CN112295349A - 一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于镍铁合金冶炼窑炉烟气利用和净化处理方法领域，即一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，将镍铁合金冶炼过程中窑炉产生的烟气进行合理利用，同时对烟气进行净化，达到国家烟气超低排放要求的一种先进的方法。其步骤如下：烟气混风调配及除尘→一级旋风除尘器→脱硝系统→干燥窑→二级旋风除尘器→干式电除尘器→脱硫系统→湿式电除尘器。可综合实现烟气的除尘、脱硝、脱硫净化功能，最终可实现含尘量＜10mg/m³、含SO2量＜35mg/m³、含NOX量＜50mg/m³，并在烟气排放指标上远低于目前国家规定的超低排放标准。
Description
技术领域
本发明属于镍铁合金冶炼窑炉烟气利用和净化处理方法领域，即一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，将镍铁合金冶炼过程中窑炉产生的烟气进行合理利用，同时对烟气进行净化，达到国家烟气超低排放要求的一种先进的方法。
背景技术
在现有技术中，首先，国内很多建成并运行的镍铁合金生产线，随着国家对烟气排放标准的不断升级和提高，许多企业在窑炉烟气的净化治理上面临环保指标要求的限制，造成生产企业必须增设高成本的治理设备，或有在原有工艺基础上进行改造的，有的甚至直接停产关闭。
一般现有的镍铁生产线窑炉烟气治理系统，在工艺设计上只考虑了烟气粉尘含量和烟气SO2含量的处理工艺，因后期国家对烟气含NOX的排放也进行了要求，所以造成很多企业为符合要求，增设脱硝系统，在原有工艺上进行改造，但受原有工艺设计流程和脱销工艺配合技术上的不足，以及原有场地的限制，改造后效果不是很理想，出现脱硝温度低、催化剂失效、烟气排放无法达到超低排放标准等问题。
其次，很多镍铁合金冶炼企业，对电炉和回转窑烟气的热能利用上存在工艺利用不足问题，有高温烟气直接排放的；有为了保证袋式除尘器工作温度增设烟气冷却器的；好一点的利用高温烟气进行烘干物料的，但烘干后的烟气由于温度低，又面临无法进行经济脱硝处理，如果要脱硝，还要对烟气进行二次加热，浪费能源的同时增加企业运行成本。所以很多企业都没有合理、有效的利用好高温烟气，造成能源浪费。
还有，随着国家烟气排放环保指标的升级，很多企业原有烟气处理工艺，已经无法满足要求，所以目前在建和备建工程必须长远考虑烟气处理工艺和设备能力，按国家目前对一般地区的烟气超低排放指标（含尘量＜15mg/m³、含SO2量＜50mg/m³、含NOX量＜100mg/m³）都需要在此基础上进行预留能力。
因此，如何能够有效的利用好烟气的热能，同时达到企业对烟气超低排放的要求，在方法上是很多设计单位和企业面临的一项重要的难题。
发明内容
本发明目的是解决上述不足而提供一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，解决了镍铁合金冶炼过程中窑炉产生的烟气热能利用和烟气净化处理，实现超低排放的问题，同时形成一套有益的烟气利用和处理方法。
本发明技术解决方案是：一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，其特征在于步骤如下：
（1）烟气一次混风调配及除尘
是将电炉烟气和回转窑烟气进行混合，并通过掺冷风和热风炉补热的方式进行烟气温度调和，以此保证进入脱硝系统的烟气温度在320-410℃内，同时在烟气混合后进入脱硝系统前，利用旋风除尘器对烟气进行降尘处理。
（2）脱硝系统
脱硝系统设置在混风系统至干燥窑入口之间位置。脱硝后烟气温度仍然能够维持在380-400℃，可直接进入系统干燥窑内进行物料的烘干处理，实现烟气二次利用。
（3）脱硫系统
