CN106178725A - 一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业废气处理领域，尤其是一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺；采用烟气调质技术，将烟气中的粉尘脱黏后用布袋除尘器进行收集；运用创新的分子结构化学与工程技术理念，利用稀土催化剂催化氧化脱硫的特点，有效控制脱硫运行费用，获得高产率的硫酸；同时将烟气中的氮氧化物通过在线控制精确补加硝酸复合溶液和氨水等化学工程手段使其高效转化成硝酸铵，并进一步改性制成尿素硝酸铵溶液肥料；1、污染物处理指标全效趋零排放；2、副产品硫酸铝和尿素硝酸铵溶液(新型液体化肥)资源化且商品化部分运行成本；3、没有产生新的污染物，无废渣废水的处理麻烦。

Description

一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺及装置
技术领域
本发明涉及工业废气处理领域，尤其是一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺及装置。
背景技术
目前应用最广也最有效的烟气脱硫脱硝技术是石灰石膏法脱硫工艺与NH3选择性催化还原NOx技术(SCR)。石灰石膏法脱硫工艺在雾霾频发，国家要求各行业排放进行超低排放的前提下已经远远不能适应现阶段要求，另外石灰石膏法导致石膏雨、脱硫石膏后续难消化、运行中的堵塞、石灰矿的开发造成的地面塌陷和生态灾难等一系列问题，因此石灰石膏法脱硫工艺限制了其应用领域和使用范围。而SCR法的核心——催化剂是达到氮氧化物减排指标的关键，目前普遍使用的商用催化剂体系为钛基钒系催化剂(V2O5-WO3/TiO2)，其活性温度窗口较高(320～420℃)，需要利用烟气自身温度才能达到该温度区域，且存在高浓度的粉尘和SO2，容易引起催化剂中毒和缩短使用寿命。限制SCR技术推广的主要瓶颈在于反应温度要求相对较高，使得脱硝过程耗能较大，相应工程投资成本较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺及装置，该工艺和装置能够彻底的解决玻璃炉窑烟气中的烟尘、SO2、NOx等污染物超标排放问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，所述除尘工艺包括以下步骤：
(1)玻璃炉窑的烟气经过余热锅炉后通过增压风机增压后进入布袋除尘器，布袋除尘器进口烟管上安装烟气调质脱黏装置，对烟气中的烟气进行改性脱黏；
(2)经过除尘后的烟气进入降温塔，将烟气温度由160℃降至50℃-55℃后进入脱硫段，所述脱硫段位于钛百脱硫塔中，所述钛百脱硫塔中固定有稀土催化剂；
(3)进入脱硫段的烟气在酸性条件下经过稀土催化剂催化后，将烟气中的二氧化硫氧化为三氧化硫，同时用水洗涤，洗涤后的水中含有一定浓度的硫酸，去往硫酸浓缩塔进行浓缩提纯后外卖或制为净水剂硫酸铝，脱硫后的烟气进入脱硝塔；
(4)脱硫后的烟气进入脱硝塔后与硝酸复合溶液充分接触，烟气中的NOx的氧化度提高至50％以上后进入脱硝氨化段与氨水反应，将烟气中NOx转化为NH4NO2，再在硝酸转化置换系统中转化置换生成硝酸铵，经过钝化操作后转为尿素硝酸铵溶液肥料；
(5)经过脱硝后的烟气经过水洗段洗涤后，由烟筒外排至大气中；水洗后的水溶液回到脱硝氨化塔做为补充水使用。
进一步的，所述步骤(1)中的烟气调质脱黏装置为脉冲清灰装置。
进一步的，所述烟气进入降温塔后，采用多层雾状水进行降温。
进一步的，所述步骤(3)中稀土催化剂选用Ce的氧化物或Sc的氧化物中的一种。
进一步的，所述步骤(4)中硝酸转化置换系统包括亚硝酸铵转化器，所述亚硝酸铵转化器连接有硝酸配制槽和鼓风机，所述亚硝酸铵转化器的底部安装有排出管，所述排出管连接至硝酸铵储槽。
