CN115138192A - 一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置及工艺，是由：预热锅炉、负压布袋除尘器、风机、气料混合器、定量控制给料器、料仓、供料器、吸收塔、脉冲布袋、高分子脱硝剂喷洒塔、引风机、烟囱、压力表和观察镜组成，将预热锅炉的出风口与负压布袋除尘器的进风口连接，负压布袋除尘器的出口与风机的进风口连接，风机的出风口与气料混合器的气体入口连接，供料器与料仓的入口连接，料仓的出口与定量控制给料器的入口连接，定量控制给料器的出口与气料混合器的物料入口连接。本发明可以对矿热炉烟气中的微硅粉尘、SO2、NOX进行干式协同治理，解决了布袋除尘器易堵塞、清灰困难等问题，保证了脱硫效率，起到节能和清洁的效果。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，特别涉及一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置及工艺。
背景技术
矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，连续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。
矿热炉烟气中所含粉尘(包括飞灰和炭黑)、硫和氮的氧化物都是污染大气的物质，未经净化时其排放指标可能达到环境保护规定指标的几倍到数十倍。控制这些物质排放的措施有燃烧前处理、改进燃烧技术、除尘、脱硫和脱硝等。
现有专利(申请号201610347319.0)公开了一种工业烟气干式低温协同除尘脱硫脱硝除汞一体化装置及工艺。通过设置布袋除尘器的第一、第二袋室实现了工业烟气多污染物治理设备的一体化。同时，该装置采用先脱硫除尘再去除氮氧化物及汞工艺，可以实现低温SCR催化剂可循环利用，有效避免粉尘对催化剂的磨损，防止低温SCR催化剂将二氧化硫氧化成三氧化硫。进而防止氧化成的三氧化硫与氨反应生成硫酸铵会在烟气温度低于230摄氏度情形下凝结成黏性物质影响低温脱硝效率。
上述专利通过设置布袋除尘器实现烟气的除尘处理，但由于微硅粉密度较低，导致布袋除尘器存在易堵塞、清灰困难等问题，且微硅粉的密度较低也影响了微硅粉的存储和运输，故此，我们提出一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置及工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置及工艺，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，是由：预热锅炉、负压布袋除尘器、风机、气料混合器、定量控制给料器、料仓、供料器、吸收塔、脉冲布袋、高分子脱硝剂喷洒塔、引风机、烟囱、压力表和观察镜组成，将预热锅炉的出风口与负压布袋除尘器的进风口连接，负压布袋除尘器的出口与风机的进风口连接，风机的出风口与气料混合器的气体入口连接，供料器与料仓的入口连接，料仓的出口与定量控制给料器的入口连接，定量控制给料器的出口与气料混合器的物料入口连接，气料混合器的出口与吸收塔的入口连接，吸收塔的出口与脉冲布袋的进风口连接，脉冲布袋的出风口与高分子脱硝剂喷洒塔的入口连接，高分子脱硝剂喷洒塔的出口与引风机的进风口连接，引风机的出风口与烟囱的入口相连，压力表设置在风机出风口和气料混合器入口之间，观察镜设置在脉冲布袋出风口与高分子脱硝剂喷洒塔入口之间。
优选的，所述定量控制给料器设置于气料混合器的上方，所述料仓设置于定量控制给料器的上方。
优选的，所述吸收塔内腔从下到上依次设置有文丘里管、雾化喷水器和循环流化床，所述雾化喷水器设置于文丘里管的出口扩管段，且文丘里管以上的吸收塔塔高大约40m。
优选的，所述吸收塔内设置有吸收剂和循环脱硫灰，所述循环脱硫灰为小苏打。
优选的，所述供料器内设置有活性脱硝剂，所述活性脱硝剂为固态高分子材料。
优选的，所述负压布袋除尘器采用反吹清灰、反吸输灰的措施。
一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置的工艺，其步骤如下：
步骤一、除尘：矿热炉烟气进入负压布袋除尘器，负压布袋除尘器采用反吹清灰、反吸输灰的措施，其中矿热炉烟气温度160～200℃，矿热炉烟气中的粉尘被高效脱除，处理后的矿热炉烟气中粉尘浓度低于30mg/m3；
步骤二、脱硫：通过风机将步骤一中处理后的矿热炉烟气传输至吸收塔底部，其中矿热炉烟气温度120～180℃，矿热炉烟气在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应；然后矿热炉烟气通过吸收塔底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，循环脱硫灰在循环流化床内，气固两相由于气流的作用，产生激烈的动与混合，充分接触，在矿热炉烟气上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；吸收塔顶部结构进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内的Na/S比高达50％；通过吸收塔内部的雾化喷水器喷入雾化水以降低吸收塔内的烟度，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得S02与Na2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应，使得吸收剂、循环脱硫灰在文丘里管出口扩管段以上的吸收塔内进行第二步的充分反应，实现脱硫。
