CN112370912A - 一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统及方法。它包括第一除尘器、混风室、脱硝塔、第二除尘器、脱硫塔、第三除尘器和烟囱，第一除尘器气体输入口连通回转窑的尾气输出端、气体输出口经混风室连通脱硝塔气体输入口，脱硝塔第一气体输出口经管道连接第二除尘器的气体输入口、第二气体输出口连通干燥窑的气体输入口，干燥窑气体输出口经管道连接第二除尘器气体输入口，第二除尘器气体输出口连接脱硫塔的气体输入口，脱硫塔气体输出口连接第三除尘器气体输入口，第三除尘器的气体输出口连通烟囱。本发明可以有效减少加工过程中产生的尾气中产生的二氧化硫等气体及各种混合粉尘的浓度，使尾气排放达到最新排放标准。

Description

一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统及 方法
技术领域
本发明属于大气污染治理技术领域，具体涉及一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统及方法。
背景技术
镍铁主要成分为镍与铁，同时还含有Cr、Si、S、P、C等杂质元素，镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能，铬镍系不锈钢是消费镍的主要不锈钢品种，由于其优异的综合性能，得到广泛应用，随着金融危机影响的渐渐消退，镍价重回二万美元以上，镍铁合金对降低不锈钢冶炼成本的优势逐渐得到体现，镍铁在不锈钢原料中占据了重要的地位。近年来，随着不锈钢行业迅猛发展，镍铁合金的需求量和生产规模不断增加。但是在熔炼镍铁合金的过程中，回转窑尾气中含有大量有毒有害气体，干燥窑尾气污染物主要是：红土镍矿、石灰石、煤等散状料粉尘，炉气中含有CO2、N2、 H2O、NOx等物质。
对于镍铁合金回转窑煅烧尾气的处理，国内已有一些研究，形成了一些专利和论文，主要情况如下：
1、专利(申请号:201610827986.9)公开了一种利用自产废渣脱除镍铁合金冶炼废气中二氧化硫的方法，属于镍铁合金废渣综合利用领域。该方法利用镍铁合金冶炼废渣制成的多孔颗粒材料，吸收冶炼烟气中的二氧化硫等酸性气体同时将经反应后多孔颗粒材料输送至再生回转窑进行高温分解再生；再生后的颗粒材料返回脱硫回转窑使用，再生产生的浓缩酸性气体经除尘后，采用水吸收制取副产稀酸，尾气通入脱硫窑与冶炼废气一起深度脱硫后排放。此方法的回收利用率不高，需另外制成多孔颗粒材料，增加成本且设备容易被腐蚀。
2、专利(申请号:201110009305.5)公开了一种高硫粗镍铁的脱硫精炼工艺，包括以下步骤：①提供初始温度1450℃以上的高硫粗镍铁的熔体；②向熔体中加入复合脱硫剂以脱硫并由底部通入高压气体进行搅拌；③检测熔体的含硫量，当熔体的含硫量为预定值以下时停止脱硫，当熔体的含硫量高于预定值时检测所述熔体的温度，当温度为 1350℃以下时进行扒渣并使所述熔体升温后重复步骤②直至含硫量为预定值以下时为止，当温度为1350℃以上时重复步骤②直至含硫量为预定值以下时为止，扒渣后得到精炼镍铁合金熔体；④将精炼后镍铁合金熔体进行浇铸并冷却脱模，得到精制镍铁合金。此方法需提供较高热量的熔体，要另外提供升温装置。
3、专利(申请号:CN201210415270)中提到一种循环氧化一体结构的氧化镁法烟气脱硫工艺，该方法去掉了传统氧化镁浆洗-再生法脱硫中的氧化镁再生工序，增加清液返回、滤液回收工序，提高了资源利用率，克服了传统氧化镁湿法脱硫中氧化镁再生率低的缺点。上述专利以及类似专利皆以氧化镁湿法脱硫为主，需要投加氧化镁粉剂，最终都会产生大量含水硫酸镁，再生能耗大，运行成本高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统及方法，可以有效减少镍铁合金生产与深加工过程中产生的尾气中产生的二氧化硫、三氧化硫、NOx及各种混合粉尘的浓度，使尾气排放达到最新排放标准。
