CN115532042A - 一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置及工艺，本发明装置包括用于通入工业硅矿热炉烟气的进口烟气管道，进口烟气管道下位依次布置余热锅炉、烟囱，余热锅炉、烟囱之间依次布置有钠基干法脱硫系统、SCR脱硝系统，所述钠基干法脱硫系统包括脱硫塔主体，所述SCR脱硝系统包括脱硝反应器，其特征在于，所述余热锅炉后端管道设有多处喷射点，所述多处喷射点通过喷射管道连接有脱硫剂制备输送系统；所述多处喷射点出口端与脱硫塔主体连接处设有导流叶片，所述脱硫塔主体出口设有布袋除尘器，所述布袋除尘器下部设有船型灰斗，船型灰斗下方设置仓泵，仓泵上设置循环流化槽，循环流化槽出口置于脱硫塔主体下部，所述的循环流化槽可拆卸。

Description

一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置及工艺
技术领域
本发明属于工业硅矿热炉烟气污染物一体化控制技术领域，具体涉及一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置及工艺。
背景技术
我国是工业硅生产大国。据中国有色金属协会硅业分会统计，截止2019年，我国工业硅产能为482万吨/年。2014年以来，为推动硅行业绿色发展，降低工业硅行业木炭还原剂的使用，实现工业硅冶炼还原剂更新换代，工业硅企业逐步提高硅煤和油焦还原剂的使用比例。经过几年的摸索和实践，目前已经基本上实现硅煤和油焦对木炭还原剂的替代，并在生产过程中广泛应用。但正是由于生产过程中提高了硅煤和石油焦等还原剂的比例，造成了烟气中氮氧化物和二氧化硫排放总量的提升。目前，制定工业硅行业的污染物标准面临的以下几个问题:
(1)由于目前木炭的使用量越来越少，多采用硅煤和石油焦替代木炭作为还原剂，其中含有大量的硫，导致二氧化硫、氮氧化物排放量大，工业硅行业大气污染物排放的范围相对宽泛，造成污染物排放超标。
(2)目前我国工业硅行业装备水平参差不齐，大部分企业甚至还没有环保监控装置，不仅原始数据收集难度大，而且环保监管难度也较大。
(3)目前工业硅行业内还没有成熟的脱硫脱硝的方案可以借鉴，不仅国内没有，国外上百年的工业硅生产企业也没有脱硫脱硝环节。目前国内并没有针对工业硅行业的排放标准，现有工业硅执行的铁合金标准中没有SO2，NOx的排放限值。
目前企业大多数采用煤、石油焦来作为碳质还原剂，导致工业硅矿热炉烟气中的SO2含量由于不同企业使用的还原剂成分不同，SO2浓度范围波动较大，需安装尾气处理装置进行脱硫。现有的脱硫系统往往采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，烟气自烟道引入脱硫塔内，自下而上流动与喷淋层喷射出的石灰石浆液滴发生进行反应，洗涤SO2等有害气体。湿法脱硫效率高，但产生废液，且脱硫设备长时期运行容易腐蚀。采用煤或者石油焦等作为碳质还原剂的，还原剂中含有氮分，使得工业硅矿热炉烟气中含有NOx，另外由于空气中所含有的氮气在高温下会与氧发生反应生成氮氧化物，导致其浓度升高。而采用低氮燃烧技术和SNCR技术能够将工业硅矿热炉烟气中含有的NOx浓度可以控制在200mg/m3以下。无法满足更低、更严格的NOx排放要求。因此，急需研发设计工业硅矿热炉烟气多污染物一体化高效控制技术方案，且能满足污染物不同浓度下的要求。
发明内容
本发明提出一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置及工艺。为了解决传统工业硅矿热炉烟气治理方法的不足，本发明公开了一种业硅矿热炉烟气多污染物联合处理装置及工艺。其不仅可以对业硅矿热炉烟气中的SO2、颗粒物、NOX等进行一体化治理，而且具有总投资小、运行能耗低、占地面积小、工艺简洁、维护量小的优点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，包括用于通入工业硅矿热炉烟气的进口烟气管道，进口烟气管道下位依次布置余热锅炉、烟囱，余热锅炉、烟囱之间依次布置有钠基干法脱硫系统、SCR脱硝系统，所述钠基干法脱硫系统包括脱硫塔主体，所述SCR脱硝系统包括脱硝反应器，其特征在于，所述余热锅炉后端管道设有多处喷射点，所述多处喷射点通过喷射管道连接有脱硫剂制备输送系统；