烘干后烟气进行除尘和脱硫处理。脱硫系统设置在系统干、湿静电除尘器之间，脱硫塔与湿式电除尘器采用上下一体式安装模式，有效的将烟气中的SO2降到排放标准值。
（4）烟气除尘系统
采用干、湿式静电除尘器结合的除尘方式。湿式静电除尘器设置在脱硫反应器上部。
在步骤（3）烘干后设置二级旋风除尘器。
此项方法主要由烟气混风技术mixed flue gas、烟气除尘技术EP、烟气脱硝技术SCR、烟气脱硫技术FGD组成一套镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放工艺，简称MESF技术。
关键技术在于：烟气和合理调配和利用；有效的结合脱硝系统，解决脱硝运行温度和灰尘对脱硝系统的影响，保证脱硝正常稳定的运行；脱硫塔与湿式电除尘器的结构一体式结合，有效利用建设空间；干湿电除尘器的联合烟气除尘处理，可将最终烟气排放指标控制在＜10mg/m³以下。
本项目主要突出的是有效的利用目前现有的除尘、脱硝、脱硫技术和设备，形成一套先进的生产烟气利用和处理工艺，关键在于如何贯穿设计工艺，和解决以往工艺上出现的问题，如何体现烟气的有效利用，同时有效的完成烟气的除尘、脱硝和脱硫，同时在排放指标上相比原有技术效果要好。
本发明的优点是：
1、本发明，可综合实现烟气的除尘、脱硝、脱硫净化功能，最终可实现含尘量＜10mg/m³、含SO2量＜35mg/m³、含NOX量＜50mg/m³，并在烟气排放指标上远低于目前国家规定的超低排放标准（国标要求含尘量＜15mg/m³、含SO2量＜50mg/m³、含NOX量＜100mg/m³）。
2、本发明，系统工艺设计整体性强、工艺路线清晰、贯通性强，可以有效的利用工程建设空间，并便于运行管理和控制。
3、本发明，对电炉及回转窑的烟气进行了合理的利用，不仅实现了烟气经济脱硝功能，同时利用烟气余热进行干燥窑物料的烘干，能源利用上优于其它方法。
4、本发明，实现了烟气调配与脱硝系统的有效结合，保证住了脱硝系统的正常使用性能，优化并解决了以往各企业在脱硝上的催化剂失效和堵塞现象，提高脱硝效率。
5、本发明，采用旋风除尘器、干湿静电除尘结合除尘处理方式，层层进行降尘，最终可实现含尘量＜10mg/m³的烟气排放标准，同时解决了因干燥窑烟气湿度大，难处理的问题。
下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明工艺设计流程图。
具体实施方式
参见图1，一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，其步骤如下：
1、烟气混风调配利用技术
此阶段技术是将矿热炉烟气（通常温度是600-1000℃）和回转窑烟气（通常温度是300-400℃）进行混合，并通过掺冷风和热风炉烟气补热的方式在混风室进行烟气温度调和，以此保证进入脱硝系统的烟气温度在320-410℃内，同时在烟气混合后进入脱硝系统前，利用高效旋风除尘器对烟气进行降尘处理，进一步保证脱硝系统能够正常稳定的工作。
此处设置一级除尘旋风除尘器，是为了混合烟气降尘，将烟气中大颗粒粉尘处理掉，烟气粉尘量控制在10g/m³以内，防止大颗粒粉尘堵塞脱硝催化剂孔洞，以往工艺没有此除尘器，经常发生脱硝催化剂因堵塞，无法工作现象，并造成整体工艺设计失败。本工艺在烟气进入脱硝前经混风室和一级旋风除尘器，两道除尘处理，方能保证粉尘不出现堵塞催化剂。
对于补热，由于电炉工作时烟气温度波动比较大，电炉和回转窑烟气混合温度，有可能偏高或偏低，影响脱硝效果（正常温度380℃），当系统温度低于380℃，需要热风炉进行补热，如果温度高于400℃，需要掺冷风进行降温。温度过高、过低都会影响脱硝效果，甚至导致催化剂失效。
混风室主要作用是将电炉和回转窑烟气进行充分混合，同时起到初步降尘作用。为常规设备。结构形式以矩形箱体为主，上部安装进气管道及控制阀门，底部安装降尘灰斗，侧部安装补热管道和掺冷风阀门，所有阀门的烟气的调配均有在线监测装置和自动化程序进行控制调节。
