CN113101792B - 烟气净化方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气净化方法，用于对工业窑炉排放的含有硫氧化物、氮氧化物和粉尘的目标烟气的净化处理，所述目标烟气在经过该净化处理时被统称为过程烟气所述净化处理包括发生在过程烟气处于250℃‑400℃，优选260℃‑380℃，如270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或370℃的温度条件下的如下操作：向过程烟气中注入SCR还原剂；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过SCR催化剂。

Description

烟气净化方法及设备
技术领域
本发明涉及烟气净化方法及设备。
背景技术
锂行业回转窑窑尾烟气具有颗粒粉尘量大、氮氧化物、硫氧化物含量高、重油或者有机物，含氢氟酸等特点。在传统高温烟气处理工艺中，除尘与脱硝通常分为两个独立的步骤分别完成的，随着高温烟气净化技术的发展，原有的除尘与脱硝分步实施工艺逐渐呈现出一些弊端，比如占地面积大，处理工艺复杂等。尤其是受制于传统滤袋耐温性能差的影响，脱硝工艺通常是在较低温度下(200℃以下)或在较高粉尘浓度下进行，造成余热利用效率低、低温情况下催化剂活性不高、催化剂处于高粉尘烟气环境中易造成中毒、磨蚀、寿命短、利用效率低等一系列问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种烟气净化方法及设备，有利于对烟气中硫氧化物、氮氧化物和粉尘的净化。
本发明的烟气净化方法，用于对工业窑炉排放的含有硫氧化物、氮氧化物和粉尘的目标烟气的净化处理，所述目标烟气在经过该净化处理时被统称为过程烟气所述净化处理包括发生在过程烟气处于250℃-400℃，优选260℃-380℃，如270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或370℃的温度条件下的如下操作：向过程烟气中注入SCR还原剂；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过SCR催化剂。
所述粉尘过滤材料与SCR催化剂可以相互分离也可以连接为一体。所述粉尘过滤材料与SCR催化剂可分别分属不同设备也可整合在同一设备中。
可选的，所述粉尘过滤材料与SCR催化剂沿过程烟气的流动方向前后分布。
可选的，所述SCR催化剂的活性成分附着在粉尘过滤材料上。
此外，所述净化处理还可包括发生在所述温度条件下向过程烟气中注入粉末脱硫剂的操作，并且所述向过程烟气中注入粉末脱硫剂的操作发生在所述使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料的操作之前。
所述粉末脱硫剂选自NaHCO3、Ca(OH)2、CaCO3中的任意一种或几种。
还可通过向过程烟气的传送路径中注入粉末脱硫剂并使粉末脱硫剂沿传送路径运动而在粉尘过滤材料的过滤面上附着由粉末脱硫剂构成的保护层。
所述SCR还原剂可以为氨水。
所述目标烟气可以为锂行业回转窑窑尾烟气。
本发明的烟气净化设备，用于对工业窑炉排放的含有硫氧化物、氮氧化物和粉尘的目标烟气的净化处理，所述目标烟气在经过该净化处理时被统称为过程烟气，包括：换热器，用于将过程烟气设定在250℃-400℃，优选260℃-380℃，如270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或370℃的温度条件下；粉末供给部件，用于向过程烟气中注入粉末脱硫剂，所述粉末脱硫剂优选NaHCO3、Ca(OH)2、CaCO3中的任意一种或几种；SCR还原剂供给部件，用于向过程烟气中注入SCR还原剂，所述SCR还原剂优选为氨水；粉尘过滤部件，设有粉尘过滤材料，所述粉尘过滤材料用于对注入了SCR还原剂的过程烟气进行气固分离；SCR反应部件，设有SCR催化剂，所述SCR催化剂用于对注入了SCR还原剂的过程烟气进行脱硝。
下面结合附图和具体实施方式对本说明书中提供的发明创造做进一步的说明。本说明书中提供的发明创造附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过实践了解到。
附图说明
