CN106823729A - 一种低成本的高效脱硫脱硝方法及系统 - Google Patents

一种低成本的高效脱硫脱硝方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本的高效脱硫脱硝方法及系统，用于为烟气脱硫脱硝，包括以下步骤：S1、收集废气；S2、将蒸汽通入射流器喷嘴，射流器的吸入室通入所述废气，同时向吸入室通入氧气和臭氧；S3、将混合后的气体通入温差动力机，为温差动力机提供动力；S4、将混合气体冷凝，收集冷凝以后的硝酸和硫酸；S5、将剩余气体排出。本发明可以方便的将钢厂废气中的一氧化氮和二氧化硫化学反应成硫酸或硝酸，降低了废气中的氮和硫，并且能够同时利用蒸汽中的预热，提高了能量利用率，减少了设备数量和成本。

Description

一种低成本的高效脱硫脱硝方法及系统
技术领域
本发明涉及热回收技术领域，更具体地说，特别涉及一种低成本的高效脱硫脱硝方法及系统。
背景技术
煤、垃圾、生物质等的气化在我国能源战略中占有极为重要的地位；煤、垃圾、生物质等的清洁和高效利用对国民经济发展，解决大气污染，意义重大；目前煤，垃圾，生物质等的利用依然沿用传统方式焚烧，效率低，污染重，已成鸡肋；现在煤、垃圾、生物质等的气化设备；熔融床炼铁的设备价格昂贵；许多炼铁高炉又面临淘汰；现有技术中的脱硫脱硝塔结构复杂，成本高。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种低成本的高效脱硫脱硝方法，该方法通过高压蒸汽作为动力源，混合氧气、臭氧和废气，高温废气中的二氧化硫和一氧化氮最终反应成硝酸和硫酸收集，余气排出，结构简单，成本低，降低废气中的硫和硝。
本发明的第二目的在于提供一种低成本的高效脱硫脱硝系统。
为了达到本发明的第一目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低成本的高效脱硫脱硝方法，用于为烟气脱硫脱硝，包括以下步骤：
S1、收集废气；
S2、将蒸汽通入射流器喷嘴，射流器的吸入室通入所述废气，同时向吸入室通入氧气和臭氧；
S3、将混合后的气体通入温差动力机，为温差动力机提供动力；
S4、将混合气体冷凝，收集冷凝以后的硝酸和硫酸；
S5、将剩余气体排出。
进一步地，所述步骤S1中的废气是钢厂炼铁或炼钢排出的废气。
进一步地，所述步骤S2中还对废气中的二氧化硫和一氧化氮浓度进行检测，然后根据比例通入氧气和废气。
进一步地，所述步骤S4中收集的硫酸和硝酸处理炼钢或炼铁后的废渣。
进一步地，所述步骤S5之后还对剩余气体进行加热后排出。
为了实现本发明的第二目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低成本的高效脱硫脱硝系统，包括混合氧化装置，所述混合氧化装置包括射流器，所述射流器的喷嘴与蒸汽管道连通，所述射流器的吸入室分别与输氧管道、烟气管道连通，所述射流器的出口连接温差动力机的蒸汽进口，所述温差动力机的出气口与冷凝器的进口连接。
进一步地，所述冷凝器通过加热装置后与废气排气管连通，所述烟气管道中还安装有除尘吸附装置。
进一步地，所述输氧管道中安装有第一流量控制阀，所述烟气管道中安装有第二流量控制阀、二氧化硫浓度检测模块和一氧化氮浓度检测模块，所述第一流量控制阀、第二流量控制阀、二氧化硫浓度检测模块、一氧化氮浓度检测模块均与控制模块连接，所述控制模块还与计算模块连接。
进一步地，所述温差动力机和冷凝器之间还安装有热交换模块，所述输氧管道通过所述热交换模块与废气换热。