所述多处喷射点出口端与脱硫塔主体连接处设有导流叶片，所述脱硫塔主体出口设有布袋除尘器，所述布袋除尘器下部设有船型灰斗，船型灰斗下方设置仓泵，仓泵上设置循环流化槽，循环流化槽出口置于脱硫塔主体下部，所述的循环流化槽可拆卸；
所述布袋除尘器出口连接脱硝反应器，所述脱硝反应器入口处设有喷氨格栅，所述脱硝反应器出口设有引风机，所述烟囱设置于引风机的下位。
进一步的，所述脱硝反应器分仓布置，脱硝反应器内SCR催化剂层层数可调，所述的脱硝反应器入口设气流均布装置及导流板；脱硝反应器入口位于导流板的下位设置梯形结构，梯形结构的下位设置脱硝反应器分仓入口阀门，脱硝反应器分仓入口阀门的下位设置脱硝反应器分仓出口阀门。
再进一步的，还包括与氨水蒸发器连接的热风炉；脱硝反应器分仓入口阀门与脱硝反应器分仓出口阀门之间设置高温烟气分配管道；所述热风炉、高温烟气分配管道和引风机连接有流量调节阀组；所述脱硝反应器内设置有催化剂预留层和催化剂层。
进一步的，所述喷氨格栅包括喷氨管道和氨气分布装置。
再进一步的，所述的喷氨格栅连接有氨水蒸发器，氨水蒸发器内部采用双流体喷枪。
进一步的，所述导流叶片上方设有文丘里加速器，文丘里加速器设置于脱硫塔主体进口的下方、内衬防磨装置；循环流化槽出口置于文丘里加速器上方。
进一步的，所述的脱硫剂制备输送系统包括依次布置的给料装置、研磨机、分级机和小苏打输送风机；文丘里加速器在脱硫塔主体下部序列排布；所述的脱硫塔主体下部设塔底应急排灰装置；所述布袋除尘器包括灰船型灰斗上方设置的除尘器中间箱体和净气室。
一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置的工艺，包括如下步骤：
1)、烟气经余热锅炉降温至200-220℃，烟气从进口烟气管道1进入脱硫脱硝系统，与喷射点处经脱硫剂制备输送系统制备输送而来的脱硫剂产生反应：
完成的化学反应为：
2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+2CO2+H2O
2NaHCO3+SO3→Na2SO4+2CO2+H2O
与其他酸性物质的反应：
NaHCO3+HCL→NaCL+CO2+H2O
NaHCO3+HF→NaF+CO2+H2O
经过脱硫的烟气通过布袋除尘器进口进入布袋除尘器内进行除尘，布袋除尘器上部灰斗进气口导流板对烟气中的大颗粒进行惯性预分离；同时，上部灰斗进气口导流板对进入布袋除尘器袋室内的气流均布；烟气沿着布袋除尘器滤袋间隙逐渐上升，并通过滤袋过滤掉粉尘，同时烟气与附着在滤袋上的粉尘进行进一步的脱硫反应；最后经过过滤的烟气进入净气室；
2)、布袋除尘器下部船型灰斗收集脱硫灰，通过控制脱硫塔主体的压降调节循环流化床内的固－气比，调节船型灰斗下部的阀组进入循环流化槽的物料量，控制送回脱硫塔主体的再循环物料量，其余部分进入仓泵经处理后外排；
3)、烟气与氨气混合均匀后，平均分配到各个仓室，均匀混合后的的烟气与氨气混合体进入催化剂层，氨气和烟气中的氮氧化物进行化学反应，生成氮气和水蒸气；
SCR选择性还原脱硝化学反应式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→3N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
4)、最后，经过脱硫除尘脱硝后的净烟气，在引风机的作用下，通过脱硝反应器出口的烟囱排放。
进一步的，步骤1)中，
采用Ca(OH)2作为脱硫剂时：
Ca(OH)2+SO2＝CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3＝CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2＝CaSO4·1/2H2O；