混风的调和需要根据各路烟气的工况特性，一级每条之路上的流量和阻力平衡计算，并通过远程监控系统对控制阀门及风机进行控制，既要保证高温烟气的能源利用，又要保证混风效果，让系统处于合理经济的运行状态。
2、脱硝系统SCR
脱硝系统设置在混风系统至干燥窑入口之间位置，作用是有效的将烟气中的NOX降到排放标准值，本发明实现＜50mg/m³（国标要求含NOX量＜100mg/m³）。
烟气脱硝系统主要包括氨水存储、供应系统、氨水蒸发系统、氨喷射系统、SCR反应系统、电气、控制系统、保温、油漆防腐、钢构等，不限于此，常规脱硝设备即可。
本套脱硝设备理论设计处理能力可将NOX从600mg/m³处理到＜50mg/m³，并通过实际运行监测达到20mg/m³以下，脱硝催化剂根据烟气特性，采用防堵、防中毒配方，并且经济，为避免粉尘堵塞催化剂，本项目催化剂采用 18 孔催化剂；采用两种吹灰形式，每层催化剂安装四台声波吹灰器，同时安装蒸汽吹灰装置，更有效的保证吹灰效果；喷氨进蒸发器入口风温控制在 280℃减少硫化结晶对催化剂的堵塞。
脱硝系统SCR工艺原理：
选择性催化还原技术（SCR）是通过NH3与NOx进行选择性反应生成N2和H2O。不同的是由于催化剂的存在，从而使反应温度大大降低，从1000℃左右降至350℃左右。
本工艺脱硝后烟气温度仍然能够维持在380-400℃，可直接进入系统干燥窑内进行物料的烘干处理，从能源上对烟气二次利用。烘干后烟气进行除尘和脱硫处理，最终排放。
3、脱硫系统FGD
脱硫系统设置在系统干、湿静电除尘器之间。脱硫塔与湿式电除尘器采用上下一体式安装模式，减少工程占地面积和投资成本。脱硫系统是有效的将烟气中的SO2降到排放标准值，本发明实现＜35mg/m³（国标要求含SO2量＜50mg/m³）。
脱硫系统FGD工艺系统主要由石灰石浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、排空及浆液抛弃系统、石膏脱水系统、工艺水系统、杂用和仪用压缩空气系统等组成。不限于此，常规脱硫设备即可。系统设备照比国内同等产品，在设计上采用了先进的多级高效脱尘脱水装置，在脱硫喷淋层加托盘对烟气的粉尘处理上基础上，可为后期的电除尘减轻80%的除尘效率，从而保证终端的湿电除尘器达到超低排放标准。
脱硫系统FGD系统工艺原理：
CaCO3+2SO2+H2O=Ca(HSO3)2+CO2。
Ca(HSO3)2+O2+CaCO3+3H2O=2CaSO4.2H2O+CO2。
脱硫系统特点在于：
（1）脱硫产生的废水可直接通过废水泵打入电炉冲渣系统，不用单独考虑废水处理系统，减少建设投资和运行成本，同时没有二次污染。
（2）脱硫塔与湿式电除尘器采用上下一体式安装模式，减少工程占地面积和投资成本。
（3）脱硫的副产物石膏，可直接进行销售，经济效益比较高。
4、烟气除尘系统
本部分工艺因工艺烟气温度和湿度条件影响，为达到烟气含尘量的超低排放，采用干、湿静电除尘器结合的除尘方式。组合使用好处是：1、层级除尘，减少各级除尘器的负荷压力，更好的达到除尘效果；2、采用电除尘器主要考虑烟气湿度达到20%以上，既要达到排放标准，又要保证系统正常运行，普通布袋除尘器是不能满足的，所以采用干湿电除尘器组合方式，干电除尘器将烟气粉尘控制在50mg/m³内，在由湿电除尘器处理到10mg/m³以下，其中还有脱硫塔内部除尘机构进行辅助除尘，所以除尘效率才能大幅度提升。在干式静电除尘器之前设置二级旋风除尘器，作用是：将烟气粉尘控制在静电除尘器处理范围内，小于10mg/m³，减轻静静电除尘器工作负荷，保证静电除尘器能够将烟气粉尘处理到50mg/m³内。
干式静电除尘器采用四电场除尘设计，将烟气粉尘量控制在＜50mg/m³范围内进入风机和脱硫系统，从而降低了系统主风机受粉尘磨损的程度，同时减少粉尘对脱硫系统的影响，保证脱硫系统的正常工作。除尘器采用高频电源，除尘效率高达99.75%。
