CN109224808A - 一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备以及净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，包括通过管路顺序连接的调质蒸发塔、电捕焦油器、引风机、臭氧脱硝装置、脱硫脱硝除氟塔、湿式电除雾器以及脱白装置；所述调质蒸发塔通过进气烟管与焙烧炉的出烟口连接；所述脱白装置连接有排放烟囱。本发明设置有调质蒸发塔、电捕焦油器、臭氧脱硝装置、脱硫脱硝除氟塔、湿式电除雾器以及脱白装置，实现了对于焙烧烟气的综合治理，使得烟气的排放指标远远的优于国家标准。

Description

一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备以及净化方法

技术领域

本发明涉及焙烧烟气净化技术领域，尤其涉及一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备以及净化方法。

背景技术

碳素厂焙烧炉产生的烟气含有大量的硫化物、氟化物、焦油、粉尘、NO、苯并芘等有害物质，这些物质对动植物、人体都会产生严重的危害，特别是酸性气体SO₂、NOx及HF具有高度的腐蚀性，其中的多类致癌物苯并芘危害更大，目前对碳素焙烧烟气的处理大多采用电捕焦油除尘技术以及袋式除尘器进行处理，无法达到现有国家环保部门对于企业的标准要求。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处，提供一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，包括通过管路顺序连接的调质蒸发塔、电捕焦油器、引风机、臭氧脱硝装置、脱硫脱硝除氟塔、湿式电除雾器以及脱白装置；

所述调质蒸发塔通过进气烟管与焙烧炉的出烟口连接；

所述脱白装置连接有排放烟囱。

进一步，所述调质蒸发塔的下部设置有进口，所述进气烟管1连接在进口处，所述调质蒸发塔的顶端与所述电捕焦油器连接；

所述调质蒸发塔的中部设置有喷淋装置，喷淋装置连接有调质集水池，所述调质蒸发塔的底部设置有蓄水部，蓄水部的上方设置有折流结构。

进一步，所述脱硫脱硝除氟塔的底部设置有进口，脱硫脱硝除氟塔的顶部设置有出口，脱硫脱硝除氟塔的底部设置有循环浆液，脱硫脱硝除氟塔的中部设置有浆液喷淋装置，浆液喷淋装置通过循环管路与所述循环浆液连通，所述循环浆液还连接有浆液供给装置。

进一步，所述浆液供给装置包括顺序连接的石灰仓、称重装置以及石灰溶解池，石灰溶解池通过补水管路连接有工艺水箱，石灰溶解池通过浆液供给管路与脱硫脱硝除氟塔的底部的连接。

进一步，所述循环浆液的一侧连接有地坑，地坑连接有事故水箱；所述循环浆液的另一侧连接有真空皮带机，真空皮带机与所述调质集水池连接，真空皮带机的下方设置有收集装置。

进一步，所述湿式电除雾器设置在所述脱硫脱硝除氟塔的顶部。

进一步，所述脱白装置包括壳体，壳体的底部设置有冷却水，壳体的中部设置有冷却喷淋装置，冷却喷淋装置通过冷却水循环管路与所述冷却水连通，壳体的顶端设置有所述排放烟囱。

进一步，所述冷却喷淋装置与排放烟囱之间设置有热交换器，热交换器连接有蒸汽发生器。

一种利用上述的碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备进行净化的净化方法，包括如下步骤：

(1)调质蒸发工序：

从焙烧炉出来的烟气由调质蒸发塔的进口进入，首先通过折流结构，在折流结构中折流的时候，高速烟气冲击、接触底部的蓄水部，使得烟气中的大颗粒粉尘直接被水捕集，然后废气由下至上的在调质蒸发塔中流动，喷淋装置对废气进行降温、增湿，形成少量的废水，由于热交换作用，废水被蒸发，混合的废气由调质蒸发塔的出口排出；