步骤3)中，
当长时间运行生成的硫氨影响催化剂的使用效果时，通过在线或离线方式对催化剂进行分仓热解析。
再进一步的，所述导流叶片根据烟道截面的长宽比来选择，当比值小于0.8时，装设1-2片，当比值为0.8-1.3时，装设1片；所述文丘里加速器将烟气流速控制在50-60m/s的范围内；
步骤3)中，热解析方法如下：
在线热解析：打开热风炉及高温烟气分配管道上对应的阀门，同时脱硝反应器分仓人口及出口阀门保持开启状态，产生的热烟气与原烟气混合产生350-400℃的热解析烟气，并保持温度后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析；
离线热解析：打开热风炉及对应的阀门，关闭脱硝反应器分仓人口及出口阀门，产生的热烟气与空气混合产生350-400℃的热解析烟气并保持温度后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析。
本发明的技术效果在于：本发明公开了一种业硅矿热炉烟气多污染物联合处理装置及工艺。其不仅可以对业硅矿热炉烟气中的SO2、颗粒物、NOX等进行一体化治理，而且具有总投资小、运行能耗低、占地面积小、工艺简洁、维护量小的优点。
附图说明：
图1为本发明装置的结构图；
图中附图标记：1-进口烟气管道，2-余热锅炉，3-喷射点，4-脱硫剂制备输送系统，5-导流叶片，6-文丘里加速器，7-脱硫塔主体，8-布袋除尘器，9-船型灰斗，10-仓泵，11-循环流化槽，12-氨水蒸发器，13-双流体喷枪，14-喷氨格栅，15-热风炉，16-电子调节阀组(即流量调节阀组)，17-气流均布装置及导流板，18-梯形结构，19-脱硝反应器分仓入口阀门，20-脱硝反应器分仓出口阀门，21-脱硝反应器，22-高温烟气分配管道，23-引风机，24-烟囱。
具体实施方式
参照附图，本发明的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，具体是矿热炉烟管出口的高温烟气首先经过余热锅炉2进行热量回收，将烟气温度降低至滤袋及催化剂可以长时间高效的运行温度。经过降温的烟气再进入钠基干法脱硫系统，(钠基)干法脱硫系统在烟气管道处设置脱硫剂喷入口，喷入研磨后好的碳酸氢钠超细粉，碳酸氢钠(超细粉)在管道内被热激活，比表面积迅速增大，与烟气充分接触，发生物理、化学反应，烟气中的SO2等酸性物质被吸收净化，经吸收SO2等酸性物质并干燥的含粉料烟气进入布袋除尘器8进行进一步的脱硫反应及烟尘净化，然后进入下一步的SCR脱硝系统，在催化剂的作用下，烟气中的NOx与喷氨格栅14喷出的氨气在催化剂表面发生还原反应，生成N2和H2O，脱硫脱硝后的净化烟气经烟囱24排放至大气。
具体的，一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，包括用于通入工业硅矿热炉烟气的进口烟气管道1，所述进口烟气管道1后端设有余热锅炉2，所述余热锅炉2后端管道设有多处喷射点3，所述多处喷射点3通过喷射管道连接有脱硫剂制备输送系统4。所述多处喷射点3出口端与脱硫塔主体7连接处设有导流叶片5，所述导流叶片5上方设有文丘里加速器6，所述文丘里加速器6上方设有脱硫塔主体7。所述脱硫塔主体7出口设有布袋除尘器8，所述布袋除尘器8下部设有船型灰斗9、仓泵10、循环流化槽11，所述循环流化槽11出口位于所述脱硫塔主体7下部、所述文丘里加速器6上方。所述布袋除尘器8出口连接脱硝反应器21。所述脱硝反应器21入口处设有喷氨格栅14，所述脱硝反应器21出口设有引风机23和烟囱24。
进一步的，所述的脱硫剂制备输送系统4主要设备有给料装置(包括喂料斗、计量给料螺杆进料器)、研磨机(包括研磨盘、气流导向环)、分级机、小苏打输送风机等。小苏打通过喂料斗底部计量给料螺杆进料器计量后均匀进入研磨机，研磨机和分级机在电机带动下高速旋转，小苏打物料受到高速旋转的研磨盘撞击之后粉碎，符合要求的物料通过分级机进入下游系统中的，大的颗粒通过气流导向环作用重新进入研磨区再次粉碎，直至粒径达到设计要求。粒径通过调整分级机速度来调节。分级机由“鼠笼式”转子组成，磨料须经过分级机的分选器而离开磨机。“鼠笼”向微粒提供与作用在微粒上的动能力相反的离心力。输送风机是摆放在研磨机与分级机之前，保证小苏打不与小苏打吹运用风机叶轮接触，防止对叶轮的腐蚀。