步骤三、脱硝：将粉状高分子脱硝剂通过供料器输送至储料仓，再将粉状高分子脱硝剂通过管道输送至定量控制给料器，再通过气料混合器使粉状高分子脱硝剂与空气充分混合形成化合物，再由耐高温、耐腐蚀喷枪将化合物喷送至高分子脱硝剂喷洒塔反应区域，通过引风机将步骤二中处理后的矿热炉烟气与化合物充分混合发生化学反应，将矿热炉烟气中的NOX还原为氮气等无害气体，实现脱硝。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中，可以对矿热炉烟气中的微硅粉尘、SO2、NOX进行干式协同治理，其中，通过负压布袋除尘器实现了烟气除尘，且负压布袋除尘器采用反吹清灰、反吸输灰的措施，有效解决了布袋除尘器易堵塞、清灰困难等问题；通过高温干法脱硫技术实现了烟气脱硫，提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内的Na/S比高达50％，且烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间，保证了脱硫效率；通过高分子干法脱硝技术实现了烟气脱硝，且高分子脱硝剂的反应生成物为N2、CO2和H2O，无其它有机物产生，不生成有害副产物，不会形成铵盐，也无氨逃逸现象，在使用了高分子脱硝剂之后，锅炉管壁积灰和结焦都会缓解或清除，使热传导加快，热损失减少，因而起到节能和清洁的效果。
2、本发明中，通过喷入用于降低烟气温度的水，通过拥有巨大的表面积的循环脱硫灰作为载体，在吸收塔内得到充分的蒸发，保证了进入吸收塔中的灰尘具有良好的流动状态，由于S03全部得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃，因此烟气不需要再加热，同时整个装置也无须任何的防腐处理，减少了后期维护成本投入。
3、本发明中，无论矿热炉负荷如何变化，使得烟气在文丘里管扩口段以上的塔内流速均为5m/s左右，且文丘里管以上的塔高大约40m，这样烟气在塔内的气固接触时间大约为8秒左右，从而有效地保证了脱硫效率。
附图说明
图1为本发明一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置的结构示意图；
图2为本发明一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置的工艺的流程示意图。
图中：1、负压布袋除尘器；2、吸收塔；3、风机；4、气料混合器；5、定量控制给料器；6、料仓；7、供料器；8、高分子脱硝剂喷洒塔；9、引风机；10、烟囱；11、压力表；12、观察镜；13、预热锅炉；14、脉冲布袋。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以是两个元件内部的连通。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所示，一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，是由：预热锅炉13、负压布袋除尘器1、风机3、气料混合器4、定量控制给料器5、料仓6、供料器7、吸收塔2、脉冲布袋14、高分子脱硝剂喷洒塔8、引风机9、烟囱10、压力表11和观察镜12组成，将预热锅炉13的出风口与负压布袋除尘器1的进风口连接，负压布袋除尘器1的出口与风机3的进风口连接，风机3的出风口与气料混合器4的气体入口连接，供料器7与料仓6的入口连接，料仓6的出口与定量控制给料器5的入口连接，定量控制给料器5的出口与气料混合器4的物料入口连接，气料混合器4的出口与吸收塔2的入口连接，吸收塔2的出口与脉冲布袋14的进风口连接，脉冲布袋14的出风口与高分子脱硝剂喷洒塔8的入口连接，高分子脱硝剂喷洒塔8的出口与引风机9的进风口连接，引风机9的出风口与烟囱10的入口相连，压力表11设置在风机3出风口和气料混合器4入口之间，观察镜12设置在脉冲布袋14出风口与高分子脱硝剂喷洒塔8入口之间。
定量控制给料器5设置于气料混合器4的上方，料仓6设置于定量控制给料器5的上方。
吸收塔2内腔从下到上依次设置有文丘里管、雾化喷水器和循环流化床，雾化喷水器设置于文丘里管的出口扩管段，且文丘里管以上的吸收塔塔高大约40m。
吸收塔2内设置有吸收剂和循环脱硫灰，循环脱硫灰为小苏打。
供料器7内设置有活性脱硝剂，活性脱硝剂为固态高分子材料。
负压布袋除尘器1采用反吹清灰、反吸输灰的措施。
本发明中，通过。
如图2所示，一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置的工艺，其步骤如下：
步骤一、除尘：矿热炉烟气进入负压布袋除尘器1，负压布袋除尘器1采用反吹清灰、反吸输灰的措施，其中矿热炉烟气温度160～200℃，矿热炉烟气中的粉尘被高效脱除，处理后的矿热炉烟气中粉尘浓度低于30mg/m3；
步骤二、脱硫：通过风机3将步骤一中处理后的矿热炉烟气传输至吸收塔2底部，其中矿热炉烟气温度120～180℃，矿热炉烟气在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应；然后矿热炉烟气通过吸收塔1底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，循环脱硫灰在循环流化床内，气固两相由于气流的作用，产生激烈的动与混合，充分接触，在矿热炉烟气上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；吸收塔1顶部结构进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内的Na/S比高达50％；通过吸收塔1内部的雾化喷水器喷入雾化水以降低吸收塔1内的烟度，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得S02与NaOH2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应，使得吸收剂、循环脱硫灰在文丘里管出口扩管段以上的吸收塔1内进行第二步的充分反应，实现脱硫。