湿式静电除尘器设置在脱硫反应器上部，主要作用是将烟气粉尘量进一步控制在＜10mg/m³范围内，达到超低排放指标。或干、湿式静电除尘器根据需要进行选型配套。
处理后烟气经塔顶烟尘排放，整个系统最终超低排放指标：
烟气含粉尘量：＜10mg/m³。
烟气含SO2量：＜35mg/m³。
烟气含NOX量：＜50mg/m³。
方案1（本申请）：混风室→一级旋风除尘器→脱硝系统→干燥窑→二级旋风除尘器→干式电除尘器→脱硫系统→湿式电除尘器。
为最佳方案，烟气排放达标：烟气粉尘量8-9mg/m³、SO2量25-30mg/m³、NOX量10-20mg/m³。
方案2：混风室→脱硝系统→干燥窑→干式电除尘器→脱硫系统→湿式电除尘器。
该方案缺少一级旋风除尘器，应回转窑烟气粉尘含量在30mg/立方米，无法保证烟气中粉尘堵塞催化剂，也是造成以往脱硝系统建设失败的主要原因。
方案3：混风室→脱硝系统→干燥窑→脱硫系统→湿式电除尘器。
该方案没有干式电除尘器在湿式电除尘器前进行除尘处理，只凭湿式电除尘器是无法将烟气粉尘从10g/m³降至小于10mg/m³以下的。
方案4：混风室→脱硝系统→干燥窑→二级旋风除尘器→脱硫系统→湿式电除尘器。
该方案二级旋风除尘器只能将烟气粉尘控制到10g/m³，如果没有干式电除尘器将粉尘控制到50mg/m³以内，将严重影响脱硫系统运行。
方案5：混风室→一级旋风除尘器→脱硝系统→干燥窑→脱硫系统→湿式电除尘器。
此方案不可能实现烟气达标排放。
方案6：混风室→一级旋风除尘器→脱硝系统→干燥窑→二级旋风除尘器→脱硫系统。
此方案不可能实现烟气达标排放。
对上述几个方案进行列表检测粉尘量、SO2量、NOX量，最终确定方案1最佳，根据方案1目前工艺烟气处理测定，基本上排放数据在：烟气粉尘量8-9mg/m³、SO2量25-30mg/m³、NOX量10-20mg/m³。
目前除尘器要达到10mg/m³以下的处理能力，只有袋式除尘器和利用水进行除尘的除尘器，本系统烟气因烟气中含水量比较高，所以袋式除尘器存在堵塞滤袋情况。不适用（很多厂家选用袋式除尘器，最终导致无法生产；用水除尘的除尘器存在处理水二次污染问题，所以不选用。
上面描述，只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制。
Claims (2)
1.一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，其特征在于步骤如下：
（1）烟气一次混风调配及除尘
是将电炉烟气和回转窑烟气进行混合，并通过掺冷风和热风炉补热的方式进行烟气温度调和，以此保证进入脱硝系统的烟气温度在320-410℃内，同时在烟气混合后进入脱硝系统前，利用旋风除尘器对烟气进行降尘处理；
（2）脱硝系统
脱硝系统设置在混风系统至干燥窑入口之间位置；脱硝后烟气温度仍然能够维持在380-400℃，可直接进入系统干燥窑内进行物料的烘干处理，实现烟气二次利用；
（3）脱硫系统
烘干后烟气进行除尘和脱硫处理；脱硫系统设置在系统干、湿静电除尘器之间，脱硫塔与湿式电除尘器采用上下一体式安装模式，有效的将烟气中的SO2降到排放标准值；
（4）烟气除尘系统
采用干、湿式静电除尘器结合的除尘方式；湿式静电除尘器设置在脱硫反应器上部。
2.如权利要求1所述的一种镍铁合金冶炼窑炉烟气利用与超低排放方法，其特征在于步骤（3）烘干后设置二级旋风除尘器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114832606A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-02 | 青岛蓝博环境科技有限公司 | 一种污泥炭化尾气处理及脱白工艺 |
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