(2)电捕焦油工序：

电捕焦油器对废气中的焦油、粉尘进行捕集；

(3)臭氧脱硝工序：

臭氧脱硝装置利用臭氧的强氧化性将不易溶于水的低价态氮氧化合物强制氧化成易溶于水的高价态氮氧化合物：

(4)脱硫脱硝除氟工序：

烟气从脱硫脱硝除氟塔的底部进入，在废气的上升过程中，烟气中的硫化物、氮化物以及氟化物与浆液喷淋装置喷出的浆液接触，反应生成石膏、硝酸钙、氟化钙；

(5)湿式电除雾工序：

上一工序处理后的烟气中夹带有部分石膏、石灰石等微量粉尘以及水汽，湿式电除雾器起到去除细微颗粒与雾滴的作用；

(6)脱白工序：

上一工序处理后的烟气温度降至45-55℃，此时的烟气通常是饱和湿烟气，通过冷却喷淋装置对饱和湿烟气进行降温，降温后烟气冷凝出一部分水分并且烟气仍处于饱和状态，随后利用热交换器对饱和烟气进行升温，将饱和烟气转变为不饱和烟气，避免产生白雾。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明设置有调质蒸发塔、电捕焦油器、臭氧脱硝装置、脱硫脱硝除氟塔、湿式电除雾器以及脱白装置，实现了对于焙烧烟气的综合治理，使得烟气的排放指标远远的优于国家标准。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例调质蒸发塔结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图；

图4为本发明实施例脱白装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-4所示，本实施例所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，包括通过管路顺序连接的调质蒸发塔10、电捕焦油器20、引风机30、臭氧脱硝装置40、脱硫脱硝除氟塔50、湿式电除雾器60以及脱白装置70；调质蒸发塔10通过进气烟管1与焙烧炉的出烟口连接，进气烟管1上设置有阻火器3；脱白装置70连接有排放烟囱2。

调质蒸发塔10的下部设置有进口，进气烟管1连接在进口处，调质蒸发塔10的顶端与电捕焦油器20连接；调质蒸发塔10的中部设置有喷淋装置11，在本实施例中，喷淋装置11为雾化喷枪，喷淋装置11连接有调质集水池12，调质蒸发塔10的底部设置有蓄水部13，蓄水部13的上方设置有折流结构14，调质蒸发塔10的底端还设置有排灰口15，排出的污染物收集后集中进行处理。

干式电捕焦油器为现有技术，如在公开号为“CN105195008A”的发明专利说明书中有公开，故在此不对其结构在做进一步赘述，其实现了对废气中的焦油、粉尘进行捕集，起到除杂的作用。

臭氧脱硝装置为现有技术中常用的设备，如在公开号为“CN207356882U”的发明专利中有公开，其作用在于提供臭氧，通过臭氧将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高价态氮氧化合物，便于后续的工艺处理。

脱硫脱硝除氟塔50的底部设置有进口，脱硫脱硝除氟塔50的顶部设置有出口，脱硫脱硝除氟塔50的底部设置有循环浆液51，脱硫脱硝除氟塔50的中部设置有浆液喷淋装置52，浆液喷淋装置52通过循环管路53与循环浆液51连通，循环管路53上的泵将循环浆液51通过循环管路53输送至浆液喷淋装置52，浆液喷淋装置52将浆液向下进行喷淋，进而对上升的烟气进行处理，循环浆液51还连接有浆液供给装置；浆液供给装置包括顺序连接的石灰仓54、称重装置55以及石灰溶解池56，石灰溶解池56通过补水管路81连接有工艺水箱4，石灰溶解池56通过浆液供给管路82与脱硫脱硝除氟塔50的底部的连接，浆液供给装置的工作原理为：将石灰仓54中的脱硫脱硝除氟剂(石灰石或电石渣等)放落至称重装置55上，待得到所需重量的脱硫脱硝除氟剂之后，关闭石灰仓54的出口，然后将称好的脱硫脱硝除氟剂运送至石灰溶解池56中，工艺水箱4通过补水管路81对石灰溶解池56进行供水，直到达到预设的水量，然后关闭补水管路81，将石灰溶解池56中的脱硫脱硝除氟剂与水进行搅拌均匀，然后通过浆液供给管路82将制作好的浆液输送至脱硫脱硝除氟塔50，完成浆料的供给。