进一步地，所述温差动力机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机或透平机。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过将高温高压蒸汽通过射流器的喷嘴，然后将废气通入吸入室，将氧气和臭氧通入吸入室，氧气、臭氧和废气混合反应生成二氧化氮和三氧化硫，然后通过温差动力机，温差动力机用于吸收高温高压蒸汽中的余热对外部做功，然后将混合气体降温，蒸汽液化成水滴与二氧化氮和三氧化硫混合生成硫酸和硝酸溶于水以后收集，而剩下的废气排出。通过该装置可以方便的将钢厂废气中的一氧化氮和二氧化硫化学反应成硫酸或硝酸，降低了废气中的氮和硫，并且能够同时利用蒸汽中的预热，提高了能量利用率，减少了设备数量和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述低成本的高效脱硫脱硝方法的方法流程图。
图2是本发明低成本的高效脱硫脱硝系统的结构示意图。
图3是本发明低成本的高效脱硫脱硝系统的控制原理图。
附图标记说明：1、混合氧化装置，2、蒸汽管道，3、输氧管道，4、烟气管道，5、温差动力机，6、冷凝器，7、加热装置，8、除尘吸附装置，9、第一流量控制阀，10、第二流量控制阀，11、射流器，12、喷嘴，13、吸入室，14、二氧化硫浓度检测模块，15、一氧化氮浓度检测模块，16、控制模块，17、计算模块,18、热交换模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选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。
参阅图1所示，本发明提供一种低成本的高效脱硫脱硝方法，用于为烟气脱硫脱硝，包括以下步骤：
S1、收集废气；该废气可以是钢厂或炼钢排出的废气，也可以是其他化工厂排出的含有二氧化硫和一氧化氮的废气。
S2、将蒸汽通入射流器喷嘴，射流器的吸入室通入废气，同时向吸入室通入氧气和臭氧；
S3、将混合后的气体通入温差动力机，为温差动力机提供动力；
S4、将混合气体冷凝，收集冷凝以后的硝酸和硫酸；
S5、将剩余气体排出。
用射流器将蒸汽、废气、氧气和臭氧混合，使废气在高温高压条件下将烟气中的一氧化氮、二氧化硫氧化为二氧化氮、三氧化硫。
2SO2+O2＝＝＝2SO3
2NO+O2＝＝＝2NO2
2NO2+O3＝＝＝N2O5+O2
然后通过温差动力机，温差动力机用于吸收高温高压蒸汽中的余热对外部做功，然后将混合气体降温，蒸汽液化成水滴与二氧化氮和三氧化硫混合生成硫酸和硝酸溶于水以后收集。
SO3+H2O＝＝＝H2SO4
3NO2+H2O＝＝＝2HNO3+NO
N2O5+H2O＝＝＝2HNO3
而剩下的废气排出。通过该装置可以方便的将钢厂废气中的一氧化氮和二氧化硫化学反应成硫酸或硝酸，降低了废气中的氮和硫，并且能够同时利用蒸汽中的预热，提高了能量利用率，减少了设备数量和成本。
优选的，步骤S2中还对废气中的二氧化硫和一氧化氮浓度进行检测，然后根据比例通入氧气和废气，一般氧气通入量要比实际需要量略多。从而能够保证废气中的二氧化硫或一氧化氮能够尽量反应完全，并且也不会浪费过多的氧气。
步骤S4中收集的硫酸和硝酸处理炼钢或炼铁后的废渣。炼钢或炼铁之后的废渣主要成份是FeO、Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3等，加入硫酸和硝酸以后反应，生成的一些化合物可以作为建筑材料的基料，提高了废渣的利用率，降低企业成本。步骤S5之后还对剩余气体进行加热后排出。
参阅图2所示，本发明还提供一种低成本的高效脱硫脱硝系统，包括混合氧化装置1，混合氧化装置1包括射流器11，射流器11的喷嘴12与蒸汽管道2连通，射流器11的吸入室13分别与输氧管道3、烟气管道4连通，所述射流器11的出口连接温差动力机15的蒸汽进口，所述温差动力机15的出气口与冷凝器6的进口连接。将高温高压蒸汽通入射流器11，钢厂产生的含硫氧化物、含硝氧化物的废气，通入射流器的吸入室13，同时将氧气和臭氧通入吸入室13，氧气、臭氧、一氧化氮、二氧化硫共同混合反应，生成二氧化氮、五氧化二氮、三氧化硫，然后混合高温高压蒸汽一起通入温差动力机5，温差动力机5吸收蒸汽中的余热，可以用于钢厂中的冷轧、连铸等动力。