进一步的，所述的文丘里加速器6的数量为七个，七个所述文丘里加速器6在脱硫塔主体7下部按序列进行排布。
所述的脱硫塔主体7下部设塔底应急排灰装置，防止系统检修时，回床不彻底，导致的塌床。
所述的脱硫塔主体7出口采用内循环式设计，保证不会存在积灰现象，也增强了脱硫剂与烟气中SO2的传质，同时大角度的调整了烟气流向，采用大角度下行出风方式，在出口处增设出口预除尘装置，通过重力沉降，在进入所述布袋除尘器8之前可以收集部分脱硫灰，能有效减低脱硫灰对布袋的磨损。
前述的布袋除尘器8下方设有船型灰斗9，所述灰船型灰斗9底部采用全流化的(循环)流化槽11及以防止灰斗内灰流粘结或结拱。(循环)流化槽11采用流化帆布，保证良好的透气性。流化风采用专用的罗茨风机，并设有备用，流化风配有专门的加热装置和保温，流化风采用蒸汽加热。船型灰斗9下部设有阀组，根据吸收塔压降信号调节阀组的开度，从而控制循环灰量。
所述的脱硫塔主体7，可根据现场布置情况及污染物浓度、出口排放要求等采用管道形式，减少系统运行阻力，节约运行成本。
进一步的，所述的脱硝反应器21入口设气流均布装置及导流板17。脱硝反应器21内部各类加强板、支架设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。
前述的脱硝反应器21入口设有喷氨格栅14，所述喷氨格栅14是将烟道截面划分为多个控制区域，每个控制区域有若干的喷射孔。所述喷氨格栅14包括喷氨管道、支撑配件和氨气分布装置等。设计时，喷氨格栅14的位置及喷嘴形式是根据SCR反应器(即脱硝反应器21)进口烟道的布置情况来选择的。脱硝装置(即脱硝反应器21)投运前，调整烟气气流的分布情况，调整各氨气喷嘴阀门的开度，使各氨气喷嘴流量与烟气中需还原的NOx含量相匹配，以免造成局部喷氨过量。
进一步的，所述的喷氨格栅14连接有氨水蒸发器12，氨水蒸发器12内部采用双流体喷枪13，采用压缩空气将氨水雾化成非常细小、均匀的氨水颗粒，再经高温热烟气作为热源，在所述的氨水蒸发器12内迅速的蒸发成氨空混合气。
所述的喷氨格栅14喷入的混合氨气采用的是脱硫脱硝后的净烟气对氨水进行蒸发稀释，节约了系统能源消耗，同时将氨气浓度降低到5％以下，保证了系统的安全运行。具体的，取气口为引风机23出口，利用引风机23出口的微正压，通过调节电动调节阀组16中的上阀门，节约了采用稀释风机带来的电损耗。
进一步的，所述的脱硝反应器21采用的是3+1(层催化剂)的分仓布置，初步填充三层催化剂，待环保更加苛刻时，可以通过增填第四层催化剂以达到更高的环保的标准。
所述的脱硝反应器21入口设有独特的梯形入口烟气设计(即梯形结构18)，保证了其气体均匀的分配到各个仓室。
脱硝反应器21的分仓布置，当系统长期运行产生硫氨时，粘附在催化剂表面，对催化剂小孔进行堵塞，影响脱硝效果。可通过开关脱硝反应器分仓入口阀门19和脱硝反应器分仓出口阀门20，打开加热炉(即热风炉)15及电动调节阀组16中的右阀门，将高温烟气按照一定的顺序流入各个分仓，完成对催化剂的热解析。
设置加热炉(即热风炉)15，可作为氨水蒸发器12的备用热源，当热风蒸发系统发生故障时启用，保证了系统的稳定运行。
本发明是一种业硅矿热炉烟气多污染物联合处理装置，包括进口烟气管道1前端设置的余热利用系统(余热锅炉2)，烟气经过余热利用降温后与超细碳酸氢钠粉末充分接触，发生物理、化学反应，烟气中的SO2等酸性物质被吸收净化，所述超细碳酸氢钠粉末由脱硫剂制备输送系统4制备并经多处喷射点3喷入烟道中。烟气与脱硫剂接触后进入脱硫塔(主体)7，保证了接触时间，提供了脱硫效率。所述脱硫塔(主体)7采用空塔结构，干式运行，无需反腐。所述脱硫塔(主体)7下部设有文丘里加速器6，脱硫剂与烟气通过文丘里加速器6的加速，产生激烈的湍动与混合，充分接触。所述文丘里加速器6采用七文丘里喉管按照次序排列，减少单管的高度和自由射流区的长高，由于在自由射流区内颗粒物的含量较低，减少其长度，可增大有效反应空间。
