CN112892181A - 一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法 - Google Patents
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本发明提供了一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，在有色冶炼烟气经过一级余热锅炉初步回收热量后，先利用吸附剂喷射装置，将具有吸收/吸附SO3和重金属组分的吸附剂由烟道直接喷入余热锅炉后的烟气中，发生吸收/吸附反应，再利用高温过滤催化装置捕集上述吸附剂、矿尘颗粒和以颗粒态存在的重金属，同时向吸附剂喷射之后的烟道中喷入还原剂，还原NOx；捕集下来的吸附剂部分返回吸附剂喷射装置，部分用作资源化处理，然后利用二级余热锅炉进一步回收烟气热量，最后对烟气中残留颗粒物进行液相洗涤。通过本发明的方法在在催化过滤技术基础上，集成吸附剂喷射技术，实现了冶炼烟气中NOx、SO3、汞等有毒有害物质的协同捕集，减少污酸二次污染，简化工艺流程，降低投资成本。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法。
背景技术
我国有色冶炼行业大气污染物排放总量占比不大，但是污染十分严重。含有高浓度SO2的冶炼烟气经过高温电除尘后进入制酸系统，制酸后的烟气经过脱硫除雾后排放。烟气中除了高浓度SO2以外，还含有高浓度矿尘、SO3、重金属，制酸前普遍采用高温电除尘器、动力波洗涤和电除雾器进行净化粉尘和SO3，洗涤方式易产生大量污酸，污酸的处置是目前行业痛点。由于缺乏专门的脱汞设备，汞会进入制酸工艺，影响产品硫酸品质。除此以外，随着环保政策越发严格，NOx的排放指标越来越高，现有污控设备无法实现氮氧化物的脱除，而单独安装一套脱硝装置成本过高。
中国专利CN104841265B公开了一种有色冶炼制酸烟气三氧化硫及重金属干式脱除方法，提出在湿法洗涤前新增干式捕集系统，利用多级换热装置对烟气进行逐级降温，使SO3及重金属被吸附剂高效捕集，吸收剂也可循环在利用。但是该方法需要新增多套设备，工艺复杂，改造成本大，占地面积大，实际应用存在诸多劣势。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，实现了更加高效协同去除制酸烟气中NOx、SO3、汞、氟等有毒有害物质，，减少污酸产生，提高成品酸质量，并且简化工艺流程，降低投资成本。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，包括以下步骤：
第一步，有色冶炼烟气首先经过一级余热锅炉初步回收热量，余热锅炉出口烟气温度为300-400℃；
第二步，利用吸附剂喷射装置，将具有吸收/吸附SO3和重金属组分的吸附剂由烟道直接喷入余热锅炉后的烟气中，发生吸收/吸附反应；
第三步，利用高温过滤催化装置将已吸附SO3和重金属的吸附剂和矿尘颗粒捕集，一并捕集以颗粒态存在的重金属；同时向吸附剂喷射之后的烟道中喷入还原剂，还原NOx，高温过滤催化装置中的催化层进一步吸附和催化氧化重金属污染物汞；
第四步，将第三步中被高温过滤催化装置捕集下来的吸附剂，60-80%返回吸附剂喷射装置进行再循环，另外20-40%的吸附剂用作资源化处理；
第五步，利用二级余热锅炉进一步回收经过高温过滤催化装置后的烟气热量，二级余热锅炉出口烟气温度降低至150-180℃；
第六步，对第五步中得到的烟气中残留颗粒物进行液相洗涤，洗涤残余的SO3、氟、氯、Hg2+和其他重金属污染物。
进一步的，所述有色冶炼烟气温度为700-850℃，主要成分为矿尘、SO2、SO3、重金属，所述重金属为汞、砷、铅、铬等重的一种或多种。
进一步的，所述高温过滤催化装置包括复合陶瓷滤筒，在所述复合陶瓷滤筒的高温陶瓷过滤器表面负载有催化剂，所述催化剂的主要催化活性组分包括锰、铈、锆、钴、钒、钛、铬、铜、钼、钨中的一种或多种。
进一步的，所述主要催化活性组分的质量百分含量为1～10%，催化温度为320-380℃。
进一步的，所述高温过滤催化装置的过滤风速控制为0.6-1.5m/min。
进一步的，所述的高温陶瓷过滤器为氧化物基陶瓷过滤器、非氧化物陶瓷过滤器和陶瓷纤维基过滤器中的一种。
进一步的，所述吸收剂为粒径200-400目的颗粒，吸附剂的使用量为每立方米烟气中喷入1.0-60g。
进一步的，所述吸收剂为锌焙砂、氧化锌焙砂、次氧化锌、氧化镁、氧化钙、活性炭、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙以及铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌过渡金属氧化物的一种或者多种混合物。
进一步的，所述还原剂为尿素、氨水、氨气中的一种。
