CN104748572A - 一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统及方法。在烧结机的大烟道上设置臭氧发生装置和脱硫塔，利用臭氧将烟气中的NO氧化为NO2，然后NO和NO2被脱硫塔中的脱硫浆液吸收，生成亚硝酸盐和硝酸盐，向脱硫浆液中鼓入空气，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐；所述脱硫浆液中加入掺混物质，其中活性金属氧化物起到催化作用，碱性物质起吸收剂作用。本发明将烟气脱硝过程与脱硫过程相结合，在不影响烧结机的工作和烧结矿品质的条件下，实现NO的高效脱除，对烧结机的改动量小，运行简便，脱硝效率高，在烧结机烟气脱硝领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业大气污染物控制技术领域，特别涉及一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统及方法。
背景技术
随着钢铁行业的发展，高性能富矿的需求量大大增加。通过烧结技术制得的烧结矿以其良好的性能，在钢铁冶炼过程中得到了广泛的应用。随着我国钢铁工业的快速发展，截至2007年我国烧结矿产量已经达到世界总产量的50％。但是，烧结矿的制备过程需要燃烧大量的煤炭和焦粉，产生大量的NOx、SO2和粉尘等大气污染物。
现有的烧结机普遍在烟气除尘装置后安装了烟气脱硫装置，90％以上的脱硫塔采用湿法脱硫技术对SO2进行脱除，可以达到比较好的脱除效果。而现有的NOx控制技术主要包括低氮燃烧技术、选择性非催化还原(SNCR)技术、选择性催化还原(SCR)技术。
低氮燃烧技术通过调节不同燃烧区域内空气和燃料的比例，形成局部的氧化和还原性气氛。燃料中的氮元素在还原性气氛中主要生成N2，降低了NO的生成量，随后未完全燃烧的燃料在氧化性区域内完全燃烧。但是由于烧结机将铁精粉、燃料溶剂和杂铁料等矿粉混合均匀后，在链篦机或台车上点火并在底部抽风燃烧，其特殊的燃烧方式以及为了保证烧结矿的质量，导致传统的低氮燃烧技术在烧结机内无法应用。
选择性非催化还原(SNCR)技术是在合适的温度区间(900～1100℃)内，喷入还原剂(氨水或尿素)，在氧气的作用下使得还原剂与NO发生反应生成N2的过程，以达到脱硝的目的。采用SNCR技术对系统的改造较小，成本较低。但是SNCR技术只能在特定的温度区间内才能达到较好的脱硝效果，而烧结机烟气的温度比较低，只有80～200℃，在此温度下SNCR反应无法进行，不能脱除NOx。
选择性催化还原(SCR)技术是在特定的温度区间(350～450℃)内，采用催化剂使还原剂与NO反应生成N2，以达到脱除NOx的目的。由于烧结机烟气的温度较低，使得SCR技术的脱硝效率很低；同时，烧结机烟气中大量的粉尘容易造成催化剂的磨损、堵塞和中毒，因此在烧结机中不适合采用SCR技术。
以上分析表明，现有的NOx控制技术并不适合在烧结机上应用。因此，开发低成本、高效率、有针对性的NOx控制技术，对于我国钢铁行业的大气污染物治理具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统及方法。
采用的技术方案为：
通过在烧结机上设置臭氧发生装置和脱硫塔，实现烟气的氧化-吸收湿式脱硝。其中的烧结机为现有技术，其由铺底料槽、混合料槽、点火炉、保温炉、台车、风箱、大烟道、除尘器、引风机和烟囱组成。运行过程为：铺底料和混合料分别由铺底料槽和混合料槽敷设于台车上，经点火炉点火和保温炉保温后在台车上进行燃烧，产生的烟气经风箱进入大烟道，然后进入除尘器除尘后，经引风机抽取由烟囱排放入大气。
一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统，由烧结机、臭氧发生装置和脱硫塔组成；在烧结机的大烟道上设置臭氧发生装置和脱硫塔，烧结机的引风机与臭氧发生装置连接，臭氧发生装置与脱硫塔连接，脱硫塔与烟囱连接。
所述臭氧发生装置设置在大烟道上烟气温度为80～150℃的位置。
利用上述氧化-吸收湿式脱硝系统的烧结机烟气脱硝方法，利用臭氧将烟气中不易吸收的NO氧化为NO2，然后NO和NO2被脱硫塔中的脱硫浆液吸收，生成亚硝酸盐和硝酸盐，向脱硫浆液中鼓入空气，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
所述脱硫浆液中加入掺混物质，掺混物质中含有活性金属氧化物和碱性物质，活性金属氧化物对NO和NO2的吸收及亚硝酸盐的氧化起到催化作用，碱性物质起吸收剂作用。
所述掺混物质为钢渣粉末、高炉除尘灰中的一种以上。
所述脱硫浆液中掺混物质的质量百分数为20％～50％。
所述活性金属氧化物为氧化铁、氧化锰中的一种以上。
所述臭氧与烟气中NO的摩尔比为0.5～1。
本发明在烧结机湿法脱硫技术的基础上，在脱硫过程中利用碱性的脱硫浆液吸收氮氧化物而达到脱硝目的，但是NO的溶解度很低，难以被脱硫浆液吸收。因此首先利用臭氧的强氧化性将NO氧化为易吸收的NO2，同时在脱硫浆液中加入掺混物质以促进NO、NO2的吸收和亚硝酸盐的转化，从而在烧结机的脱硫过程中实现NO的高效脱除。
本发明方法NO的氧化率可以达到50％～80％，臭氧与烟气中NO的摩尔比取为0.5～1，臭氧与NO的摩尔比过低不能满足对NO脱除效率的要求，过高则会造成臭氧逃逸，增加脱硝成本，降低系统的经济性。
本发明的有益效果：
(1)本发明将烟气脱硝过程与脱硫过程相结合，在不影响烧结机的工作和烧结矿品质的条件下，实现NO的高效脱除。
(2)本发明对烧结机的改动量小、运行简便且成本低，具有良好的适应性和经济性。