进一步的，所述步骤(4)中钝化操作的方法如下：将硝酸转化置换系统中生成的硝酸铵与尿素、水按比例混合后，经过多效蒸发浓缩，制成尿素硝酸铵溶液，其中硝酸铵、尿素和水的质量百分比为47:37:16。
进一步的，所述步骤(4)中硝酸复合溶液中含有5％–20％的硝酸及10-50％硫酸，其他为水。
进一步的，所述步骤(5)中水洗段洗涤后的烟气由烟筒外排至大气中先通过高效机械除雾器去除烟气中的水雾和水滴。
本发明还包括一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘装置，包括玻璃炉窑，所述玻璃炉窑从下到上依次设置有相通的降温深度除尘段、脱硫段、脱硝氧化段、脱硝氨化段、氨逃逸捕集段和水洗段，所述脱硫段侧壁下端通过过滤器与蒸馏塔相侧壁连接，所述蒸馏塔上端与收集槽相连接，所述蒸馏塔下端通过配制槽与脱硫段侧壁上端相连接；所述脱硝氧化段侧壁下端通过第一循环槽与脱硝氧化段侧壁上端相连接；所述脱硝氨化段侧壁下端通过第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁下端相连接，所述脱硝氨化段侧壁上端分别于氨水槽和第二循环槽相连接；所述第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁上端相连接；所述水洗段侧壁下端连接有出水管，水洗段侧壁上端连接有进水管。
采用本发明的技术方案的有益效果是：
本发明能够达到：1、污染物处理指标全效趋零排放；
2、副产品硫酸铝和尿素硝酸铵溶液(新型液体化肥)资源化且商品化部分运行成本；
3、没有产生新的污染物，无废渣废水的处理麻烦；
4、适用低温烟气脱硝、高污染等诸多场合；烟气污染物浓度不限，烟气温度不限，能解决SO3对烟道和烟囱的腐蚀问题；
5、适合范围广；可适应建材、火电、钢铁、石化、化工等领域的高污染、高难度的烟气污染物协同治理。
附图说明
图1是本发明的装置及工艺流程简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明实施例的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘装置，包括玻璃炉窑，所述玻璃炉窑从下到上依次设置有相通的降温深度除尘段、脱硫段、脱硝氧化段、脱硝氨化段、氨逃逸捕集段和水洗段，所述脱硫段侧壁下端通过过滤器与蒸馏塔相侧壁连接，所述蒸馏塔上端与收集槽相连接，所述蒸馏塔下端通过配制槽与脱硫段侧壁上端相连接；所述脱硝氧化段侧壁下端通过第一循环槽与脱硝氧化段侧壁上端相连接；所述脱硝氨化段侧壁下端通过第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁下端相连接，所述脱硝氨化段侧壁上端分别于氨水槽和第二循环槽相连接；所述第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁上端相连接；所述水洗段侧壁下端连接有出水管，水洗段侧壁上端连接有进水管。
采用烟气调质技术，将烟气中的粉尘脱黏后用布袋除尘器进行收集；运用创新的分子结构化学与工程技术理念，利用稀土催化剂催化氧化脱硫的特点，有效控制脱硫运行费用，获得高产率的硫酸；同时将烟气中的氮氧化物通过在线控制精确补加硝酸复合溶液和氨水等化学工程手段使其高效转化成硝酸铵，并进一步改性制成尿素硝酸铵溶液肥料。
主要工艺原理：
脱硫原理(稀土催化氧化)：
2SO2+O2+RE→RE+2SO3
SO3+H2O→H2SO4
2NO+O2+RE→2NO2+RE
3NO2+H2O→2HNO3+NO
脱硝原理：
2NO+HNO3复合溶液→2NO2
NO+NO2→N2O3
N2O3+2NH3+H20→2NH4NO2
