CN105457464B - 一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺，包括以下步骤：(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将烧结烟气通入预氧化器中，同时向预氧化器中喷入雾化的过氧化氢溶液与所述烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和烧结烟气初步脱硫脱硝处理；(2)将步骤(1)后的烧结烟气通入氨水中进行深度同步脱硫脱硝。本发明的工艺所用的氧化剂种类少、只需要用过氧化氢来氧化烧结烟气，而且所需的雾化过氧化氢溶液的喷入量小，减少了氧化剂的用量。本发明的工艺简单，可以在现有氨法脱硫工艺的基础上改建成本发明的工艺，投资和工程造价低。

Description

一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺
技术领域
本发明涉及一种烟气净化方法，尤其涉及一种通过预氧化低温烧结达到烟气脱硫脱硝的工艺。
背景技术
钢铁企业在进行高温烧结的过程中会产生大量的SO2、NOX、HCl、HF、CO2、CO、二噁英等污染物，而且钢铁企业40％～60％的SO2均排放到大气中，钢铁企业产生的NOX 48％都来自于烧结工序，因此有必要对烧结烟气进行脱硫脱硝等净化处理以减少钢铁工业对环境的污染。
目前国内外正在研究和应用的烟气同时脱硫脱硝技术主要有活性炭法、石灰石/石膏-SCR法、氧化吸收法等。活性炭法是一种干式固相吸收和再生工艺，主要由吸附、解析和硫回收三部分组成。烟气进入含有活性炭的移动床吸收塔后，SO2主要是被活性炭吸收，通过喷入氨将烟气中的NOX进行脱除，从而达到较高的脱硫脱硝效率。虽然与传统烟气治理NOX及SO2的工艺相比，具有投资省、占地面积小等优点，但是目前活性炭价格相对较高，在吸附、再生、循环使用中损耗大。吸附法脱硫存在脱硫容量低、脱硫速率慢、再生频繁等缺点，阻碍了其工业推广应用。石灰石/石膏-SCR法是目前世界上应用比较广泛的烟气脱硫脱硝工艺，该联合工艺具有较好的脱硫脱硝效果，但是由于采用了两套装置分别进行脱硫和脱硝，因此存在占地面积大、流程复杂、投资和操作费用高等缺点。
氧化吸收法是利用强氧化剂把烟气中的NO和SO2分别氧化成NO2和SO3，然后再将烟气通入到碱性、氧化性或者还原性的吸收液将其吸收脱除的方法。常用的氧化剂有NaClO2、ClO2、O3和H2O2等。此类工艺一般具有脱硫脱硝效率高，占地面积少的优点。但也存在一些尚未解决的问题，例如在NaClO2氧化吸收法中，存在产生难以处理的二次污染，反应生成的C1O2对设备具有很强的腐蚀能力以及NaClO2目前生产成本较高等问题。
专利申请CN102772986A公开了一种烟气脱硫脱硝一体化工艺。该专利用包含石灰石、活性焦、催化剂和水的吸收剂浆液氧化并吸收脱除烟气中的NOX和SO2，能达到较好的脱硫脱硝效果。但是该发明的工艺复杂，要求用到的设备多，运行费用高；而且采用喷洒高温雾化的氧化浆液对烟气中的NO和SO2进行氧化吸收，氧化浆液温度需要加热到320-370℃，这将消耗大量的能量，增加运行成本。
专利申请CN102343212A公开了一种臭氧和过氧化氢协同氧化结合湿法吸收的脱硝工艺。该专利需要喷入臭氧来激活H2O2，使之产生大量的氢过氧自由基HO2·，氢过氧自由基将NO氧化成高价态氮氧化物，再利用湿法吸收系统的脱硫浆液吸收氮氧化物和二氧化硫。由于该工艺不仅需要H2O2作为氧化剂，还需要O3作为活化剂和副氧化剂，而产生O3需要耗费大量的电量，因此增加了该工艺的运行成本。当脱硫浆液出渣后的滤液中硝酸根、亚硝酸根的含量过高时需要及时更换、补充新的工艺水，这将增加废水处理系统的负担，影响工艺的经济性。
因此，在开发高效氧化吸收法对烧结烟气脱硫脱硝的同时，在保证高的脱硫效率和脱硝效率的前提下，做到工艺简单、运行成本低时非常有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种氧化剂和吸收剂用量少、工艺简单、投资和运行成本低的适用于烧结烟气脱硫脱硝的工艺。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器(利用烧结烟道的长度空间，将其与吸收塔连接的部分改装成烟气预氧化器)，将烧结烟气通入预氧化器中，同时向预氧化器中喷入雾化的过氧化氢溶液与所述烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和初步脱硫脱硝处理；
(2)将步骤(1)后的烧结烟气通入氨水中进行深度同步脱硫脱硝。
在上述步骤(1)中，雾化过氧化氢溶液以细小液滴形式存在，颗粒直径小于5微米，并且喷入的雾化过氧化氢溶液经分散器分散开来具有良好的分散效果。
在上述步骤(1)中，过氧化氢溶液在雾化前无需加热或经紫外光照射活化，只需要用雾化器在常温下雾化喷入即可。雾化的过氧化氢溶液是以小液滴形式进入烧结烟气中，由于烟气的余热对过氧化氢进行闪蒸，将H2O2中的HO-OH化学键断裂产生具有强氧化性的·OH自由基，游离的·OH自由基氧化烧结烟气中的NO，反应式如下所示：