进一步的，第三步中，所述资源化处理为煅烧或液相浸出。
本发明的方法将经过第三步处理后的吸附剂中20-40%用作资源化处理，所采用的处理方法为煅烧或液相浸出，实现重金属和硫酸盐的分离及资源化利用，硫酸盐作为浸出工序原料使用；二级余热锅炉出口烟气温度降低至150-180℃，温度高于酸露点温度10-20℃，避免硫酸对设备的腐蚀。
本发明的原理是：将SCR脱硝技术与高温过滤技术耦合，在陶瓷支撑体孔道内负载催化剂，支撑体上覆盖有膜层，高温烟气到达膜表面后，先除去粉尘，除尘后的气体进入支撑体，与催化剂接触发生脱硝反应，除去NOx。在脱硝之前对烟气中汞和SO3进行干式预捕集，结合除尘装置实现吸附剂粉尘捕集。经过干式捕集后，烟气中SO3浓度大幅降低，降低SO3与NH3形成硫酸氢铵堵塞催化剂或致催化剂中毒的可能。如此，将高温过滤催化技术和汞/SO3干式捕集技术相结合，实现硫尘硝等多种污染物的一体化。
与现有的冶炼烟气净化方法相比，本发明具有以下优点：
干式吸附方法可有效脱除烟气中的SO3和重金属，显著减少后续洗涤液中的硫酸和重金属含量，降低污酸处理难度；催化过滤装置替代传统的高温电除尘器，在实现颗粒物的捕集同时，从上游完成NOx和粉尘的同步高效去除，简化工艺，不必再安装尾气脱氮装置，减少投资运行成本；干式捕集SO3后，烟气中SO3浓度显著降低，为冶炼烟气采用SCR技术实现脱氮提供了可能，避免大量硫酸铵的形成；所使用的汞和SO3吸附剂主要成分为金属氧化物，混入矿尘后，一同输送至后续浸出工序，不需要额外增设分离处理设备；采用本发明的方法处理，可从上游将烟气中的NOx、SO3、重金属、粉尘高效去除，可以使进入下游烟气湿法洗涤装置中的NOx、SO3、重金属、粉尘浓度显著降低，从源头上减少了洗涤污酸的产生，并且降低洗涤污酸的酸度及重金属含量，同时使排放尾气中的NOx实现达标排放。
附图说明
图1为本发明所述的有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，包括以下步骤：
第一步，有色冶炼烟气首先经过一级余热锅炉初步回收热量，余热锅炉出口烟气温度为300-400℃；
第二步，利用吸附剂喷射装置，将具有吸收/吸附SO3和重金属组分的吸附剂由烟道直接喷入余热锅炉后的烟气中，发生吸收/吸附反应，述吸收剂为锌焙砂、氧化锌焙砂、次氧化锌、氧化镁、氧化钙、活性炭、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙以及铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌过渡金属氧化物的一种或者多种混合物；所述吸收剂为粒径200-400目的颗粒，吸附剂的使用量为每立方米烟气中喷入1.0-60g；
第三步，利用高温过滤催化装置将已吸附SO3和重金属的吸附剂和矿尘颗粒捕集，一并捕集以颗粒态存在的重金属；同时向吸附剂喷射之后的烟道中喷入还原剂，还原NOx，高温过滤催化装置中的催化层进一步吸附和催化氧化重金属污染物汞，所述还原剂为尿素、氨水、氨气中的一种；所述高温过滤催化装置包括复合陶瓷滤筒，在所述复合陶瓷滤筒的高温陶瓷过滤器表面负载有催化剂，所述高温陶瓷过滤器为氧化物基陶瓷过滤器、非氧化物陶瓷过滤器和陶瓷纤维基过滤器中的一种，所述催化剂的主要催化活性组分包括锰、铈、锆、钴、钒、钛、铬、铜、钼、钨中的一种或多种，主要催化活性组分的质量百分含量为1～10％，催化温度为320-380℃；所述高温过滤催化装置的过滤风速控制为0.6-1.5m/min；
第四步，将第三步中被高温过滤催化装置捕集下来的吸附剂中的60-80%返回吸附剂喷射装置进行再循环，另外20-40%的吸附剂用作资源化处理，所述资源化处理为煅烧或液相浸出；
第五步，利用二级余热锅炉进一步回收经过高温过滤催化装置后的烟气热量，二级余热锅炉出口烟气温度降低至150-180℃；
第六步，对第五步中得到的烟气中残留颗粒物进行液相洗涤，洗涤残余的SO3、氟、氯、Hg2+和其他重金属污染物。
其中，所述有色冶炼烟气温度为700-850℃，主要成分为矿尘、SO2、SO3、重金属，所述重金属为汞、砷、铅、铬等重的一种或多种。
实施例1
以某锌冶炼厂的实际烟气为处理对象，一级余热锅炉出口烟气温度为350℃，从原烟道中引出200m3/h的烟气，其中SO3浓度为1000mg/m3，SO2浓度约为8-10%，Hg浓度为1-5mg/m3，NOx浓度为100mg/m3。
过滤速率为1.5m/min，进入过滤催化反应器，在反应器前喷入300目的氧化锌干粉，喷入量为600g/h，然后喷入3%NH3，流量为5m3/h，待反应稳定后对过滤催化反应器出口烟气进行采样分析，结果表明，SO3去除效率达80%以上，汞的去除效率80%以上，NOx去除效率在70%以上。
实施例2
以某锌冶炼厂的实际烟气为处理对象，一级余热锅炉出口烟气温度为350℃，从原烟道中引出200m3/h的烟气，其中SO3浓度为1000mg/m3，SO2浓度约为8-10%，Hg浓度为1-5mg/m3，NOx浓度为100mg/m3。