主要工艺流程：
1、烟气除尘工序
从余热锅炉引风机出口出来的烟气(温度约160℃)，进入布袋除尘器。烟尘以及烟气的重金属，阻截于布袋上，通过脉冲清灰装置，烟尘聚集于灰斗内，而后通过星型卸料器将部分烟尘卸下。
2、烟气急冷与深度除尘工序
烟气经进入急冷塔与连续与多层雾状水接触降温至40～50℃以下，同时烟气中的部分烟气经过接触洗涤后被洗涤至水中，再通过中水回用设施除去水中的固体颗粒，处理后的水循环使用，达到深度除尘的目的。
3、钛百脱硫工序(含副产硫酸)
经降温除尘后的60℃烟气进入钛百脱硫塔，与固定于钛百脱硫反应器(“钛百”气液两相反应强化设备)上的新型稀土催化剂在酸存在的条件下，稀土催化剂选用Ce的氧化物或Sc的氧化物中的一种；将烟气中的二氧化硫被新型稀土催化剂催化氧化为三氧化硫，同时用水吸收制得硫酸，副产硫酸外销可作为生产磷肥使用。
4、钛百脱硝工序
经脱硫塔出来后的烟气，主要污染成分以NO为主，脱硫后的烟气在脱硝氧化塔用含硝酸的混合溶液氧化，硝酸复合溶液中含有5％–20％的硝酸及10-50％硫酸，其他为水。通过控制硝酸的混合溶液中的硝酸浓度，将烟气中的部分NO氧化成NO2，使烟气中的NO和NO2的比例在1:1，进入到脱硝氨化塔，通过“钛百”气液两相反应强化设备，气液两相反应强化系统装置使N2O3与氨水作用迅速生成亚硝酸铵溶液，为避免亚硝酸氨的分解，生成的亚硝酸铵硝酸铵经过硝酸转化置换生成硝酸铵，硝酸铵溶液在返回脱硝氨化塔，与氨水混合后进入脱硝氨化塔，保持亚硝酸铵浓度不大于3％，避免了亚硝酸铵的分解，经过亚硝酸铵转化置换后生成一定浓度的硝酸铵溶液，与尿素混合后，其中硝酸铵、尿素和水的质量百分比为47:37:16；经过浓缩，制成尿素硝酸铵溶液，产品外销。
5、钛百氨逃逸捕集工序
经过脱硝工序出来的烟气，会含有少量的氨随烟气逃逸，本工艺采用含有少量硝酸的水溶液来捕集烟气中少量的氨，经氨逃逸捕集塔中的气液两相反应强化系统装置进行深度中和反应，使逃逸氨生产硝酸铵，溶于水溶液中。氨逃逸捕集后的水溶液回到脱硝氨化塔做为补充水使用。
6、钛百水洗和深度除雾工序
经过氨逃逸捕集工序的烟气中含有少量铵盐，本工艺采用大量水洗的办法消除铵盐和气溶胶，水洗后的烟气含有大量的水汽或水滴，通过高效机械除雾器去除烟气中的水雾和水滴，水洗水做为系统工艺补充水使用。
附属流程：
1、亚硝酸铵转化置换系统
钛百脱硝塔里产生的亚硝酸铵溶液，进入亚硝酸铵转化置换系统。使用稀硝酸进行转化置换，使其全部转化成硝酸铵，其原理如下：
3NH4NO2+2HNO3→3NH4NO3+2NO+H2O
2NO+O2→2NO2
3NO2+H2O→2HNO3+NO
稀硝酸转化置换时产生的NO，经氧气氧化产生NO2，NO2经水吸收制成硝酸，经过多级硝酸吸收塔吸收制后，产生少量的NO返回脱硝氧化塔一起处理，循环处理。
来自钛百脱硝氨化段的亚硝酸铵、硝酸铵混合溶液，与来自硝酸配置槽的硝酸溶液在亚硝酸铵-硝酸混合槽混合进入亚硝酸铵转化器，同时向亚硝酸铵转化器中鼓入定量空气，在亚硝酸铵转化器中，亚硝酸铵与硝酸发生置换反应，亚硝酸铵转化成硝酸铵，同时放出NO，由亚硝酸铵转化器下部鼓入的空气将NO从硝酸铵溶液中吹脱出来进入一次冷凝器，硝酸铵溶液由亚硝酸铵转化器底部排出进入硝酸铵储槽。由亚硝酸铵转化器出来的NO气体和空气混合进入一次冷凝器冷凝后，由氧化氮鼓风机送入氧化器氧化，NO氧化成NO2，再经二次冷凝器冷凝，进入吸收塔吸收成硝酸溶液循环使用。有吸收塔顶部出来的NOx进入到脱硝氧化段与烟气合并处理排出。
2、硝酸铵改性生产尿素硝酸铵溶液系统
来自亚硝酸铵转化置换装置的硝酸铵溶液与尿素以一定比例混合后，其中硝酸铵、尿素和水的质量百分比为47:37:16，经过多效蒸发浓缩，制成尿素硝酸铵溶液，替代化肥使用。
处理前后的烟气中有害物质的成分见表1(以SO2和NO计)。
表1.
尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于，所述除尘工艺包括以下步骤：
(1)玻璃炉窑的烟气经过余热锅炉后通过增压风机增压后进入布袋除尘器，布袋除尘器进口烟管上安装烟气调质脱黏装置，对烟气中的烟气进行改性脱黏；
(2)经过除尘后的烟气进入降温塔，将烟气温度由160℃降至50℃-55℃后进入脱硫段，所述脱硫段位于钛百脱硫塔中，所述钛百脱硫塔中固定有稀土催化剂；
(3)进入脱硫段的烟气在酸性条件下经过稀土催化剂催化后，将烟气中的二氧化硫氧化为三氧化硫，同时用水洗涤，洗涤后的水中含有一定浓度的硫酸，去往硫酸浓缩塔进行浓缩提纯后外卖或制为净水剂硫酸铝，脱硫后的烟气进入脱硝塔；
(4)脱硫后的烟气进入脱硝塔后与硝酸复合溶液充分接触，烟气中的NOx的氧化度提高至50％以上后进入脱硝氨化段与氨水反应，将烟气中NOx转化为NH4NO2，再在硝酸转化置换系统中转化置换生成硝酸铵，经过钝化操作后转为尿素硝酸铵溶液肥料；
(5)经过脱硝后的烟气经过水洗段洗涤后，由烟筒外排至大气中；水洗后的水溶液回到脱硝氨化塔做为补充水使用。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的烟气调质脱黏装置为脉冲清灰装置。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述烟气进入降温塔后，采用多层雾状水进行降温。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(3)中稀土催化剂选用Ce的氧化物或Sc的氧化物中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(4)中硝酸转化置换系统包括亚硝酸铵转化器，所述亚硝酸铵转化器连接有硝酸配制槽和鼓风机，所述亚硝酸铵转化器的底部安装有排出管，所述排出管连接至硝酸铵储槽。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(4)中钝化操作的方法如下：将硝酸转化置换系统中生成的硝酸铵与尿素、水按比例混合后，经过多效蒸发浓缩，制成尿素硝酸铵溶液，其中硝酸铵、尿素和水的质量百分比为47:37:16。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(4)中硝酸复合溶液中含有5％–20％的硝酸及10-50％硫酸，其他为水。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘工艺，其特征在于：所述步骤(5)中水洗段洗涤后的烟气由烟筒外排至大气中先通过高效机械除雾器去除烟气中的水雾和水滴。
9.一种玻璃炉窑的脱硫脱硝除尘装置，包括玻璃炉窑，其特征在于：所述玻璃炉窑从下到上依次设置有相通的降温深度除尘段、脱硫段、脱硝氧化段、脱硝氨化段、氨逃逸捕集段和水洗段，所述脱硫段侧壁下端通过过滤器与蒸馏塔相侧壁连接，所述蒸馏塔上端与收集槽相连接，所述蒸馏塔下端通过配制槽与脱硫段侧壁上端相连接；所述脱硝氧化段侧壁下端通过第一循环槽与脱硝氧化段侧壁上端相连接；所述脱硝氨化段侧壁下端通过第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁下端相连接，所述脱硝氨化段侧壁上端分别于氨水槽和第二循环槽相连接；所述第二循环槽与氨逃逸捕集段侧壁上端相连接；所述水洗段侧壁下端连接有出水管，水洗段侧壁上端连接有进水管。
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