CN105617858A - 一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺。该工艺由低温SCR预处理塔、低温SCR脱硝反应器、湿式吸收塔等部分组成，低温SCR反应器与湿法吸收塔间具有协同作用，能实现多污染的协同深度净化，使得SO2净化率大于95％，NOx、重金属、氟化物、氯化物等净化率可分别大于95％，各污染物均能满足新的排放标准要求。该工艺流程简单紧凑、投资运行成本低、运行稳定可靠，没有二次污染，可适用于玻璃窑炉、陶瓷窑炉、金属冶炼炉、铝型材熔炼炉等各种工业窑。

Description

一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺
技术领域
本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺。
背景技术
我国存在数量众多的玻璃窑炉、陶瓷窑炉、金属冶炼炉、铝型材熔炼炉等工业窑炉。这些窑炉的燃烧烟气中含有大量的气体污染物，主要有颗粒物、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氟化物、氯化物、重金属等，其中重金属多达10余种，砷、汞、铅、铬等及其化合物浓度较高。这些窑炉大部分分布在工业发达的珠三角、长三角、京津冀、长株潭等“三区十群”区域，对区域大气环境污染的贡献较大。
为了改善工业窑炉突出的大气污染问题，我国近几年针对各细分行业陆续制定了污染物排放标准，例如《陶瓷工业污染物排放标准》(GB25464-2010)、《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB26453-2011)、《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)、《稀土工业污染物排放标准》(GB26451-2011)、《再生铜、铝、铅、锌工业污染物排放标准》(GB31574-2015)等等。随着2012年开始的大范围灰霾天气爆发，我国又紧急发布了多项排放标准的修改单，增加了多个行业的氮氧化物限值标准及大气污染物特别排放限值，对颗粒物、SO2、NOx、重金属等污染物提出了特别排放限值要求。此外，我国还制定了《重金属污染综合防治"十二五"规划》，有色金属冶炼等被列入重点管控行业。
目前，这些窑炉大多安装了除尘脱硫，对颗粒物、SO2排放进行了有效控制，但NOx、重金属、氟化物、氯化物等其它污染物尚未进行控制。因此，目前这些窑炉总体上远远无法达到排放标准的要求，必须开展污染物深度治理。现阶段我国针对工业窑炉烟气的治理技术仍以除尘脱硫技术为主，而NOx、重金属等污染物的传统控制技术很难在工业窑炉中应用。选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术可能会影响产品质量，选择性催化还原(SCR)脱硝技术难以适应工业窑炉烟气温度低、温度波动大、污染物浓度波动大、杂质含量高等特点，重金属吸附技术价格昂贵难以适用。并且，这些单一污染物控制技术简单串联使用，将导致设备昂贵、系统复杂、占地面积大等弊端。
在多污染物协同控制技术研究方面，我国已有一些专利技术储备。专利200810047472.7公开了一种烧结机烟气多污染物脱除工艺及其系统，其系统主要由用于收集烧结机头尾两端烟气的机头烟气联箱和机尾烟气联箱、用于烟气中多种污染物脱除的SCR脱硝反应器、一级除尘器、循环流化床脱硫反应器和二级除尘器组成，该工艺能对烧结烟气中的二氧化硫、氮氧化物和粉尘进行分类集成处理、高效同步脱除。专利201310310410.1公开了一种多污染物联合控制装置，该装置可以高效净化脱除烟气中的SO2、NOx、汞、烟尘(含PM2.5)等污染物。专利201110236670.X公开了一种陶瓷烟气多污染物协同净化复合吸收剂及制备方法和应用，在同一设备中通过吸收、溶解、络合、氧化、还原和沉淀等方式，同时高效净化去除陶瓷烟气中的多种污染物。专利201210410620.3公开了一种垃圾焚烧烟气多污染物协同控制的方法，通过研制新型复合吸收液和改进现有吸收塔结构，采用“氧化吸收/络合+吸附”的两级串联处理模式在同一设备中同时高效脱除垃圾焚烧烟气中的多种污染物。专利201310461483.0公开了一种烟气多污染物高效协同净化方法和在工业锅炉、窑炉烟气污染控制中的应用，利用氧化剂将部分烟气中难溶的NO、Hg0等物质氧化为NO2和Hg2+等，生成的NO2与另一路烟气中的NO在混合管中反应生成易溶于水的N2O3，随后N2O3、HF、HCl、SO2、Hg2+等在高效吸收塔中被吸收去除。