本发明采用的技术方案是：一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，包括第一除尘器、混风室、脱硝塔、第二除尘器、脱硫塔、第三除尘器和烟囱，所述第一除尘器的气体输入口连通回转窑的尾气输出端，所述第一除尘器的气体输出口经混风室连通脱硝塔气体输入口，所述脱硝塔的第一气体输出口经管道连接第二除尘器的气体输入口，所述脱硝塔的第二气体输出口连通干燥窑的气体输入口，所述干燥窑的气体输出口经管道连接第二除尘器的气体输入口，所述第二除尘器的气体输出口连接脱硫塔的气体输入口，所述脱硫塔的气体输出口连接第三除尘器的气体输入口，所述第三除尘器的气体输出口连通烟囱。
进一步地，所述混风室包括第一引风机和热风炉，所述第一引风机和热风炉设置于连接第一除尘器气体输出口的管道上。
进一步地，所述第三除尘器的气体输出口与烟囱连接的管道上设有第二引风机。
进一步地，所示第一除尘器为旋风除尘器。
进一步地，所示第二除尘器为静电除尘器。
进一步地，所示第三除尘器为布袋除尘器。
一种基于上述任意一项处理系统实现煅烧尾气的处理方法，回转窑输出尾气至第一除尘器进行初步除尘，经第一除尘器除尘后的气体在混风室内进行升温，升温后的气体进入脱硝塔脱硝处理，脱硝后的气体分为两路，一路送入干燥窑烘干原料后输出，另一路通过平行于干燥窑的管路送入干燥窑尾气输出口并与干燥窑的输出气体混合，混合后的高温气体进入第二除尘器净化后再送入脱硫塔脱硫处理，脱硫后的气体进入第三除尘器进行再次除尘，经第三除尘器除尘后的气体通过第二引风机增压后进入烟囱排放至大气。
进一步地，所述脱硝塔采用选择性催化还原法脱硝装置脱除气体中的NOx。
本发明的有益效果是：
1、本发明主要工艺流程为旋风除尘→引风机→热风炉→SCR脱硝→静电除尘→脱硫+布袋除尘→引风机→烟囱排放，能够实现镍铁合金煅烧尾气中SO2、粉尘、NOx，等污染物的达标排放，协同处理 SO3，可以有效减少大量粉尘对脱硝催化剂的影响。
2、本发明引风机置于脱硝系统前和脱硫系统后可以有效克服系统阻力，确保系统稳定运行。
3、本发明利用脱硝后高温烟气与干燥窑尾气混合提高干燥窑尾气的温度进入静电除尘系统，可以有效利用本工艺内的余热。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-第一除尘器；2-第一引风机；3-热风炉；4-脱硝塔；5-第二除尘器；6-脱硫塔；7-第三除尘器；8-第二引风机；9-烟囱；10-回转窑；11-干燥窑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1所示，本发明提供一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，包括第一除尘器1、混风室、脱硝塔4、第二除尘器 5、脱硫塔6、第三除尘器7和烟囱9，所述第一除尘器1的气体输入口连通回转窑10的尾气输出端，所述第一除尘器1的气体输出口经混风室连通脱硝塔4气体输入口，所述脱硝塔4的第一气体输出口经管道连接第二除尘器7的气体输入口，所述脱硝塔4的第二气体输出口连通干燥窑11的气体输入口，所述干燥窑11的气体输出口经管道连接第二除尘器5的气体输入口，所述第二除尘器5的气体输出口连接脱硫塔6的气体输入口，所述脱硫塔6的气体输出口连接第三除尘器 7的气体输入口，所述第三除尘器7的气体输出口连通烟囱9。
上述方案中，混风室包括第一引风机2和热风炉3，所述第一引风机2和热风炉3设置于连接第一除尘器1气体输出口的管道上。
上述方案中，第三除尘器7的气体输出口与烟囱9连接的管道上设有第二引风机8。
上述方案中，第一除尘器1为旋风除尘器，所示第二除尘器5为静电除尘器，所示第三除尘器7为布袋除尘器。
基于上述的处理系统，本发明还提供一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理方法，主要工艺流程为旋风除尘→引风机→热风炉→SCR脱硝→静电除尘→脱硫+布袋除尘→引风机→烟囱排放，具体详细过程如下：
1、回转窑尾气旋风除尘：回转窑煅烧的尾气进入旋风除尘器，尾气温度为200-400℃，旋风除尘器入口处粉尘浓度为40g/Nm3，出口粉尘可达10g/Nm3，去除率可达75％。
旋风除尘器按照相应国家标准、行业标准设计、制造及验收，钢结构寿命不低于15年，采用四筒组合式，且在旋风除尘器下部设置总积灰斗，并集中卸灰气力输送，卸灰处应采用三面彩钢板围挡，以防止粉尘外溢，并对卸灰的二次扬尘进行处理。旋风除尘尾气温度为 200-400℃，主电机配备电压为10kV，设备厂界噪声昼间65dB(A)；夜间55dB(A)，能保证长时间在线达标运行，净化后设置气体分析仪，对尾气中CO，O2成分分析监测。