循环浆液51的内部设置有搅拌装置511，循环浆液51所对应的脱硫脱硝除氟塔50的侧壁上设置有氧化风机512，搅拌装置511的设置是为了避免发生浆液沉淀，氧化风机512用于向循环浆液51中输送空气(氧气)，以利于相关的化学反应的进行。

循环浆液51的一侧通过第一排出管路83连接有地坑57，地坑57通过第二排出管路84连接有事故水箱58，地坑57用于脱硫脱硝除氟塔50在检修的时候排空塔内的循环浆液，事故水箱58用于临时的储存循环浆液；循环浆液51的另一侧通过第三排出管路85连接有真空皮带机59，真空皮带机59与调质集水池12连接，真空皮带机59的下方设置有收集装置510，在运行一段时间之后，脱硫脱硝除氟塔50内部由于一系列的反应会堆积石膏(副产品)，将带有液体的石膏通过第三排出管路85运动至真空皮带机59上，进行固液的分离，其中液体通过调质水补给管路86流向调质集水池12中，供调质蒸发塔10的喷淋装置11使用，实现了系统的自给自足，提高了资源的利用率，而固体被分离后，进入到收集装置510中，可供用于填路、制砖等，实现二次利用。

第三排出管路85通过第四排出管路87与事故水箱58连接。

其中，真空皮带机59为本领域内常用固液分离设备。

湿式电除雾器60设置在脱硫脱硝除氟塔50的顶部，湿式电除雾器60为本领域内常用的设备，如在公开号为“CN203830149U”公开了相对的结构，在此不再赘述，其工作原理为：烟气通过高压电场，高压电场使烟气中的烟尘和雾滴带电，形成带电离子，带电离子向相反电荷的电极运动，带电离子到达电极后进行放电，形成中性尘、雾颗粒，沉积于电极上凝集、降落而被除去。

优选的，在脱硫脱硝除氟塔50于湿式电除雾器60各自的上方分别设置有冲洗装置，冲洗装置通过冲洗管路与工艺水箱4连接，定期的清洗，保证正常的净化效果。

脱白装置70包括壳体71，壳体71的底部设置有冷却水72，壳体71的中部设置有冷却喷淋装置73，冷却喷淋装置73通过冷却水循环管路74与冷却水72连通，壳体71的顶端设置有排放烟囱2。

冷却喷淋装置73与排放烟囱2之间设置有热交换器75，热交换器75连接有蒸汽发生器76，蒸汽发生器76将热蒸汽通入到热交换器75中，热交换器75将烟气进行升温，以满足工艺要求。

一种利用上述的碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备进行净化的净化方法，包括如下步骤：

(1)调质蒸发工序：

从焙烧炉出来的烟气由调质蒸发塔10的进口进入，首先通过折流结构14，在折流结构14中折流的时候，高速烟气冲击、接触底部的蓄水部13，使得烟气中的大颗粒粉尘直接被水捕集，然后废气由下至上的在调质蒸发塔10中流动，喷淋装置11对废气进行降温、增湿，形成少量的废水，由于热交换作用，废水被蒸发，混合的废气由调质蒸发塔10的出口排出，将出口温度控制在80-90℃，烟气截面流速控制在1.5-2.5m/s；

(2)电捕焦油工序：

电捕焦油器20对废气中的焦油、粉尘进行捕集，在本实施例中，电捕焦油器20为干式电捕焦油器，其电场风速控制在0.4-0.8m/s，电场强度控制在8-12m。

(3)臭氧脱硝工序：

臭氧脱硝装置利用臭氧的强氧化性将不易溶于水的低价态氮氧化合物强制氧化成易溶于水的高价态氮氧化合物，具体的原理为：烟气中NO_X的主要组成是NO(占95％)，NO难溶于水，而高价态的NO₂、N₂O₅等可溶于水生成HNO₂和HNO₃，溶解能力大大增强，从而可与后期的SO2同时在脱硫塔内吸收，达到同时脱硫脱硝的目的，臭氧作为一种清洁的强氧化剂，可以快速有效地将NO氧化到高价态，O₃的生存周期较长，将少量氧气或空气电离后产生O₃，然后送进烟气中，可明显降低能耗，目前利用臭氧进行脱硫脱硝在国内外已有工程应用实例，臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理，O₃与NO_X之间具体的化学反应机理。

