CN103977679A - 一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统 - Google Patents

一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统，在一级氧化塔内使用氧化剂溶液对烧结烟气进行喷淋氧化，将氮氧化物和二氧化硫氧化成二氧化氮和三氧化硫；在二级吸收塔内使用吸收剂溶液对喷淋氧化后的烧结烟气进行喷淋吸收，对二氧化氮和三氧化硫进行吸收；最后将喷淋氧化和喷淋吸收后的烧结烟气进行排放。本发明在达到同时脱硫脱硝的目的的同时能够大大降低氧化剂的用量，是一种高效节能的烟气净化系统及方法。

Description

一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统，属于烟气净化技术。
背景技术
氮氧化物(NOx)及二氧化硫(SO2)是造成酸雨的主要原因之一，在我国长江以南的一些地区，酸雨出现频率高达90％，酸雨区面积仍在不断扩大。酸雨不仅严重腐烛建筑物及公共设施，而且毁坏大面积的森林和农作物，每年给国家造成的经济损失超过150亿元；氮氧化物与血液中血红蛋白的亲和力极强，很容易吸入肺部，使人产生一系列疾病；此外氮氧化物，还是造成光化学污染的重要原因之一，因此氮氧化物污染问题已经引了起全世界的重视。
近年来，随着火电、有色冶炼、钢铁、交通运输等行业的发展，工业企业生产过程中所产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性废气污染已成为国家防治的重点。根据环境保护部公布的统计数据，钢铁行业排放氮氧化物分别约占总排放量的6％，我国钢铁企业大多分布在东部及沿海地区，因此在钢铁行业推进氮氧化物控制十分必要。有学者根据对烧结过程物质和能量流分析，烧结排放氮氧化物占钢铁主工序的48％，因此，钢铁企业烧结工序烟气氮氧化物控制是钢铁生产企业氮氧化物减排的重点。根据国务院发布的《“十二五”节能减排综合性工作方案》中明确提出了“十二五”氮氧化物减排10％的约束性指标。这就对钢铁行业排放氮氧化物从排放标准和总量控制两个方面进行要求。
由于烧结工艺过程长、燃料和原料种类多、焙烧工况和温度变化大等原因，烧结产生的含NOx废气与一般燃烧烟气不同，具有如下特点烟气量大且波动大。烟气中NOx浓度低、波动大。NOx浓度一般在200～400mg/m3范围内变化，最高瞬时浓度可达650mg/m3。烟气温度波动大。随烧结工况不同，烟气温度在120～180℃范围内变化。目前，燃煤电厂所普遍使用的脱硝技术为SCR或SNCR，这两种方法都需要再高的操作温度(300-1000℃)下进行，而且需要新建大型的设备，需要大量的初投资与运行费用，目前氧化脱硝所带来的问题就是高昂的氧化剂费用问题，针对低温低NOx浓度的烧结烟气目前尚无成熟的技术方案。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统，使用高锰酸钾、次氯酸钠组合溶液为氧化剂，石灰石溶液为吸收液，通过一级氧化，二级吸收的方法，解决低温低NOx浓度的烧结烟气脱硫脱硝问题，大大降低了使用单一氧化剂所带来的药剂成本，对于节约钢铁行业烟气脱硝处理成本与氧化脱的工业化应用及推广具有重大意义。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，在一级氧化塔内使用氧化剂溶液对烧结烟气进行喷淋氧化，将氮氧化物和二氧化硫氧化成易于吸收的二氧化氮和三氧化硫；在二级吸收塔内使用吸收剂溶液对喷淋氧化后的烧结烟气进行喷淋吸收，对二氧化氮和三氧化硫进行吸收；最后将喷淋氧化和喷淋吸收后的烧结烟气进行排放。
优选的，所述氧化剂溶液为次氯酸钠与高锰酸钾的氧化剂组合溶液；更为优选的，所述氧化剂溶液为次氯酸钠与高锰酸钾的摩尔比为3的氧化剂组合溶液；具体的，所述氧化剂溶液中，高锰酸钾为0.1mol/L，次氯酸钠0.3mol/L(是否不需要表明具体含量，不然范围太窄)。这样，在一级氧化塔内主要包括以下反应：
2MnO4+3NO+2H+→3NO2+MnO2+H2O
ClO-+MnO2+2NO+2H+→2NO2+Cl-+Mn2++H2O
2MnO4 -+3SO2+2H+→3SO3+2MnO2+2H2OMnO2+SO2+2H+→SO3+
Mn2++2H2O
2ClO-+SO2→SO3+2Cl-
优选的，所述吸收剂溶液为石灰石溶液。
