CN103933841A - 一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法 - Google Patents

一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法 Download PDF

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王丽英
徐文青
赵瑞壮
周璇
刘�文
刘莉
常治铁
张庆文
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Abstract

本发明公开了一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法。所述装置包括臭氧发生器、稀释风机、混合罐、臭氧分布器以及SDA反应塔;所述臭氧发生器和稀释风机的出口均与混合罐的入口相连;所述臭氧分布器安装在烟道中,将臭氧均匀分布在烟道中,在烟道外部设置连接口,使臭氧分布器与混合罐的出口相连;所述SDA反应塔的烟气进口与布置有臭氧分布器的烟道相连。臭氧发生器产生的臭氧和稀释风机产生的冷风进入混合罐进行混合后,经臭氧分布器喷入烟道,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx,氧化后烟气进入SDA反应塔与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱除。本发明工艺简单、性能优良、经济效益明显,具有非常可观的应用前景。

Description

一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于烟气净化领域,具体涉及一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法,更具体涉及一种用于钢铁烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法。
背景技术
[0002] 二氧化硫和氮氧化物是灰霾大气污染的关键前体物。我国钢铁行业SO2排放量仅次于电站锅炉和工业锅炉,居第三位。NOx排放量仅次于电站锅炉和水泥窑炉,居第三位。而钢铁行业排放的SO2和NOx中50%以上来自烧结工序。2012年,《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》开始正式实施,该标准与原标准相比,SO2排放标准大幅度提高,并增加了氮氧化物(NOx)排放标准。新标准对烧结烟气污染治理提出了新的要求,由原来对粉尘、二氧化硫(SO2)两种单一污染物的治理,变为对多种污染物的综合治理,因此针对烧结烟气中SO2和NOx污染物的联合脱除技术与装置便有了迫切需要。
[0003] 国内对于脱除钢铁烧结烟气中的SO2装置众多,主要采用石灰石-石膏法、氨法、氧化镁法、双碱法、循环流化床半干法和喷雾干燥法等。其中喷雾干燥法烟气脱硫效率介于湿法和半干法之间,工艺简单、无需湿法的废水处理与排放问题;与循环流化床半干法比较,具有脱硫效率高、脱硫产物成分简单、与烧结机同步运转率高的特点。而对于NOx的脱除装置几乎空白。某钢铁企业建立的烟气再加热SCR脱硝中试装置,在活性炭喷吹脱二恶英装置后,将烟气再加热,采用低温选择性催化还原技术脱硝,之后烟气经脱硫装置后排放。
[0004] CN200710052326.9公开了一种在烧结混合料中加入含氨化合物,将烧结过程释放的NOx转化为N2的脱硝方法,该方法属于燃烧中控制,但存在影响烧结效率及烧结矿品位等问题。
[0005] CN201110121309.2公开了一种利用烧结烟气中CO作还原剂,采用选择性催化还原的方法脱硝,该方法可以实现较高的脱硝效率,但需要通过加热器将烟气加热到合适的催化反应温度方能实现,能耗成本高,不适用于烟气量大、工况变动大的钢铁烧结烟气,同时大量的粉尘也容易加速SCR催化剂的老化,增大运行成本。
[0006] CN201010291963.3公开了一种烧结烟气湿法脱硝方法,通过鼓入一定量的氧化空气,通过鼓泡类吸收塔中石灰石浆液的吸收作用,实现脱硝。但湿法脱硫脱硝工艺存在装置复杂占地大等问题,同时鼓泡反应器在烧结烟气污染物控制领域应用较少,该方法不适用于现有工艺的改造。
发明内容
[0007] 针对已有技术的不足,为突破现有烟气脱硫和脱硝单独脱除技术,在现有旋转喷雾干燥反应塔单一脱硫性能基础上,本发明通过增加臭氧氧化过程实现烧结烟气的同时脱硫脱硝,提供了一种用于钢铁烧结烟气同时脱硫脱硝装置及方法。
[0008] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
[0009] 一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置,所述装置包括臭氧发生器、稀释风机、混合罐、臭氧分布器以及SDA反应塔;
[0010] 所述臭氧发生器和稀释风机的出口均与混合罐的入口相连;
[0011] 所述臭氧分布器安装在烟道中,将臭氧均匀分布在烟道中,在烟道外部设置连接口,使臭氧分布器与混合罐的出口相连;
[0012] 所述SDA反应塔的烟气进口与布置有臭氧分布器的烟道相连。
[0013] 所述SDA反应塔即旋转喷雾干燥反应塔。
[0014] 优选地,所述SDA反应塔的烟气出口与布袋除尘器相连。
[0015] 优选地,所述烟道在布置臭氧分布器的部位与SDA反应塔的烟气进口间的距离为15〜30米,例如16米、18米、20米、22米、25米、28米或20.1〜29.9米,以保证臭氧和烟气的接触时间不低于ls,例如选择1.5s,2.0s,2.5s,3.0s。
[0016] 优选地,所述SDA反应塔分别在塔顶部和中部设置两个烟气进口,塔底部设有烟气出口。所述两个烟气进口均与布置有臭氧分布器的烟道相连。
[0017] 优选地,所述布袋除尘器的下方设有灰斗,以收集粉尘。
[0018] 优选地,所述布袋除尘器后设有烟®,以排放脱硫脱硝后的烟气。
[0019] 本发明的目的之二在于提供一种采用如上所述的装置进行烧结烟气同时脱硫脱硝的方法,所述方法包括如下步骤:
[0020] 臭氧发生器产生的臭氧和稀释风机产生的冷风进入混合罐进行混合,然后经臭氧分布器喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx,氧化后的烟气进入SDA反应塔与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱除。
[0021] 优选地,硫氧化物和氮氧化物同时脱除后的烟气经布袋除尘器以脱除粉尘。
[0022] 优选地,臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.3〜1.5,例如0.4、
0.5,0.6,0.7,0.8,0.9、1、1.1,1.2,1.3,1.4,0.31 〜1.49,0.51 〜1.29 或 0.76 〜1.04,优选0.35〜1.35,进一步优选0.45〜1.15,最优选0.5〜1.0。