脱硫后的烟气进入布袋除尘器8，所述的布袋除尘器8包括自下而上设置的除尘器灰斗(即灰船型灰斗9)、除尘器中间箱体和净气室，所述的除尘器灰斗内设置有导流板，所述的除尘器中间箱体上设置有滤袋和花板，所述的净气室设置有脉冲清灰装置。所述除尘器灰斗为船型灰斗9，下部设有阀组、仓泵10、循环(流化)槽11，所述循环(流化)槽11出口位于所述脱硫塔(主体)7下部，重复利用了过喷的脱硫剂，减少了脱硫剂的消耗。颗粒物经脱硫塔(主体)7出口及(船型)灰斗9的预除尘，减少了对滤袋的磨损，延长了使用寿命。
进一步的，可根据入口SO2浓度及出口SO2排放标准的要求，在入口SO2浓度较低时，出口SO2排放标准较低时，不设所述的循环(流化)槽11，减少了初期的投资，减少后期的维护操作等。在入口SO2浓度很低时，出口SO2排放标准很低时，不设所述的脱硫塔(主体)7及所述的循环(流化)槽11等，减少系统阻力，节约运行成本、初期投资及后期的维护操作等。
进一步的，在入口SO2浓度很低时，出口SO2排放标准很低时，可采用钙基(Ca(OH)2)为脱硫剂，节约运行成本。
脱硫除尘后的烟气进入脱硝反应器21，所述脱硝反应器21入口设有喷氨格栅14，气流均布装置及导流板。脱硝反应器21上部设有梯形结构18，保证了烟气与氨区的混合均匀，以及均匀的分配到各个仓室。
进一步的，所述脱硝反应器21采用3+1(层催化剂)模式布置。采用先脱硫除尘再去除氮氧化物工艺，可以实现低温SCR催化剂安全高效运行，有效避免粉尘对催化剂的磨损，防止烟气中杂质对低温SCR催化剂造成中毒，采用分仓室热解析的方式分解系统长时间运行产生的硫氨。
进一步的，在入口氮氧化物浓度很低时，出口氮氧化物排放标准很低时，可采用2+1(层催化剂)模式布置，减少系统阻力，节约运行成本。
再参照附图1，一种工业硅矿热炉烟气多污染物联合处理装置，包括进口烟气管道1前端设置的余热利用系统(余热锅炉2)，烟气依次经过进口烟气管道1、余热锅炉2、喷射点3、导流叶片5、文丘里加速器6、脱硫塔主体7、布袋除尘器8、喷氨格栅14、气流均布装置及导流板17、梯形结构18、脱硝反应器分仓入口阀门19、脱硝反应器21、脱硝反应器分仓出口阀门20、引风机23，最后经烟囱24外排。所述的喷射点3根据烟道的直径，沿烟道外壁均匀分布3至4个点，保证脱硫剂与烟气的均匀接触；所述导流叶片5根据烟道截面的长宽比来选择，当比值小于0.8时，装设1-2片，当比值为0.8-1.3时，装设1片，同时应根据CFD模拟的结果进行优化；所述文丘里加速器将烟气流速控制在50-60m/s的范围内，同时内衬防磨装置，保证在与烟气高速流动的工况下的长时间稳定使用；所述布袋除尘器8包括自下而上设置的船型灰斗9、除尘器中间箱体和净气室，所述的船型灰斗9内设置有导流板，所述的除尘器中间箱体上设置有滤袋和花板，所述的净气室内设置有脉冲清灰装置，所述的布袋除尘器8出口与所述的脱硝反应器20相连接，所述的脱硝反应器20内自上而下设置有催化剂预留层和催化剂层。
本发明方案的工艺，包括如下步骤：
烟气经余热利用系统(余热锅炉2)降温至200-220℃，烟气从进口烟气管道1进入脱硫脱硝系统，与喷射点3处经脱硫剂制备输送系统4制备输送而来的脱硫剂产生反应。
完成的主要化学反应为：
2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+2CO2+H2O
2NaHCO3+SO3→Na2SO4+2CO2+H2O
与其他酸性物质(如HCL等)的反应：
NaHCO3+HCL→NaCL+CO2+H2O
NaHCO3+HF→NaF+CO2+H2O
当脱硫效率要求不高，采用Ca(OH)2作为脱硫剂时