一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的系统，包括一级氧化塔和二级吸收塔；在一级氧化塔的下部设置有氧化前烧结烟气进气口，在一级氧化塔的顶部设置有氧化后烧结烟气排气口，在一级氧化塔内部设置有氧化喷淋层，所述氧化喷淋层的高度位于氧化前烧结烟气进气口和氧化后烧结烟气排气口之间；在二级吸收塔的下部设置有吸收前烧结烟气进气口，在二级吸收塔的顶部设置有吸收后烧结烟气排气口，在二级吸收塔设置有吸收喷淋层，所述吸收喷淋层的高度位于吸收前烧结烟气进气口和吸收后烧结烟气排气口之间；烧结烟气经第一风机和氧化前烧结烟气进气口送入一级氧化塔内，氧化后烧结烟气排气口经第二风机和吸收前烧结烟气进气口相连；所述氧化喷淋层喷淋氧化剂溶液，所述吸收喷淋层喷淋吸收剂溶液。
优选的，还包括氧化剂溶液配制罐、氧化剂溶液循环池和氧化剂溶液副产物处理装置，在一级氧化塔的底部设置有氧化后液体回收口，所述氧化后液体回收口的高度低于氧化前烧结烟气进气口；在氧化剂溶液配制罐内配置氧化剂溶液，氧化剂溶液配制罐内的氧化剂溶液输送至氧化剂溶液循环池进行浓度调节，浓度调节后的氧化剂溶液送入氧化喷淋层；氧化喷淋层喷出的液体聚集于一级氧化塔底部，并通过氧化后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送回氧化剂溶液循环池，另一路送入氧化剂溶液副产物处理装置。
优选的，还包括石灰石浆液池、石灰石浆液消化罐、烟囱和脱硫脱硝副产物处理装置，所述吸收喷淋层分为两层，分别为上层吸收喷淋层和下层吸收喷淋层，在二级吸收塔的底部设置有吸收后液体回收口，所述吸收后液体回收口的高度低于吸收前烧结烟气进气口；在石灰石浆液池内配置有石灰石浆液，石灰石浆液池内的石灰石浆液输送至石灰石浆液消化罐进行浓度调节，浓度调节后的吸收剂溶液送入上层吸收喷淋层；吸收喷淋层喷出的液体聚集于二级吸收塔底部，并通过吸收后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送入下层吸收喷淋层，另一路送入脱硫脱硝副产物处理装置；二级吸收塔顶部的吸收后烧结烟气排气口与烟囱相连。
有益效果：本发明提供的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法及系统，具有如下特色与优点：1、采用高锰酸钾和次氯酸钠组合的氧化剂溶液来氧化氮氧化物中难以被吸收的一氧化氮，次氯酸钠的存在促进了高锰酸钾的与氮氧化物的反应，在保证脱除效率的前提下大大降低了运行过程中氧化剂的成本；2、采用一级氧化、二级吸收的装置系统，使氧化与吸收过程分开进行，避免了氧化与吸收过程的相互影响；3、可以在低温下对烧结烟气中的氮氧化物进行高效率的脱除；4、可同时高效率的脱除烧结烟气中的二氧化硫，是一种高效经济的同时脱硫脱硝的方法，可在钢铁行业及相关工业中推广。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，在一级氧化塔内使用氧化剂溶液对烧结烟气进行喷淋氧化，将氮氧化物和二氧化硫氧化成二氧化氮和三氧化硫；在二级吸收塔内使用吸收剂溶液对喷淋氧化后的烧结烟气进行喷淋吸收，对二氧化氮和三氧化硫进行吸收；最后将喷淋氧化和喷淋吸收后的烧结烟气进行排放。
所述氧化剂溶液为次氯酸钠与高锰酸钾的氧化剂组合溶液，其中高锰酸钾为0.1mol/L，次氯酸钠0.3mol/L；所述收剂溶液为石灰石溶液。
如图1、图2所示为基于上述方法的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的系统，分为烟气除尘和氧化部分、烟气吸收和排放部分。
所述烟气除尘和氧化部分包括一级氧化塔4、氧化剂溶液配制罐2、氧化剂溶液循环池3和氧化剂溶液副产物处理装置9；在一级氧化塔4的下部设置有氧化前烧结烟气进气口，在一级氧化塔4的顶部设置有氧化后烧结烟气排气口，在一级氧化塔4的底部设置有氧化后液体回收口，在一级氧化塔4内部设置有氧化喷淋层，所述氧化喷淋层的高度位于氧化前烧结烟气进气口和氧化后烧结烟气排气口之间，所述氧化后液体回收口的高度低于氧化前烧结烟气进气口；在氧化剂溶液配制罐2内配置氧化剂溶液，氧化剂溶液配制罐2内的氧化剂溶液输送至氧化剂溶液循环池3进行浓度调节，浓度调节后的氧化剂溶液送入氧化喷淋层；氧化喷淋层喷出的液体聚集于一级氧化塔4底部，并通过氧化后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送回氧化剂溶液循环池3，另一路送入氧化剂溶液副产物处理装置9。