[0023] 优选地,所述喷入的石灰浆量Ca八S+N)摩尔比为1.1〜2.0,例如1.15、1.2、1.25、
1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9、1.11 〜1.98,1.3 〜
1.8 或 1.45 〜1.64,优选 1.2 〜1.5。
[0024] 当臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.5〜1.0时,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为L I〜2.0,脱硫效率可达80〜95%以上,脱硝效率可达50〜90%以上。
[0025] 当臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.8〜1.2,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.2〜1.5时,脱硫效率可达80〜95%以上,脱硝效率可达75%以上。
[0026] 当臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.8〜1.2,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.4〜2.0时,脱硫效率可达95%以上,脱硝效率可达90%以上。
[0027] 优选地,所述SDA反应塔内烟气最低温度控制在85 °C。
[0028] 具体地,采用上述烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝的方法包括如下步骤:
[0029] 臭氧发生器产生的臭氧和稀释风机产生的冷风进入混合罐进行混合,然后经臭氧分布器喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx (以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气通过设在SDA反应塔顶部和中部的烟气进口进入SDA反应塔与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱除,反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒,经布袋除尘器以脱除粉尘,通过灰斗收集粉尘,然后通过烟®排出干净烟气。
[0030] 本发明采用旋转喷雾烟气脱除工艺(简称SDA工艺)进行脱硫,其通过SDA反应塔和布袋除尘器合二为一的集合装置来实现。烟气从反应塔顶部和中部同时进入反应塔内,与顶部旋转喷雾头喷出的石灰浆进行结合,瞬时完成石灰浆从液态向固态的转变,烟气从反应塔出来后进入布袋除尘器。
[0031] 与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0032] (I)本发明所述装置工艺简单,占地面积小;
[0033] (2)本发明所述同时脱硫脱硝装置适用于现有装置的改造项目,实现同时脱硫脱硝;
[0034] (3)本发明实现了较高的脱硫和脱硝效率,当臭氧与烟气中的NO的摩尔比为
0.8〜1.2,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.4〜2.0时,脱硫效率可达95%以上,脱硝效率可达90%以上;
[0035] (4)可根据排放浓度,通过调节臭氧添加量,进行脱硝效率的控制。
附图说明
[0036] 图1是本发明的烧结烟气同时脱硫脱硝装置的示意图。
[0037] 说明书附图标记如下所示:
[0038] 1-臭氧发生器2-稀释风机3-混合罐4-臭氧分布器5-SDA反应塔6_布袋除尘器7-灰斗8-烟囱。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0040] 具体实施方式I
[0041] 一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置,所述装置包括臭氧发生器1、稀释风机2、混合罐3、臭氧分布器4以及SDA反应塔5 ;所述臭氧发生器I和稀释风机2的出口均与混合罐3的入口相连;所述臭氧分布器4安装在烟道中,在烟道外部设置连接口,使臭氧分布器4与混合罐3的出口相连;所述SDA反应塔5设置在塔顶部和中部的烟气进口均与布置有臭氧分布器4的烟道相连。所述SDA反应塔5的烟气出口与布袋除尘器6相连。所述布袋除尘器6的下方设有灰斗7,以收集粉尘。所述布袋除尘器6后设有烟囱8,以排放净化后的烟气。所述烟道在布置臭氧分布器4的部位与SDA反应塔5的烟气进口间的距离为15〜30米,以保证臭氧和烟气的接触时间不低于Is。
[0042] 采用上述烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝的方法包括如下步骤:
[0043] 臭氧发生器I产生的臭氧和稀释风机2产生的冷风进入混合罐3进行混合,然后经臭氧分布器4喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx(以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气通过设在SDA反应塔5顶部和中部的烟气进口进入SDA反应塔5与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱,反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒,经布袋除尘器6以脱除粉尘,通过灰斗7收集粉尘,然后通过烟囱8排出干净烟气。[0044] 具体实施例1
[0045] 采用如上所述的烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝,包括如下步骤:
[0046] 臭氧发生器I产生的臭氧和稀释风机2产生的冷风进入混合罐3进行混合,然后经臭氧分布器4喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx(以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气进入SDA反应塔5与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱脱除。
[0047] 控制烟道在布置臭氧分布器4的部位与SDA反应塔5的烟气进口间的距离为30米,臭氧发生器I产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为1.0,控制喷入的石灰浆量Ca/(S+N)摩尔比为1.5,脱硫效率可达95%以上,脱硝效率可达90%以上。
[0048] 具体实施例2