低温条件下，O₃与NO之间的关键反应如下：

NO+O₃→NO₂+O₂ (1)

NO₂+O₃→NO₃+O₂ (2)

NO₃+NO₂→N₂O₅ (3)

NO+O+M→NO₂+M (4)

NO₂+O→NO₃ (5)

通过上述反应，将NO氧化成高价态氮氧化合物，进而便于后续工艺的进行，O₃与NO摩尔比控制为为1-2.5∶1。

(4)脱硫脱硝除氟工序：

烟气从脱硫脱硝除氟塔50的底部进入，在废气的上升过程中，烟气中的硫化物、氮化物以及氟化物与浆液喷淋装置52喷出的碱性浆液接触，反应生成石膏、硝酸钙、氟化钙，具体的工作原理为：(1)烟气中的SO2、HF、N₂O₂溶解于水，生成亚硫酸并离解成H⁺、HSO₃ ^-离子；②烟气中的氧和氧化风机512送入的空气中的氧将溶液中HSO₃ ^2-氧化成SO₄ ^2-；③吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液中离解出Ca²⁺；④在吸收塔内，溶液中的SO₄ ^2-、Ca²⁺及水反应生成石膏(CaSO₄·2H₂O)，化学反应式分别如下：

①SO₂+H₂O→H₂SO₃→H⁺+HSO^3-

②H⁺+HSO₃-+1/2O₂→2H⁺+SO4^2-

③CaCO₃+2H++H₂O→Ca²⁺+2H₂O+CO₂↑

④Ca²⁺+SO₄ ^2-+2H₂O→CaSO₄·2H₂O

⑤Ca²⁺+F^-→CaF₂↓

由于浆液循环量大和氧化空气的送入，脱硫脱硝除氟塔50下部浆池中的HSO^3-或亚硫酸盐几乎全部被氧化为硫酸根或硫酸盐，最后在CaSO₄达到一定过饱和度后，结晶形成石膏CaSO₄·2H₂O，石膏可进行二次利用，具体的使用方法在上述的描述中有所记载。

脱硫脱硝除氟塔50中的PH值控制在5-6，截面流速为3-3.5m/s，液气比为8-15L/m³。

(5)湿式电除雾工序：

上一工序处理后的烟气中夹带有部分石膏、石灰石等微量粉尘以及水汽，湿式电除雾器60起到去除细微颗粒与雾滴的作用，试试电除雾器60的电场有效长度为不小于6m，电场风速不大于1.85m/s，电场停留时间不小于3s，定期的进行冲洗。

(6)脱白工序：

上一工序处理后的烟气温度降至45-55℃，此时的烟气通常是饱和湿烟气，烟气中含有大量的水蒸气，水蒸气中含有溶解性盐、SO3、凝胶粉尘、微尘等(都是雾霾的主要成分)，如果烟气由烟囱直接排出，进入温度较低的环境空气中，由于环境空气的饱和湿度比较低，在烟气温度降低过程中，烟气中的水蒸汽会凝结形成的湿烟羽造成视觉污染，通过冷却喷淋装置73对饱和湿烟气进行降温，降温后烟气冷凝出一部分水分并且烟气仍处于饱和状态，随后利用热交换器75对饱和烟气进行升温，升温至70℃时，将饱和烟气转变为不饱和烟气，烟气在空气中完全扩散时仍处在未饱和状态，尾气排放满足白羽消失的条件。

在脱白工序中，脱白装置进口烟气温度：≤55℃；降温冷凝系统出口温度：≤大气环境温度+5℃；升温系统出口温度：≥70℃。

最终烟气排放指标可达到以下要求：

二氧化硫 ＜10mg/Nm³(国家标准＜100mg/Nm³)

粉尘 ＜5mg/Nm³(国家标准＜10mg/Nm³)

沥青烟 ＜5mg/Nm³(国家标准＜20mg/Nm³)

氮氧化物 ＜30mg/Nm³(国家标准＜100mg/Nm³)