但是现有多污染物协同控制技术大多仅是多种单一污染物控制技术的简单组合，或者是利用同一技术、同一设备或同一药剂去除多种污染物，并没有涉及组合技术中各单元间的协同作用，即既能增强各单元的优势又能消除各单元的弊端。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺。该工艺以低温SCR脱硝技术和湿法吸收技术为基础，通过优化集成，实现颗粒物、SO2、NOx、氟化物、氯化物、重金属等污染物的协同深度净化，具有流程简单紧凑、投资运行成本低、运行稳定可靠等特点，非常适用于玻璃窑炉、陶瓷窑炉、金属冶炼炉、铝型材熔炼炉等各种工业窑炉的烟气净化。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，包括如下步骤：
(1)利用现有的除尘设备，初步除去烟气中的颗粒物；去除颗粒物后的烟气进入低温SCR预处理塔，捕集部分对低温SCR脱硝催化剂有毒害作用的物质，如钾、砷等；脱硝还原剂从预处理塔前端或中部喷入，与烟气充分混合，部分硫铵盐沉积在预处理塔中并缓慢分解；
(2)预处理后的烟气进入低温SCR脱硝反应器，使NOx得到初步净化，并且使部分重金属单质被氧化；
(3)步骤(2)处理后的烟气进入湿式吸收塔，在塔内与复合吸收液接触反应，使SO2、NOx、氯化物、氟化物、重金属(砷、汞、铅、铬等及其化合物)等得到协同控制，净化后的烟气排放。
上述步骤(1)中，低温SCR预处理塔内布置少量填料，可以捕集烟气中部分钾、钙、钠、砷等，并且可以捕集SO2、氨气和水反应生成的硫铵盐，因此能缓解低温SCR脱硝催化剂的中毒。
上述步骤(1)中，所述脱硝还原剂为氨气。
上述步骤(2)中，低温SCR脱硝反应器工作温度优选为150～300℃，脱硝效率为60％～80％，汞、砷等重金属单质被氧化成氧化物。
上述步骤(3)中，复合吸收液按质量百分比计组分优选为：尿素2％～15％，碱1％～10％，添加剂0.1‰～2％，余量为水。复合吸收液配方详见专利201110236670.X。所述碱优选为氢氧化钠、石灰和石灰石中的一种以上；所述添加剂优选为氧化型添加剂或络合型添加剂；所述氧化型添加剂优选为高锰酸钾、亚氯酸钠、次氯酸钠、次氯酸钙、双氧水和过硫酸钾中的一种以上；所述络合型添加剂优选为EDTA亚铁络合物、NTA亚铁络合物和六氨合钻中的一种。以上复合吸收剂对NOx具有高效吸收净化效果，同时对SO2、卤化物和重金属等污染物也具有协同净化作用。复合吸收液连续进入吸收液循环系统，通过循环沉淀分离池连续排出饱和吸收尾液，在经过絮凝沉淀初步处理后废水进入企业总废水处理系统处理至达标排放，渣作为固废处理。
上述低温SCR预处理塔是低温SCR脱硝反应器稳定运行的保障，工业窑炉烟气温度低、杂质含量高，会影响低温SCR脱硝效率，钾、钙、砷及其化合物等杂质会导致脱硝催化剂中毒，烟气温度低时硫铵盐易沉积在催化剂表面导致催化剂中毒。预处理塔捕集了这些会导致催化剂中毒的物质，因此低温SCR脱硝反应器单位能稳定运行。
上述低温SCR脱硝反应器与湿法吸收塔间具有协同作用。一方面，湿法吸收塔能弥补低温SCR脱硝反应器的部分弊端。工业窑炉烟气温度波动大、污染物浓度波动大，容易导致低温SCR脱硝反应器脱硝效率波动大，并且会导致氨逃逸增加。湿法吸收塔对NOx也有50％以上的净化效率，可起到平衡提效作用，并且低温SCR脱硝反应器逃逸的氨进入湿式吸收塔可作为酸性气体中和剂，保证烟气排放波动时氨逃逸不超标。此外，组合工艺只要求低温SCR的脱硝效率达到60％～80％，不需要像传统SCR脱硝工艺一样维持85％以上甚至更高的脱硝效率，因此催化剂用量大大减少，投资运行成本大大降低。另一方面，低温SCR脱硝反应器能提升湿法吸收塔的吸收效率。汞、砷等重金属单质溶解度极低，难以被吸收，而低温SCR脱硝反应器能将这些重金属单质氧化成易被吸收的氧化物。低温SCR脱硝反应器逃逸的氨气作为酸性气体中和剂也提升了酸性气体的吸收效率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)通过协同作用，实现多污染的协同深度净化，使得SO2净化率大于95％，NOx、重金属、氟化物、氯化物等净化率可分别大于95％，各污染物均能满足新的排放标准要求，净化效率优于现有多污染物控制技术。
(2)工艺流程简单紧凑、投资运行成本低、运行稳定可靠，避免了单一污染物控制技术简单串联带来的设备昂贵、系统复杂、占地面积大等弊端。