雾化的过氧化氢溶液与烧结烟气中的氮氧化物和SO2发生化学反应，吸收脱除氮氧化物和SO2，反应式如下所示：
因而，在步骤(1)中，喷入的过氧化氢溶液既可以作为预氧化烧结烟气的氧化剂；又可以吸收脱除烧结烟气中的SO2和氮氧化物。
在上述步骤(2)中，将预氧化并经初步脱硫脱硝的烧结烟气通入氨水吸收系统，在与氨水接触的过程中，SO2和氮氧化物被氨水充分吸收脱除，反应式如下所示：
在氨水吸收阶段，初步脱硫脱硝的烧结烟气中未反应完的雾化双氧水将继续氧化吸收氮氧化物和SO2，而且有氨水的存在时，氧化吸收更顺利。
因为，在步骤(2)中，氨水既可以作为烧结烟气的吸收剂，吸收脱除SO2和氮氧化物；同时又促进雾化双氧水对氮氧化物的吸收，使得脱硫脱硝效果更好。
上述的工艺，优选的，所述步骤(1)中，烧结烟气中NO含量为300～600ppm，SO2含量为380～2000ppm，O2含量为13～16％，CO2含量为3％～10％，其余为N2；烧结烟气的温度为80～200℃；烧结烟气通入预氧化器中的流量为10L/min。
上述的工艺，优选的，烧结烟气中含尘量小于100mg/Nm3；烧结烟气的温度为80～140℃。在此温度下，雾化的过氧化氢溶液既能产生·OH自由基，保证一定的化学反应速率，又不至于因温度过高分解为H2O和O2而造成H2O2的内耗损失。
上述的工艺，优选的，所述步骤(1)中，过氧化氢溶液的喷入量与烧结烟气中NO的摩尔比为0.4～2.0∶1，保证此时烧结烟气中NO氧化率在40％～50％左右，强化后续氮氧化物的吸收转化。
上述的工艺，所述步骤(2)中，氨水的质量百分比浓度为1％～18％。优选的，氨水的质量百分比浓度为1％～10％，通过预氧化烟气处理，可采用更低浓度的氨水吸收液，减少烟气脱硫脱硝过程氨水逃逸的出现。
上述的工艺，优选的，所述步骤(1)中，烧结烟气是通过导向分岔分散器喷入预氧化器中的，即将稳态流动的烟气瞬间改变成湍流流动，强化与雾化过氧化氢的混合效果，提高预氧化效率。而过氧化氢溶液则通过高速旋转喷雾装置喷入预氧化器中。
上述的工艺，优选的，所述步骤(2)中，初步脱硫脱硝的烧结烟气是通过分散漏斗通入氨水中的，将烟气流速大幅度降低，扩大气液接触界面和延长气液反应吸收时间。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)与现有的氧化吸收法同时脱硫脱硝的工艺相比，本发明的工艺所用的氧化剂种类少、只需要用过氧化氢来氧化烧结烟气，而且所需的雾化过氧化氢溶液的喷入量小，减少了氧化剂的用量。
(2)本发明工艺中雾化过氧化氢溶液在雾化前无需加热或紫外光照射活化，只需要用雾化装置在常温下雾化喷入即可，节省了能源的消耗。
(3)本发明的工艺中采用氨水作为吸收液，所需的浓度低，其用量减少，因此运行成本低。
(4)与现有的氧化吸收法同时脱硫脱硝的工艺相比，本工艺简单，可以在现有氨法脱硫工艺的基础上改建成本发明的工艺，投资和工程造价低。
(5)本发明的设备结构简单，操作方便，脱硫脱硝效率高，有利于烧结烟气脱硫脱硝的工艺在工业上的应用。
附图说明
图1为本发明的烧结烟气脱硫脱硝的工艺流程图。
图例说明：1、烟气入口；2、预氧化器；3、分散器；4、导向分岔分散器；5、分散漏斗；6、氨水吸收器；7、高速旋转喷雾装置；8、烟气出口。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1：
一种本发明的烧结烟气脱硫脱硝的工艺，在模拟实验装置上对模拟烧结烟气进行脱硝实验，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将经过除尘处理的烧结烟气(NO为517ppm，SO2为1000ppm，O2为14％，CO2为5％，其余为N2，烟气温度为100℃)依次经过烟气入口1、导向分岔分散器4通入预氧化器2中(烟气流量为10L/min)，同时向预氧化器2中喷入雾化的过氧化氢溶液(H2O2与NO的摩尔比为1.0，过氧化氢溶液是通过高速旋转喷雾装置7雾化的，经过分散器3喷入预氧化器2中)与烧结烟气充分接触反应，进行初步脱硫脱硝处理；
(2)将初步脱硫脱硝的烧结烟气经过分散漏斗5通入氨水吸收器6(氨水吸收器中氨水的质量百分比浓度为1％)中，氨水充分吸收烟气中的氮氧化物，经过深度脱硫脱硝净化处理后的烧结烟气由烟气出口8排出，烟气出口8处的烟气中脱硝率达到50.42％，脱硫率96％。
实施例2：
一种本发明的烧结烟气脱硫脱硝的工艺，在模拟实验装置上对模拟烧结烟气进行脱硫脱硝实验，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将经过除尘处理后的烧结烟气(NO为517ppm，SO2为380ppm，O2为14％，CO2为4％，其余为N2，烟气温度为100℃)依次经过烟气入口1、导向分岔分散器4通入预氧化器2中(烟气流量为10L/min)，同时向预氧化器2中喷入雾化的过氧化氢溶液(H2O2与NO的摩尔比为1.0，过氧化氢溶液是通过高速旋转喷雾装置7雾化的，并经过分散器3喷入预氧化器2中的)与烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和烧结烟气初步脱硫脱硝处理；