[0049] 采用如上所述的烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝,包括如下步骤:
[0050] 臭氧发生器I产生的臭氧和稀释风机2产生的冷风进入混合罐3进行混合,然后经臭氧分布器4喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx(以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气进入SDA反应塔5与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱脱除。
[0051] 控制烟道在布置臭氧分布器4的部位与SDA反应塔5的烟气进口间的距离为25米,臭氧发生器I产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.8,控制喷入的石灰浆量Ca/(S+N)摩尔比为1.3,脱硫效率可达90%以上,脱硝效率可达75%以上。
[0052] 具体实施例3
[0053] 采用如上所述的烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝,包括如下步骤:
[0054] 臭氧发生器I产生的臭氧和稀释风机2产生的冷风进入混合罐3进行混合,然后经臭氧分布器4喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx(以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气进入SDA反应塔5与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱脱除。
[0055] 控制烟道在布置臭氧分布器4的部位与SDA反应塔5的烟气进口间的距离为20米,臭氧发生器I产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.3,控制喷入的石灰浆量Ca/(S+N)摩尔比为1.1,脱硫效率可达75%以上,脱硝效率可达40%以上。
[0056] 具体实施例4
[0057] 采用如上所述的烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫脱硝,包括如下步骤:
[0058] 臭氧发生器I产生的臭氧和稀释风机2产生的冷风进入混合罐3进行混合,然后经臭氧分布器4喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx(以NO2或N2O5为主),氧化后的烟气进入SDA反应塔5与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱脱除。
[0059] 控制烟道在布置臭氧分布器4的部位与SDA反应塔5的烟气进口间的距离为30米,臭氧发生器I产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为1.5,控制喷入的石灰浆量Ca/(S+N)摩尔比为2.0,脱硫效率可达95%以上,脱硝效率可达90%以上。
[0060] 申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征以及脱硫脱硝方法,但本发明并不局限于上述详细结构特征以及污染物脱除方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以及脱除方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种烧结烟气同时脱硫脱硝装置,其特征在于,所述装置包括臭氧发生器、稀释风机、混合罐、臭氧分布器以及SDA反应塔; 所述臭氧发生器和稀释风机的出口均与混合罐的入口相连; 所述臭氧分布器安装在烟道中,在烟道外部设置连接口,使臭氧分布器与混合罐的出口相连; 所述SDA反应塔的烟气进口与布置有臭氧分布器的烟道相连。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述SDA反应塔的烟气出口与布袋除尘器相连。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于,所述烟道在布置臭氧分布器的部位与SDA反应塔的烟气进口间的距离为15〜30米。
4.如权利要求1-3之一所述的装置,其特征在于,所述SDA反应塔分别在塔顶部和中部设置两个烟气进口,塔底部设有烟气出口。
5.如权利要求1-4之一所述的装置,其特征在于,所述布袋除尘器的下方设有灰斗,以收集粉尘; 优选地,所述布袋除尘器后设有烟®,以排放脱硫脱硝后的烟气。
6.一种采用如权利要求1-5之一所述的装置进行烧结烟气同时脱硫脱硝的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤: 臭氧发生器产生的臭氧和稀释风机产生的冷风进入混合罐进行混合,然后经臭氧分布器喷入烟道,喷入的臭氧与烟气充分接触,将烟气中的NO氧化为高价态的NOx,氧化后的烟气进入SDA反应塔与喷入的石灰浆发生反应,实现硫氧化物和氮氧化物的同时脱除。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,硫氧化物和氮氧化物同时脱除后的烟气经布袋除尘器以脱除粉尘。
8.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于,臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.3〜1.5,优选0.35〜1.35,进一步优选0.45〜1.15,最优选0.5〜1.0 ; 优选地,所述喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.1〜2.0,优选1.2〜1.5。
9.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于,臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.5〜1.0,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.1〜2.0 ; 优选地,臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.8〜1.2,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.2〜1.5 ; 优选地,臭氧发生器产生的臭氧与烟气中的NO的摩尔比为0.8〜1.2,喷入的石灰浆量Ca/ (S+N)摩尔比为1.4〜2.0。
10.如权利要求6-9之一所述的方法,其特征在于,所述SDA反应塔内烟气最低温度控制在85 °C。
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