2、烟气升温：为满足SCR脱硝烟气温度，在旋风除尘器出口设置有热风炉对烟气进行升温，同时设置引风机克服回转窑系统的阻力。热风炉本体需要设置相应的隔热浇注层、耐火浇注层，以保证热风炉最大出力时本体壁面温度不高于100℃。
3、烟气脱硝：经过旋风除尘器初步除尘后的气体进入混风室，与热风炉烟气混合后进入脱硝塔，本发明采用选择性催化还原法(SCR) 脱硝装置，SCR烟气脱硝技术，工程主要包括氨水蒸发系统、氨喷射系统、SCR反应系统、电气、控制系统、保温、油漆防腐、反应器本体钢构等与本工程有关的所有设备。
经旋风除尘器及热风炉调整后的烟气温度为2300～4510℃的烟气进入脱硝塔，脱除系统NOx后的尾气分两路，一路送入干燥窑烘干原料，一路通过平行于干燥窑的管路同干燥窑尾气混合，用以提升干燥窑尾气进入静电除尘温度，保证≥150℃。脱硝系统采用ABPLC 控制，催化剂采取“X+1”布置方式，即初装X层，预留1层，催化剂选用V/Ti/W体系，即TiO2为基材，活性成分为V2O5/WO3。脱硝塔入口处NOx浓度为500mg/Nm3，烟囱处NOx浓度为7-14mg/Nm3，其去除率可达97％以上。经过该脱硝系统处理后的烟气中NOx可保证达标排放。
4、静电除尘：除尘器接收来自脱硝系统处理后的废气和干燥窑的的尾气，选用静电除尘器，选用静电除尘器，清灰方式选择振打清灰，阳极板和阴极线材质选用316L。所使用的零件或组件应有良好的互换性，此除尘器需要设置保温，干燥窑尾气(110℃～180℃)和补充气源全部进入静电除尘器，经过净化后再进入后续脱硫工艺环节。
来自干燥窑与脱硝系统的烟气汇合后进入静电除尘区域，干燥窑尾气温度为110～180℃，一般按照150℃考虑，热风炉补热温度。入口粉尘浓度为30g/Nm3，出口含尘浓度为100mg/Nm3，去除率可达 99.67％。
5、烟气脱硫：静电除尘后的尾气进入本系统，经过脱硫塔+布袋除尘器后达标排放，干燥窑尾气脱硫采用半干法脱硫方案。该系统能适应回转窑和干燥窑30％负荷至110％额定工况之间的任何负荷，并能适应锅炉的负荷变化和锅炉启停次数的要求。脱硫系统电源开关、电动机等均纳入脱硫PLC进行监控。脱硫塔采用AB系列PLC控制系统，实现工艺参数的在线监测和控制脱硫设备的运行(可以和脱硝进一套控制系统)。
装置和所有辅助设备承诺能投入运行而对回转窑和干燥窑负荷和回转窑和干燥窑运行方式不能有任何干扰。而且半干法脱硫除尘装置能够在烟气SO2排放浓度为最小值和最大值之间任何点稳定运行，同步脱除SO3，最终入口粉尘浓度≤100mg/Nm3，SO2浓度为600mg/Nm3，出口粉尘浓度≤5mg/Nm3(标况、湿基、9％O2)，SO2浓度≤15mg/Nm3(标况、湿基、9％O2)，满足达标排放。
6、引风机和烟囱：本发明设引风机克服包括干燥窑在内的全系统尾气治理所需的阻力。引风机设置在脱硝系统前和脱硫系统后端可以确保设备的稳定运行，风机形式采用双吸双支撑，风机机壳、进出风口采用带法兰的可拆卸结构，同时应考虑运输、安装、检修的方便，并有利于风机转子的拆装。法兰结合面应有衬垫或垫片，保证密封，风机叶轮及机壳应考虑耐磨。经过本方法处理的干净烟气最终通过烟囱排放，由于烟气排放时烟温仍可维持在150℃以上，处于过热烟气，因此烟囱采用普通碳钢即可。
据资料显示，现有镍铁合金生产及深加工过程中煅烧尾气排放标准大多是按《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB25467-2010)和《铁合金工业污染物排放标准》(GB28666-2012)标准执行，该标准规定 SO2排放限值为100mg/Nm3，粉尘排放限值为10mg/Nm3，NOx排放限值为100mg/Nm3。为进一步降低二氧化硫、粉尘、氮氧化物等对大气环境的污染，寻求成熟、稳定、运行效果好的治理技术和方案十分重要。
采用本专利技术方案可以保证S02排放限值≤15mg/Nm3，粉尘排放限值≤5mg/Nm3，NOX排放限值为7～14mg/Nm3，还可以确保排放的烟气无白烟现象。
某镍铁合金生产厂家煅烧尾气烟气量375000m3/h，原烟气温度 200-400℃，其余各项污染物参数及系统选型见下表一：
表一：烟气参数表