(2)将步骤(1)后的烧结烟气经过分散漏斗5通入氨水吸收器6(氨水吸收器中氨水的质量百分比浓度为1％)中，氨水充分吸收烟气中的SO2和氮氧化物，经过深度脱硫脱硝净化处理后的烧结烟气由烟气出口8排出，烟气出口8处的烟气中脱硝率达到62.90％，脱硫率达到98％。
实施例3：
一种本发明的烧结烟气脱硫脱硝的工艺，在模拟实验装置上对模拟烧结烟气进行脱硫脱硝实验，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将经过除尘处理的烧结烟气(NO为517ppm，SO2为2000ppm，O2为14％，CO2为6％，其余为N2，烟气温度为100℃)依次经过烧结烟气入口1、导向分岔分散器4通入预氧化器2中(烟气流量为10L/min)，同时向预氧化器2中喷入雾化的过氧化氢溶液(H2O2与NO的摩尔比为1.0，过氧化氢溶液是通过高速旋转喷雾装置7雾化的，并经过分散器3通入预氧化器2中的)与烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和烧结烟气初步脱硫脱硝处理；
(2)将步骤(1)后的烧结烟气经过分散漏斗5通入氨水吸收器6中(氨水吸收器中氨水的质量百分比浓度为2％)中，氨水充分吸收烟气中的SO2和氮氧化物，经过深度脱硫脱硝净化处理后的烧结烟气由烟气出口8排出，烟气出口8处的烟气中脱硝率达到53.66％，脱硫率达到100％。
实施例4：
一种本发明的烧结烟气脱硫脱硝的工艺，在模拟实验装置上对模拟烧结烟气进行脱硫脱硝实验，其工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将经过除尘处理的烧结烟气(NO为517ppm，SO2为2000ppm，O2为14％，CO2为6％，其余为N2，烟气温度为120℃)依次经过烧结烟气入口1、导向分岔分散器4通入预氧化器2中(烟气流量为10L/min)，同时向预氧化器2中喷入雾化的过氧化氢溶液(H2O2与NO的摩尔比为1.5，过氧化氢溶液是通过高速旋转喷雾装置7雾化的，并经过分散器3喷入预氧化器2中)与烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和烧结烟气初步脱硫脱硝处理；
(2)将步骤(1)后的烧结烟气经过分散漏斗5通入氨水吸收器6(氨水吸收器中氨水的质量百分比浓度为8％)中，氨水充分吸收烟气中的SO2和氮氧化物，经过深度脱硫脱硝净化处理后的烧结烟气由烟气出口8排出，烟气出口8处的烟气中脱硝率达到100％，脱硫率达到100％。

Claims (7)

1.一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在烧结烟道中增设一个烟气预氧化器，将烧结烟气通入预氧化器中，同时向预氧化器中喷入雾化的过氧化氢溶液与所述烧结烟气充分接触反应，对烧结烟气中NO预氧化和烧结烟气初步脱硫脱硝处理；雾化的过氧化氢溶液的颗粒直径小于5微米；通入预氧化器的烧结烟气的温度为80～140℃；
(2)将步骤(1)后的烧结烟气通入氨水中进行深度同步脱硫脱硝；氨水的质量百分比浓度为1％～18％。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，烧结烟气中NO含量为300～600ppm，SO2含量为380～2000ppm，O2含量为13％～16％，CO2含量为3％～10％，其余为N2；烧结烟气通入预氧化器中的流量为10L/min。
3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，通入预氧化器的烧结烟气中含尘量小于100mg/Nm3。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，过氧化氢溶液的喷入量与烧结烟气中NO的摩尔比为0.4～2.0∶1。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述氨水的质量百分比浓度为1％～10％。
6.如权利要求1～5任一项所述的工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，烧结烟气是通过导向分岔分散器喷入预氧化器中，过氧化氢溶液是通过高速旋转喷雾装置喷入预氧化器中的。
7.如权利要求1～5任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(1)后的烧结烟气是通过分散漏斗通入氨水中的。
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