(3)本发明实现了钢铁炼制过程产生的废弃物钢渣粉末和高炉除尘灰的资源化利用。
(4)本发明的方法脱硝效率高，可达到70％以上，在烧结机烟气脱硝领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统示意图。
图中标号：1-铺底料槽；2-混合料槽；3-点火炉；4-保温炉；5-台车；6-风箱；7-大烟道；8-除尘器；9-引风机；10-臭氧发生装置；11-脱硫塔；12-烟囱。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。
本发明烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统如图1所示，由烧结机、臭氧发生装置10和脱硫塔11组成；在烧结机的大烟道7上设置臭氧发生装置10和脱硫塔11，烧结机的引风机9与臭氧发生装置10连接，臭氧发生装置10与脱硫塔11连接，脱硫塔11与烟囱12连接；所述臭氧发生装置10设置在大烟道7上烟气温度为80～150℃的位置。
利用上述氧化-吸收湿式脱硝系统的烧结机烟气脱硝方法，具体过程如下：铺底料和混合料分别储存在铺底料槽1和混合料槽2中并均匀敷设于台车5上，经点火炉3点火和保温炉4保温之后在台车5上进行燃烧，产生的烟气经风箱6进入大烟道7中，经除尘器8除去烟气中的颗粒物后由引风机9抽取，臭氧发生装置10产生的臭氧进入大烟道7中将NO部分氧化为NO2，NO和NO2随烟气进入脱硫塔11中被协同脱除，脱硝后的烟气经过烟囱12排放入大气。
上述NO和NO2在脱硫塔11中的脱除过程为：利用脱硫塔中脱硫浆液的喷淋过程，使NO和NO2被碱性的脱硫浆液所吸收，生成亚硝酸盐和硝酸盐；向脱硫浆液中持续鼓入空气，利用空气中的O2将浆液中的亚硝酸盐氧化为稳定性更好的硝酸盐，达到固定氮元素的目的；同时，在脱硫浆液中加入掺混物质钢渣粉末和高炉除尘灰，利用掺混物质中所含的活性金属氧化物(氧化铁和氧化锰)作为催化剂，加速脱硫浆液对NO和NO2的吸收以及亚硝酸盐向硝酸盐的转化，提高脱硝效率和产物的稳定性，钢渣粉末和高炉除尘灰中含有的碱性物质还可以起到吸收剂的作用。
实施例1
一种利用氧化-吸收湿式脱硝系统的烧结机烟气脱硝方法，应用于某360m2带式烧结机。脱硝过程如下：铺底料和混合料分别储存在铺底料槽1和混合料槽2中并均匀敷设于台车5上，经点火炉3点火和保温炉4保温之后在台车5上进行燃烧，产生的烟气经风箱6进入大烟道7中，经除尘器8除去烟气中的颗粒物后由引风机9抽取，臭氧发生装置10产生的臭氧进入大烟道7中将NO氧化为NO2，NO和NO2随烟气进入脱硫塔11中被协同脱除，脱硝后的烟气经过烟囱12排放入大气。
烧结机烟气中的初始NO浓度为250mg/m3，臭氧与NO的摩尔比为1:1，臭氧对NO的氧化率为80％，氧化后烟气中的NO浓度降至50mg/m3；在脱硫浆液中加入掺混物质，其中钢渣粉末的质量百分数为10％，高炉除尘灰的的质量百分数为20％，利用脱硫浆液的喷淋过程，使NO和NO2被脱硫浆液吸收，生成亚硝酸盐和硝酸盐；向脱硫浆液中持续鼓入空气，利用空气中的O2将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
上述过程中NO2在脱硫塔内被全部吸收，但是水解生成了部分NO，排入大气的烟气中NO浓度为70mg/m3，脱硝效率为72％。
Claims (8)
1.一种烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统，其特征在于，由烧结机、臭氧发生装置和脱硫塔组成；在烧结机的大烟道上设置臭氧发生装置和脱硫塔，烧结机的引风机与臭氧发生装置连接，臭氧发生装置与脱硫塔连接，脱硫塔与烟囱连接。
2.根据权利要求1所述的烧结机烟气的氧化-吸收湿式脱硝系统，其特征在于，所述臭氧发生装置设置在大烟道上烟气温度为80～150℃的位置。
3.利用权利要求1所述的氧化-吸收湿式脱硝系统的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，利用臭氧将烟气中不易吸收的NO氧化为NO2，然后NO和NO2被脱硫塔中的脱硫浆液吸收，生成亚硝酸盐和硝酸盐，向脱硫浆液中鼓入空气，将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
4.根据权利要求3所述的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，所述脱硫浆液中加入掺混物质，掺混物质中含有活性金属氧化物和碱性物质，活性金属氧化物对NO和NO2的吸收及亚硝酸盐的氧化起到催化作用，碱性物质起吸收剂作用。
5.根据权利要求4所述的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，所述掺混物质为钢渣粉末、高炉除尘灰中的一种以上。
6.根据权利要求4所述的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，所述脱硫浆液中掺混物质的质量百分数为20％～50％。
7.根据权利要求4所述的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，所述活性金属氧化物为氧化铁、氧化锰中的一种以上。
8.根据权利要求3所述的烧结机烟气脱硝方法，其特征在于，所述臭氧与烟气中NO的摩尔比为0.5～1。
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