序号 名称 单位 数量
1 原始烟气体积流量 m3/h 375000
2 原始烟气标态体积流量 Nm3/h 156000
3 行业基准含氧量 ％ 9
4 烟气初始压力 KPa 4
5 当地平均大气压力 KPa 100.22
6 原始烟气温度 ℃ 200-400
7 烟气CO<sub>2</sub>含量 Vol％ 22.3
8 烟气H<sub>2</sub>O含量 Vol％ 9.7
9 烟气N2含量 Vol％ 67.4
10 烟气O<sub>2</sub>含量 Vol％ 0.57
11 烟气SO<sub>2</sub>含量 mg/Nm3 1000
12 烟气NOx含量 mg/Nm3 500
13 烟气粉尘含量 g/Nm3 40
14 静电除尘器阻力 Pa 500
为了使煅烧后的尾气排放满足最新环保要求，该项目煅烧后的高温废气通过本发明旋风除尘器+引风机+热风炉+SCR脱硝+静电除尘器+烟气半干法脱硫+布袋除尘器+引风机+烟囱后排放的处理方案后排放烟气技术指标如下，达到了最新排放标准：
序号 指标项目 单位 指标数值 备注
1 最终排放SO<sub>2</sub>浓度 mg/Nm3 15 标况、湿基、实际氧
2 最终排放NO<sub>x</sub>浓度 mg/Nm3 7-14 标况、湿基、实际氧
3 最终排放粉尘浓度 mg/Nm3 5 标况、湿基、实际氧
4 排烟温度 ℃ 150
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：包括第一除尘器、混风室、脱硝塔、第二除尘器、脱硫塔、第三除尘器和烟囱，所述第一除尘器的气体输入口连通回转窑的尾气输出端，所述第一除尘器的气体输出口经混风室连通脱硝塔气体输入口，所述脱硝塔的第一气体输出口经管道连接第二除尘器的气体输入口，所述脱硝塔的第二气体输出口连通干燥窑的气体输入口，所述干燥窑的气体输出口经管道连接第二除尘器的气体输入口，所述第二除尘器的气体输出口连接脱硫塔的气体输入口，所述脱硫塔的气体输出口连接第三除尘器的气体输入口，所述第三除尘器的气体输出口连通烟囱。
2.根据权利要求1所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：所述混风室包括第一引风机和热风炉，所述第一引风机和热风炉设置于连接第一除尘器气体输出口的管道上。
3.根据权利要求1所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：所述第三除尘器的气体输出口与烟囱连接的管道上设有第二引风机。
4.根据权利要求1所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：所示第一除尘器为旋风除尘器。
5.根据权利要求1所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：所示第二除尘器为静电除尘器。
6.根据权利要求1所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理系统，其特征在于：所示第三除尘器为布袋除尘器。
7.一种基于权利要求1-6所述的任意一项处理系统实现煅烧尾气的处理方法，其特征在于：回转窑输出尾气至第一除尘器进行初步除尘，经第一除尘器除尘后的气体在混风室内进行升温，升温后的气体进入脱硝塔脱硝处理，脱硝后的气体分为两路，一路送入干燥窑烘干原料后输出，另一路通过平行于干燥窑的管路送入干燥窑尾气输出口并与干燥窑的输出气体混合，混合后的高温气体进入第二除尘器净化后再送入脱硫塔脱硫处理，脱硫后的气体进入第三除尘器进行再次除尘，经第三除尘器除尘后的气体通过第二引风机增压后进入烟囱排放至大气。
8.根据权利要求7所述的镍铁合金生产与深加工过程中煅烧尾气的处理方法，其特征在于：所述脱硝塔采用选择性催化还原法脱硝装置脱除气体中的NOx。
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CN207600229U (zh) * 2017-12-06 2018-07-10 同方环境股份有限公司 一种烧结矿冷却和烧结烟气余热发电脱硫脱硝一体化装置
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