氟化物 ＜3mg/Nm³(国家标准＜3mg/Nm3)

由此可见，经过本发明处理的烟气，明显的优于国家标准，具有良好的治理效果。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，包括通过管路顺序连接的调质蒸发塔、电捕焦油器、引风机、臭氧脱硝装置、脱硫脱硝除氟塔、湿式电除雾器以及脱白装置；

所述调质蒸发塔通过进气烟管与焙烧炉的出烟口连接；

所述脱白装置连接有排放烟囱。

2.根据权利要求1所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述调质蒸发塔的下部设置有进口，所述进气烟管连接在进口处，所述调质蒸发塔的顶端与所述电捕焦油器连接；

所述调质蒸发塔的中部设置有喷淋装置，喷淋装置连接有调质集水池，所述调质蒸发塔的底部设置有蓄水部，蓄水部的上方设置有折流结构。

3.根据权利要求2所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述脱硫脱硝除氟塔的底部设置有进口，脱硫脱硝除氟塔的顶部设置有出口，脱硫脱硝除氟塔的底部设置有循环浆液，脱硫脱硝除氟塔的中部设置有浆液喷淋装置，浆液喷淋装置通过循环管路与所述循环浆液连通，所述循环浆液还连接有浆液供给装置。

4.根据权利要求3所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述浆液供给装置包括顺序连接的石灰仓、称重装置以及石灰溶解池，石灰溶解池通过补水管路连接有工艺水箱，石灰溶解池通过浆液供给管路与脱硫脱硝除氟塔的底部的连接。

5.根据权利要求4所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述循环浆液的一侧连接有地坑，地坑连接有事故水箱；所述循环浆液的另一侧连接有真空皮带机，真空皮带机与所述调质集水池连接，真空皮带机的下方设置有收集装置。

6.根据权利要求5所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述湿式电除雾器设置在所述脱硫脱硝除氟塔的顶部。

7.根据权利要求6所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述脱白装置包括壳体，壳体的底部设置有冷却水，壳体的中部设置有冷却喷淋装置，冷却喷淋装置通过冷却水循环管路与所述冷却水连通，壳体的顶端设置有所述排放烟囱。

8.根据权利要求7所述的一种碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备，其特征在于，所述冷却喷淋装置与排放烟囱之间设置有热交换器，热交换器连接有蒸汽发生器。

9.一种利用权利要求8所述的碳素焙烧炉烟气超洁净排放净化设备进行净化的净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)调质蒸发工序：

从焙烧炉出来的烟气由调质蒸发塔的进口进入，首先通过折流结构，在折流结构中折流的时候，高速烟气冲击、接触底部的蓄水部，使得烟气中的大颗粒粉尘直接被水捕集，然后废气由下至上的在调质蒸发塔中流动，喷淋装置对废气进行降温、增湿，形成少量的废水，由于热交换作用，废水被蒸发，混合的废气由调质蒸发塔的出口排出；

(2)电捕焦油工序：

电捕焦油器对废气中的焦油、粉尘进行捕集；

(3)臭氧脱硝工序：

臭氧脱硝装置利用臭氧的强氧化性将不易溶于水的低价态氮氧化合物强制氧化成易溶于水的高价态氮氧化合物：

(4)脱硫脱硝除氟工序：

烟气从脱硫脱硝除氟塔的底部进入，在废气的上升过程中，烟气中的硫化物、氮化物以及氟化物与浆液喷淋装置喷出的浆液接触，反应生成石膏、硝酸钙、氟化钙；

(5)湿式电除雾工序：

上一工序处理后的烟气中夹带有部分石膏、石灰石等微量粉尘以及水汽，湿式电除雾器起到去除细微颗粒与雾滴的作用；

(6)脱白工序：

上一工序处理后的烟气温度降至45-55℃，此时的烟气通常是饱和湿烟气，通过冷却喷淋装置对饱和湿烟气进行降温，降温后烟气冷凝出一部分水分并且烟气仍处于饱和状态，随后利用热交换器对饱和烟气进行升温，将饱和烟气转变为不饱和烟气，避免产生白雾。