构成本说明书的一部分的附图用来辅助对本说明书中提供的发明创造的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书中有关的说明可用于解释相应发明创造，但不构成对相应发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明烟气净化设备实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本说明书中提供的发明创造进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现相应发明创造。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。此外，在可能的情况下，这些技术方案、技术特征及有关的组合均可以被赋予特定的技术主题而被相关专利所保护。
下述说明中涉及到的有关的发明创造的实施例通常仅是一部分实施例而不是全部实施例，基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于专利保护的范围。
关于本说明书中术语和单位：本说明书及相应权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供相关内容得到合理的解释。
图1为本发明烟气净化设备实施例的结构示意图。如图1所示，该烟气净化设备具体为锂行业回转窑窑尾烟气净化设备，包括：换热器1、粉末供给部件2、SCR还原剂供给部件3、粉尘过滤部件4和SCR反应部件5。其中，粉尘过滤部件4和SCR反应部件5构成同一个设备，该设备称为除尘脱硝设备，该除尘脱硝设备中粉尘过滤材料与SCR催化剂连接为一体。更具体的说，除尘脱硝设备中，SCR催化剂附着在粉尘过滤材料的背风面上。当然，除尘脱硝设备中粉尘过滤材料与SCR催化剂也可以相互分离，这时，一般将粉尘过滤材料与SCR催化剂沿过程烟气的流动方向前后分布。换热器1的出口通过管道与除尘脱硝设备的进口连接，粉末供给部件2的出口和SCR还原剂供给部件3的出口分别连接在所述管道的前后两处。除尘脱硝设备的出口连接风机6，风机6的出口连接烟囱7。
下面结合烟气净化方法，对上述设备中进行进一步说明。
换热器
从窑炉窑尾的高温烟气，温度≥500℃，高温烟气需通过换热器1换热后使其温度保证为280-350℃，该温度范围内催化剂催化效率最高，换热后的烟气温度能为后续脱硫脱硝步骤提供所需条件。
除尘脱硝设备
在负压抽吸作用下，粉尘颗粒被截留在粉尘过滤材料表面，可以防止碱金属等造成催化剂失活，延长粉尘过滤材料的使用寿命，粉尘过滤材料表面的粉尘通过脉冲反吹系统去除。
粉尘过滤材料具体采用一体化催化膜，该一体化催化膜的包括过滤层和催化剂层，过滤层采用陶瓷或金属材料，可使一体化催化膜的抗拉强度达到30kgf以上，使用寿命长达10年以上。催化剂层由纳米SCR催化剂颗粒制成，比表面积大，气体与催化剂接触充分，反应速度快。催化剂层位于过滤层背面，不易中毒。
除尘脱硝设备的脉冲反吹系统由气包、脉冲阀和喷吹管组成，通过瞬时的高压气流引流四周空气喷入一体化催化膜，在反向气流的作用下一体化催化膜迎风面的粉尘被剥落并落入灰斗，通过卸灰阀排出。脉冲系统通过时间和压差双重控制，当过滤阻力增加到1200Pa或者脉冲间隔达到30min时启动脉冲阀进行喷吹。
根据现场运行情况，脉冲压力及脉冲间隔时间都可以进行调节。为了保证除尘效果，要求整个除尘脱硝设备的密封性良好，漏风率＜1.0％。除尘脱硝设备本体及配套的所有设备、仪表耐温＞350℃。除尘脱硝设备本体优选采用Q345R材质。
粉末供给部件
通过粉末供给部件2向过程烟气的传送路径中注入粉末脱硫剂并使粉末脱硫剂沿传送路径运动而在粉尘过滤材料的过滤面上附着由粉末脱硫剂构成的保护层，可有效防止除尘脱硝设备开机初期高温气体在一体化催化膜表面冷凝，造成一体化催化膜表面粉尘板结。此外，还可以在一体化催化膜表面形成一层粉饼，防止烟气中的粉尘颗粒内渗到催化剂层，造成透气量下降和催化剂中毒。
粉末供给部件2包括一个粉仓，粉末可以选择NaHCO3、Ca(OH)2、CaCO3等。粉仓设置一个出口，出口配置一套一级气力输送系统，粉仓的物料由斗提机加入粉仓内。物料从粉仓的下部通过气动进料阀进入料仓，流入给料螺旋输送机，利用压缩空气将物料吹送到管路中。粉末的加入量由阻力控制，当系统阻力提高约200Pa后，系统自动减少或停止加料，并按进气量进行添加，并达到正常工况后，开启反吹系统。
SCR还原剂供给部件
氨水喷射是影响NOX脱除的重要因素，SCR还原剂供给部件3采用氨水作为NOX的还原剂。烟道内设置喷氨水喷嘴，20％以下浓度的氨水由喷射系统注入入口烟道中，与烟气混合均匀后进入陶瓷滤管系统，在催化剂的作用下，通过选择性催化还原反应将烟气中的NOX转化为N2和H2O排出，从而脱除烟气中的NOX。选择性催化还原脱硝工艺(SCR)方法是一种以NH3作为还原剂将烟道中的NOX分解成无害的N2和H2O的干法脱硝方法。反应的基本原理是：