步骤三、脱硝：将粉状高分子脱硝剂通过供料器7输送至储料仓6，再将粉状高分子脱硝剂通过管道输送至定量控制给料器5，再通过气料混合器4使粉状高分子脱硝剂与空气充分混合形成化合物，再由耐高温、耐腐蚀喷枪将化合物喷送至高分子脱硝剂喷洒塔8反应区域，通过引风机9将步骤二中处理后的矿热炉烟气与化合物充分混合发生化学反应，将矿热炉烟气中的NOX还原为氮气等无害气体，实现脱硝。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：是由：预热锅炉(13)、负压布袋除尘器(1)、风机(3)、气料混合器(4)、定量控制给料器(5)、料仓(6)、供料器(7)、吸收塔(2)、脉冲布袋(14)、高分子脱硝剂喷洒塔(8)、引风机(9)、烟囱(10)、压力表(11)和观察镜(12)组成，将预热锅炉(13)的出风口与负压布袋除尘器(1)的进风口连接，负压布袋除尘器(1)的出口与风机(3)的进风口连接，风机(3)的出风口与气料混合器(4)的气体入口连接，供料器(7)与料仓(6)的入口连接，料仓(6)的出口与定量控制给料器(5)的入口连接，定量控制给料器(5)的出口与气料混合器(4)的物料入口连接，气料混合器(4)的出口与吸收塔(2)的入口连接，吸收塔(2)的出口与脉冲布袋(14)的进风口连接，脉冲布袋(14)的出风口与高分子脱硝剂喷洒塔(8)的入口连接，高分子脱硝剂喷洒塔(8)的出口与引风机(9)的进风口连接，引风机(9)的出风口与烟囱(10)的入口相连，压力表(11)设置在风机(3)出风口和气料混合器(4)入口之间，观察镜(12)设置在脉冲布袋(14)出风口与高分子脱硝剂喷洒塔(8)入口之间。
2.根据权利要求1所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：所述定量控制给料器(5)设置于气料混合器(4)的上方，所述料仓(6)设置于定量控制给料器(5)的上方。
3.根据权利要求1所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：所述吸收塔(2)内腔从下到上依次设置有文丘里管、雾化喷水器和循环流化床，所述雾化喷水器设置于文丘里管的出口扩管段。
4.根据权利要求1所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：所述吸收塔(2)内设置有吸收剂和循环脱硫灰，所述循环脱硫灰为小苏打。
5.根据权利要求1所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：所述供料器(7)内设置有活性脱硝剂，所述活性脱硝剂为固态高分子材料。
6.根据权利要求1所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置，其特征在于：所述负压布袋除尘器(1)采用反吹清灰、反吸输灰的措施。
7.根据权利要求1～6所述的一种矿热炉烟气协同除尘脱硫脱硝装置的工艺，其步骤如下：
步骤一、除尘：矿热炉烟气进入负压布袋除尘器(1)，负压布袋除尘器(1)采用反吹清灰、反吸输灰的措施，其中矿热炉烟气温度160～200℃，矿热炉烟气中的粉尘被高效脱除，处理后的矿热炉烟气中粉尘浓度低于30mg/m3；
步骤二、脱硫：通过风机(3)将步骤一中处理后的矿热炉烟气传输至吸收塔(2)底部，其中矿热炉烟气温度120～180℃，矿热炉烟气在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应；然后矿热炉烟气通过吸收塔(1)底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，循环脱硫灰在循环流化床内，气固两相由于气流的作用，产生激烈的动与混合，充分接触，在矿热炉烟气上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；吸收塔(1)顶部结构进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内的Na/S比高达50％；通过吸收塔(1)内部的雾化喷水器喷入雾化水以降低吸收塔(1)内的烟度，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得S02与Na(OH)2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应，使得吸收剂、循环脱硫灰在文丘里管出口扩管段以上的吸收塔(1)内进行第二步的充分反应，实现脱硫。
步骤三、脱硝：将粉状高分子脱硝剂通过供料器(7)输送至储料仓(6)，再将粉状高分子脱硝剂通过管道输送至定量控制给料器(5)，再通过气料混合器(4)使粉状高分子脱硝剂与空气充分混合形成化合物，再由耐高温、耐腐蚀喷枪将化合物喷送至高分子脱硝剂喷洒塔(8)反应区域，通过引风机(9)将步骤二中处理后的矿热炉烟气与化合物充分混合发生化学反应，将矿热炉烟气中的NOX还原为氮气等无害气体，实现脱硝。
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