过滤速率为0.6m/min，进入过滤催化反应器，在反应器前喷入300目的氧化锌干粉，喷入量为600g/h，然后喷入3%NH3，流量为5m3/h，待反应稳定后对过滤催化反应器出口烟气进行采样分析，结果表明，SO3去除效率达85%以上，汞的去除效率85%以上，NOx去除效率在85%以上。
实施例3：
以某铅冶炼厂的实际烟气为处理对象，一级余热锅炉出口烟气温度为320℃，从原烟道中引出200m3/h的烟气，其中SO3浓度为500mg/m3，SO2浓度约为2%，Hg浓度为0.5-1mg/m3，NOx浓度为150mg/m3。
过滤速率为0.6m/min，进入过滤催化反应器，在反应器前喷入300目的氧化锌干粉，喷入量为500g/h，然后喷入3%NH3，流量为5m3/h，待反应稳定后对过滤催化反应器出口烟气进行采样分析，结果表明，SO3去除效率达90%以上，汞的去除效率90%以上，NOx去除效率在90%以上。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，对于本领域的普通技术人员而言，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，有色冶炼烟气首先经过一级余热锅炉初步回收热量，余热锅炉出口烟气温度为300-400℃；
第二步，利用吸附剂喷射装置，将具有吸收/吸附SO3和重金属组分的吸附剂由烟道直接喷入余热锅炉后的烟气中，发生吸收/吸附反应；
第三步，利用高温过滤催化装置将已吸附SO3和重金属的吸附剂和矿尘颗粒捕集，一并捕集以颗粒态存在的重金属；同时向吸附剂喷射之后的烟道中喷入还原剂，还原NOx，高温过滤催化装置中的催化层进一步吸附和催化氧化重金属污染物汞；
第四步，将第三步中被高温过滤催化装置捕集下来的吸附剂中的60-80%返回吸附剂喷射装置进行再循环，另外20-40%的吸附剂用作资源化处理；
第五步，利用二级余热锅炉进一步回收经过高温过滤催化装置后的烟气热量，二级余热锅炉出口烟气温度降低至150-180℃；
第六步，对第五步中得到的烟气中残留颗粒物进行液相洗涤，洗涤残余的SO3、氟、氯、Hg2+和其他重金属污染物。
2.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述有色冶炼烟气温度为700-850℃，主要成分为矿尘、SO2、SO3、重金属，所述重金属为汞、砷、铅、铬等重的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述高温过滤催化装置包括复合陶瓷滤筒，在所述复合陶瓷滤筒的高温陶瓷过滤器表面负载有催化剂，所述催化剂的主要催化活性组分包括锰、铈、锆、钴、钒、钛、铬、铜、钼、钨中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述主要催化活性组分的质量百分含量为1～10%，催化温度为320-380℃。
5.根据权利要求3所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述高温过滤催化装置的过滤风速控制为0.6-1.5m/min。
6.根据权利要求3所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述的高温陶瓷过滤器为氧化物基陶瓷过滤器、非氧化物陶瓷过滤器和陶瓷纤维基过滤器中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述吸收剂为粒径200-400目的颗粒，吸附剂的使用量为每立方米烟气中喷入1.0-60g。
8.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述吸收剂为锌焙砂、氧化锌焙砂、次氧化锌、氧化镁、氧化钙、活性炭、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙以及铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌过渡金属氧化物的一种或者多种混合物。
9.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，所述还原剂为尿素、氨水、氨气中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种有色冶炼烟气多污染物一体化脱除方法，其特征在于，第三步中，所述资源化处理为煅烧或液相浸出。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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