4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O (1)
6NO2+8NH3＝7N2+12H2O (2)
NO+NO2+2NH3＝2N2+3H2O (3)
系统监测
对整体烟气净化设备的运行情况进行实时监测，进口监测项目为粉尘浓度、NOX浓度；出口监测项目为粉尘浓度、NOX浓度、NH3浓度和SO2浓度。监测结果与系统放入运行进行联动，当出口NOX或NH3浓度超标时，通过自动控制系统加大氨水的喷入量，当出口SO2浓度，超标时，启动预喷涂系统，通过SO2浓度调整吸附剂的喷入量。
上述烟气净化设备具有以下优点：
1、脱硫脱硝一体化设备，占地更小。
2、一体化催化膜被有效保护，系统更稳定。
3、无脱硫废水产生，脱硫废弃物及有机物返回回转窑，减小有机物在系统中富集，有助于产品品质提高。
4、无石膏雨产生，无二次污染，排放更低。
5、脱硫吸附剂选择较多。
烟气经换热器1换热后由风机6在负压抽吸下进入处理系统。在非正常工况时，为了防止粉尘过滤材料表面结露，需要先进行粉尘过滤材料防结露处理。粉尘过滤材料防结露处理可由粉末供给部件注入粉末来实现。在处理完成后，氨水溶液通过喷枪喷入管道中与烟气进行混合，混合后的气体在经过粉尘过滤材料时粉尘颗粒被截留在粉尘过滤材料表面，NOX在粉尘过滤材料内部催化剂的作用下发生反应生成N2,使气体得到净化。同时在粉末脱硫剂作用下脱硫产物，在粉尘过滤材料表面富集，富集后粉尘通过脉冲反吹清灰，落入灰斗排出，洁净气体通过风机排出。污染物去除效率，颗粒物≥99.99％；HF≥95％；NOX≥90％；SOX≥85％；重油≥90％。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.烟气净化方法，用于对工业窑炉排放的含有硫氧化物、氮氧化物和粉尘的目标烟气的净化处理，所述目标烟气在经过该净化处理时被统称为过程烟气，其特征在于，所述净化处理包括发生在过程烟气处于250℃-400℃的温度条件下的如下操作：向过程烟气中注入SCR还原剂；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过SCR催化剂；所述净化处理包括发生在所述温度条件下向过程烟气中注入粉末脱硫剂的操作，并且所述向过程烟气中注入粉末脱硫剂的操作发生在所述使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料的操作之前；所述粉末脱硫剂选自NaHCO3、Ca(OH)2、CaCO3中的任意一种或几种；通过向过程烟气的传送路径中注入粉末脱硫剂并使粉末脱硫剂沿传送路径运动而在粉尘过滤材料的过滤面上附着由粉末脱硫剂构成的保护层，通过粉末供给部件注入粉末脱硫剂，粉末供给部件包括一个粉仓，粉仓设置一个出口，出口配置一套一级气力输送系统，从而利用压缩空气将粉末脱硫剂吹送到过程烟气的传送路径中，粉末脱硫剂的加入量由阻力控制，当系统阻力提高200Pa后，自动减少或停止加粉末脱硫剂，后续按过程烟气的进气量添加粉末脱硫剂；使注入了SCR还原剂的过程烟气通过粉尘过滤材料和使注入了SCR还原剂的过程烟气通过SCR催化剂通过除尘脱硝设备，除尘脱硝设备由粉尘过滤部件和SCR反应部件构成同一个设备，所述除尘脱硝设备本体采用Q345R材质。
2.如权利要求1所述的烟气净化方法，其特征在于：所述粉尘过滤材料与SCR催化剂相互分离或连接为一体。
3.如权利要求2所述的烟气净化方法，其特征在于：所述粉尘过滤材料与SCR催化剂沿过程烟气的流动方向前后分布。
4.如权利要求2所述的烟气净化方法，其特征在于：所述SCR催化剂的活性成分附着在粉尘过滤材料上。
5.如权利要求4所述的烟气净化方法，其特征在于：所述SCR催化剂的活性成分附着在粉尘过滤材料的背风面上。
6.如权利要求1所述的烟气净化方法，其特征在于：所述温度条件为270℃、280℃、290℃、300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃或370℃。
7.如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的烟气净化方法，其特征在于：SCR还原剂为氨水；并且/或者，所述目标烟气为锂行业回转窑窑尾烟气。
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