(3)减缓了低温SCR脱硝催化剂的失活，节省了脱硝催化剂用量，避免了氨逃逸二次污染。
附图说明
图1为本发明一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
图1为本发明一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺：利用现有的除尘设备，初步除去烟气中的颗粒物；除尘后的烟气进入低温SCR预处理塔，捕集部分对低温SCR脱硝催化剂有毒害作用的物质，如钾、砷等；脱硝还原剂从预处理塔前端或中部喷入，与烟气充分混合，部分硫铵盐沉积在预处理塔中并缓慢分解；预处理后的烟气进入低温SCR脱硝反应器，使NOx得到初步净化，并且使部分重金属单质被氧化；处理后的烟气进入湿式吸收塔，在塔内与复合吸收液接触反应，使SO2、NOx、氯化物、氟化物、重金属(砷、汞、铅、铬等及其化合物)等得到协同控制，净化后的烟气排放。
实施例1
某铝型材厂熔炼炉烟气，净化前SO2浓度为1500mg/m3，NOx浓度为700mg/m3，氟化物浓度为3mg/m3，氯化物浓度为3mg/m3，砷及其化合物浓度为0.55mg/m3，汞及其化合物浓度为0.05mg/m3，铅及其化合物浓度为1.58mg/m3、铬及其化合物浓度为0.59mg/m3，烟气量为30000m3/h。
采用本发明工艺后，排放的SO2浓度为60mg/m3，NOx浓度为30mg/m3，氟化物浓度为0.1mg/m3，氯化物浓度为0.1mg/m3，砷及其化合物浓度为0.02mg/m3，汞及其化合物浓度为0.002mg/m3，铅及其化合物浓度为0.07mg/m3、铬及其化合物浓度为0.03mg/m3。
实施例2
某铜冶炼炉烟气，净化前SO2浓度为1000mg/m3，NOx浓度为1000mg/m3，氟化物浓度为15mg/m3，氯化物浓度为18mg/m3，砷及其化合物浓度为0.35mg/m3，汞及其化合物浓度为0.04mg/m3，铅及其化合物浓度为2mg/m3，烟气量为150000m3/h。
采用本发明工艺后，排放的SO2浓度为50mg/m3，NOx浓度为50mg/m3，氟化物浓度为0.7mg/m3，氯化物浓度为0.8mg/m3，砷及其化合物浓度为0.01mg/m3，汞及其化合物浓度为0.001mg/m3，铅及其化合物浓度为0.08mg/m3。
实施例3
某特种玻璃窑炉烟气，净化前SO2浓度为3000mg/m3，NOx浓度为2500mg/m3，氟化物浓度为10mg/m3，氯化物浓度为2mg/m3，砷及其化合物浓度为0.45mg/m3，汞及其化合物浓度为0.03mg/m3，烟气量为30000m3/h。
采用本发明工艺后，排放的SO2浓度为120mg/m3，NOx浓度为100mg/m3，氟化物浓度为0.5mg/m3，氯化物浓度为0.1mg/m3，砷及其化合物浓度为0.02mg/m3，汞及其化合物浓度为0.001mg/m3。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用现有的除尘设备除尘后的烟气进入低温SCR预处理塔，捕集部分对低温SCR脱硝催化剂有毒害作用的物质；脱硝还原剂从预处理塔前端或中部喷入，与烟气充分混合，部分硫铵盐沉积在低温SCR预处理塔中并分解；
(2)步骤(1)预处理后的烟气进入低温SCR脱硝反应器，使NOx得到初步净化，并且使部分重金属单质被氧化；
(3)步骤(2)处理后的烟气进入湿式吸收塔，在塔内与复合吸收液接触反应，使SO2、NOx、氯化物、氟化物和重金属得到协同控制，净化后的烟气排放。
2.根据权利要求1所述的一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，其特征在于，步骤(1)中所述低温SCR预处理塔内布置有填料。
3.根据权利要求1所述的一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，其特征在于，步骤(1)中所述脱硝还原剂为氨气。
4.根据权利要求1所述的一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，其特征在于，步骤(2)中所述低温SCR脱硝反应器工作温度为150～300℃，脱硝效率为60％～80％。
5.根据权利要求1所述的一种组合式烟气多污染物协同深度净化工艺，其特征在于，步骤(3)中所述复合吸收液按质量百分比计组分为：尿素2％～15％，碱1％～10％，添加剂0.1‰～2％，余量为水。
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