上装有空气电加热器10，将废气温度加热到373 ℃，为尿素溶液制氨气提供必要的热量。同时喷入32%（wt）的尿素溶液。尿素在此温度下分解出氨气。

在尿素分解混合器的后端60%的风量混入，使之烟气混合后的温度达到200度左右，同时烟气中含有氨气。

所述SCR反应器11，其工艺流程如图3所示。该SCR反应器去除氮氧化物机理是：在催化剂和氧气存在的条件下，在180～200℃的温度范围内，还原剂有选择性的将烟气中的NOx还原成N₂和H₂O。

还原剂采用NH₃，反应式如下：

4NO+4NH₃+O₂ ® 4N₂ +6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂ ® 3N₂ +6H₂O

经过空气电加热器10后温度升至200℃，进入SCR反应器内进行还原反应，净化后的气体经过气－气换热器后由烟囱15排出。

SCR催化剂采用蜂窝式，低温型，其特点是单位体积的催化剂活性高，达到相同脱硝效率所用的催化剂体积较小，反应温度比较低（180～200 ℃），适合灰分低于30 g/m³，灰粘性较小的烟气环境。考虑到废气中没有颗粒物，气体不会堵塞催化剂孔道和冲刷磨损催化剂，所以本工艺采用的催化剂形式是蜂窝状整体催化剂，催化剂活性成分为V₂O₅。

所述计量喷淋泵12为标准柱塞式计量泵，其作用是将定流量的尿素溶液喷入空气电加热器中。

所述尿素溶解滴定罐13，其主要由流量计、搅拌器、电加热器、罐体组成。通过流量计加入规定容积的脱盐水，按照配比浓度计算好需要加入的尿素干态颗粒，边加热、边搅拌、边溶解。

所述尿素给料罐14，主要由搅拌器、电加热器、罐体组成。在尿素溶解滴定罐内配制好的尿素溶液排到尿素给料罐中，由计量喷淋泵抽走，喷入空气电加热器中。

本发明采用包括以下的步骤方法，实现对混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物的净化：

步骤1：通过碱性循环喷淋液来中和酸雾气体中的酸性成分。

步骤2：酸雾吸附器去除废气中的水分和硝酸酸雾，并可以有效的去除部分NO₂。

步骤3：通过气-气换热器对去除酸雾的（含氮氧化物的）废气进行预热。

步骤4：在空气电加热器内废气被加热到设定温度，并同尿素溶液裂解后产生的NH₃均匀混合。

步骤5：在SCR反应器内氮氧化物在SCR催化剂的作用下同NH₃发生还原反应，氮氧化物得以净化。

经过上述步骤，实现对混酸酸洗机组中的酸雾及氮氧化物的净化。

Claims (4)

1.一种混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，其特征是该方法包括酸雾净化处理及氮氧化物净化处理两个环节；在净化过程中，先将混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循环罐产生的酸性废气用集气罩导入到酸雾洗涤净化塔中，用质量分数为25～30%的NaOH溶液的稀释混合液循环喷淋吸收酸性气体，得到初步净化的废气，进入酸雾吸附装置吸附残留酸雾及部分NO₂，然后该废气预热以后利用风道式空气加热器加热到180～200℃后进入到SCR反应器中，该废气中的NOx通过选择性催化还原法去除，X取值1或2，催化剂使用的是金属氧化物催化剂，活性成分为V₂O₅，还原剂采用尿素溶液裂解的氨气，最后净化的气体将余热传递给冷态废气后，经过烟囱排除。

2.根据权利要求1所述的混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，其特征在于：在酸雾洗涤净化塔后端加一个酸雾吸附器，以防止风机出口气体中的NO₂与空气中水分接触反应生成HNO₃，腐蚀金属管道和气-气换热器壁面。

3.根据权利要求2所述的混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，其特征在于：在酸雾吸附器后设置两台离心式变频防腐风机，以适应机组变工况的净化要求。

4.根据权利要求1所述的混酸酸洗机组中酸雾及氮氧化物净化方法，其特征是该方法的步骤包括：

步骤1：通过碱性循环液喷淋来中和酸雾气体中的酸性成分；

步骤2：通过酸雾吸附器去除废气中的水分和残留的硝酸酸雾，并有效的去除部分NO₂；

步骤3：通过气-气换热器对去除酸雾的含氮氧化物的废气进行预热；

步骤4：在空气电加热器内废气被加热到设定温度，并同尿素溶液裂解后产生的NH₃均匀混合；

步骤5：在SCR反应器内氮氧化物在低温型SCR催化剂的作用下同NH₃发生还原反应，氮氧化物得以净化；

经过上述步骤，实现对混酸酸洗机组中的酸雾及氮氧化物的净化。

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