在本实施例中，冷凝器6通过加热装置7后与废气排气管连通，烟气管道4中还安装有除尘吸附装置8。通过将废气通过除尘吸附装置8，将废气中的灰尘颗粒去除，能够有效防止颗粒进入温差动力机5，防止对机器造成损坏。
参阅图3所示，输氧管道3中安装有第一流量控制阀9，烟气管道4中安装有第二流量控制阀10、二氧化硫浓度检测模块14和一氧化氮浓度检测模块15，第一流量控制阀9、第二流量控制阀10、二氧化硫浓度检测模块14、一氧化氮浓度检测模块15均与控制模块16连接，控制模块16还与计算模块17连接。对废气中的二氧化硫和一氧化氮浓度进行检测，然后根据比例通入氧气和废气，一般氧气通入量要比实际需要量略多。从而能够保证废气中的二氧化硫或一氧化氮能够尽量反应完全，并且也不会浪费过多的氧气。
温差动力机5和冷凝器6之间还安装有热交换模块18，输氧管道3通过热交换模块18与废气换热。由于氧气在通入射流器11之前温度较低，而且通过温差动力机5之后的蒸汽温度也较高，所以可以将蒸汽通过热交换模块18加热氧气，提高能量利用效率。
温差动力机5为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机或透平机。方便将蒸汽热能转化为钢厂使用的机械能。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低成本的高效脱硫脱硝方法，用于为烟气脱硫脱硝，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集废气；
S2、将蒸汽通入射流器喷嘴，射流器的吸入室通入所述废气，同时向吸入室通入氧气和臭氧；
S3、将混合后的气体通入温差动力机，为温差动力机提供动力；
S4、将混合气体冷凝，收集冷凝以后的硝酸和硫酸；
S5、将剩余气体排出。
2.根据权利要求1所述的低成本的高效脱硫脱硝方法，其特征在于：所述步骤S1中的废气是钢厂炼铁或炼钢排出的废气。
3.根据权利要求1所述的低成本的高效脱硫脱硝方法，其特征在于：所述步骤S2中还对废气中的二氧化硫和一氧化氮浓度进行检测，然后根据比例通入氧气和废气。
4.根据权利要求2所述的低成本的高效脱硫脱硝方法，其特征在于：所述步骤S4中收集的硫酸和硝酸处理炼钢或炼铁后的废渣。
5.根据权利要求1所述的低成本的高效脱硫脱硝方法，其特征在于：所述步骤S5之后还对剩余气体进行加热后排出。
6.一种低成本的高效脱硫脱硝系统，其特征在于：包括混合氧化装置，所述混合氧化装置包括射流器，所述射流器的喷嘴与蒸汽管道连通，所述射流器的吸入室分别与输氧管道、烟气管道连通，所述射流器的出口连接温差动力机的蒸汽进口，所述温差动力机的出气口与冷凝器的进口连接。
7.根据权利要求6所述的低成本的高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述冷凝器通过加热装置后与废气排气管连通，所述烟气管道中还安装有除尘吸附装置。
8.根据权利要求6所述的低成本的高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述输氧管道中安装有第一流量控制阀，所述烟气管道中安装有第二流量控制阀、二氧化硫浓度检测模块和一氧化氮浓度检测模块，所述第一流量控制阀、第二流量控制阀、二氧化硫浓度检测模块、一氧化氮浓度检测模块均与控制模块连接，所述控制模块还与计算模块连接。
9.根据权利要求8所述的低成本的高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述温差动力机和冷凝器之间还安装有热交换模块，所述输氧管道通过所述热交换模块与废气换热。
10.根据权利要求9所述的低成本的高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述温差动力机为螺杆膨胀机、涡轮膨胀机或透平机。
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