所述烟气吸收和排放部分包括二级吸收塔5、石灰石浆液池6、石灰石浆液消化罐7、烟囱8和脱硫脱硝副产物处理装置10；在二级吸收塔5的下部设置有吸收前烧结烟气进气口，在二级吸收塔5的顶部设置有吸收后烧结烟气排气口，在二级吸收塔5的底部设置有吸收后液体回收口，在二级吸收塔5设置有吸收喷淋层，所述吸收喷淋层分为两层，分别为上层吸收喷淋层和下层吸收喷淋层，所述吸收喷淋层的高度位于吸收前烧结烟气进气口和吸收后烧结烟气排气口之间，所述吸收后液体回收口的高度低于吸收前烧结烟气进气口；在石灰石浆液池6内配置有石灰石浆液，石灰石浆液池6内的石灰石浆液输送至石灰石浆液消化罐7进行浓度调节，浓度调节后的吸收剂溶液送入上层吸收喷淋层；吸收喷淋层喷出的液体聚集于二级吸收塔5底部，并通过吸收后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送入下层吸收喷淋层，另一路送入脱硫脱硝副产物处理装置10；二级吸收塔5顶部的吸收后烧结烟气排气口与烟囱8相连。
烧结烟气经第一风机和氧化前烧结烟气进气口送入一级氧化塔4内，氧化后烧结烟气排气口经第二风机和吸收前烧结烟气进气口相连；所述氧化喷淋层喷淋氧化剂溶液，所述吸收喷淋层喷淋吸收剂溶液。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：在一级氧化塔内使用氧化剂溶液对烧结烟气进行喷淋氧化，将氮氧化物和二氧化硫氧化成二氧化氮和三氧化硫；在二级吸收塔内使用吸收剂溶液对喷淋氧化后的烧结烟气进行喷淋吸收，对二氧化氮和三氧化硫进行吸收；最后将喷淋氧化和喷淋吸收后的烧结烟气进行排放。
2.根据权利要求1所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述氧化剂溶液为次氯酸钠与高锰酸钾的氧化剂组合溶液。
3.根据权利要求1所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述氧化剂溶液为次氯酸钠与高锰酸钾的摩尔比为3的氧化剂组合溶液。
4.根据权利要求3所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述氧化剂溶液中，高锰酸钾为0.1mol/L，次氯酸钠0.3mol/L。
5.根据权利要求1所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述收剂溶液为石灰石溶液。
6.一种分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的系统，其特征在于：包括一级氧化塔(4)和二级吸收塔(5)；在一级氧化塔(4)的下部设置有氧化前烧结烟气进气口，在一级氧化塔(4)的顶部设置有氧化后烧结烟气排气口，在一级氧化塔(4)内部设置有氧化喷淋层，所述氧化喷淋层的高度位于氧化前烧结烟气进气口和氧化后烧结烟气排气口之间；在二级吸收塔(5)的下部设置有吸收前烧结烟气进气口，在二级吸收塔(5)的顶部设置有吸收后烧结烟气排气口，在二级吸收塔(5)设置有吸收喷淋层，所述吸收喷淋层的高度位于吸收前烧结烟气进气口和吸收后烧结烟气排气口之间；烧结烟气经第一风机和氧化前烧结烟气进气口送入一级氧化塔(4)内，氧化后烧结烟气排气口经第二风机和吸收前烧结烟气进气口相连；所述氧化喷淋层喷淋氧化剂溶液，所述吸收喷淋层喷淋吸收剂溶液。
7.根据权利要求1所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的系统，其特征在于：还包括氧化剂溶液配制罐(2)、氧化剂溶液循环池(3)和氧化剂溶液副产物处理装置(9)，在一级氧化塔(4)的底部设置有氧化后液体回收口，所述氧化后液体回收口的高度低于氧化前烧结烟气进气口；在氧化剂溶液配制罐(2)内配置氧化剂溶液，氧化剂溶液配制罐(2)内的氧化剂溶液输送至氧化剂溶液循环池(3)进行浓度调节，浓度调节后的氧化剂溶液送入氧化喷淋层；氧化喷淋层喷出的液体聚集于一级氧化塔(4)底部，并通过氧化后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送回氧化剂溶液循环池(3)，另一路送入氧化剂溶液副产物处理装置(9)。
8.根据权利要求1所述的分级氧化吸收式烧结烟气同时脱硫脱硝的系统，其特征在于：还包括石灰石浆液池(6)、石灰石浆液消化罐(7)、烟囱(8)和脱硫脱硝副产物处理装置(10)，所述吸收喷淋层分为两层，分别为上层吸收喷淋层和下层吸收喷淋层，在二级吸收塔(5)的底部设置有吸收后液体回收口，所述吸收后液体回收口的高度低于吸收前烧结烟气进气口；在石灰石浆液池(6)内配置有石灰石浆液，石灰石浆液池(6)内的石灰石浆液输送至石灰石浆液消化罐(7)进行浓度调节，浓度调节后的吸收剂溶液送入上层吸收喷淋层；吸收喷淋层喷出的液体聚集于二级吸收塔(5)底部，并通过吸收后液体回收口排出，排出的液体分两路回收，一路送入下层吸收喷淋层，另一路送入脱硫脱硝副产物处理装置(10)；二级吸收塔(5)顶部的吸收后烧结烟气排气口与烟囱(8)相连。
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