Ca(OH)2+SO2＝CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3＝CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2＝CaSO4·1/2H2O
脱硫塔(主体)7出口与布袋除尘器8入口相连接，经过脱硫的烟气通过布袋除尘器8进口进入布袋除尘器8内进行除尘。烟气从(上部)灰斗进入(布袋)除尘器8，(上部)灰斗进气口设有导流板，导流板对烟气中的大颗粒进行惯性预分离；同时，导流板对进入(布袋除尘器8)袋室内的气流具有均布的作用，使气流在(布袋)除尘器8中分布均匀；烟气沿着滤袋间隙逐渐上升，并通过滤袋过滤掉粉尘，同时烟气与附着在滤袋上的粉尘进行进一步的脱硫反应；最后经过过滤的烟气进入净气室[净气室为高净气室，其高度为2.5m～3.5m，并设有人孔，当需要检修或更换滤袋时，可以直接在净气室内进行检修或者更换。同时，高净气室的布置方式，可以有效避免传统低净气室(带检修门)密封不严、漏水等问题]。
布袋除尘器8下部设船型灰斗9，船型灰斗9用于收集脱硫灰。脱硫塔(主体)7的压降由烟气压降和固体颗粒压降两部分组成；由于循环流化床内的固体颗粒浓度(或称固－气比)是保证流化床良好运行的重要参数，在运行中只有通过控制脱硫塔(主体)7的压降来实现调节床内的固－气比，以保证反应器始终处于良好的运行工况。通过调节船型灰斗9下部的阀组进入循环流化槽11的物料量，控制送回脱硫塔(主体)7的再循环物料量，可保证脱硫塔(主体)7压降的稳定，从而保证了床内脱硫反应所需的固体颗粒浓度，同时也增大了脱硫剂的利用率。其余部分进入仓泵10经处理后外排。
布袋除尘器8出口与脱硝反应器21入口相连接，脱硝反应器21入口设有喷氨格栅14，气流均布装置及导流板17，脱硝反应器20上部设有独特的梯形结构18，烟气与氨气混合均匀后，平均的分配到各个仓室。均匀混合后的的烟气与氨气混合体进入催化剂层，氨气和烟气中的氮氧化物进行化学反应，生成氮气和水蒸气。
SCR选择性还原脱硝主要化学反应式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→3N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
当长时间运行生成的硫氨影响催化剂的使用效果时，可通过在线或离线方式对催化剂进行分仓热解析。在线热解析：打开加热炉(即热风炉15)及高温烟气分配管道22上对应的阀门，同时脱硝反应器分仓人口及出口阀门19、20也保持开启状态，产生的热烟气与原烟气混合产生350-400℃左右的热解析烟气，并保持温度一段时间后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析。离线热解析：打开加热炉(即热风炉15)及对应的阀门，关闭脱硝反应器分仓人口及出口阀门19、20，产生的热烟气与空气混合产生350-400℃左右的热解析烟气并保持温度一段时间后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析。
当催化剂达到或接近活性寿命周期时，可以在催化剂预留层上安装新的催化剂，来保证脱硝效率。
最后，经过脱硫除尘脱硝后的净烟气，在引风机23的作用下，通过脱硝反应器21出口的烟囱24排放。
由于气流均布对脱硫除尘和脱硝有着至关重要的作用，同时SCR反应中喷氨均匀性及氨气与烟气混合进行性决定了脱硝效果。本装置采用计算流体力学(CFD)方法对其进行数值模拟优化设计。

Claims (10)

1.一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，包括用于通入工业硅矿热炉烟气的进口烟气管道(1)，进口烟气管道(1)下位依次布置余热锅炉(2)、烟囱(24)，余热锅炉(2)、烟囱(24)之间依次布置有钠基干法脱硫系统、SCR脱硝系统，所述钠基干法脱硫系统包括脱硫塔主体(7)，所述SCR脱硝系统包括脱硝反应器(21)，其特征在于，所述余热锅炉(2)后端管道设有多处喷射点(3)，所述多处喷射点(3)通过喷射管道连接有脱硫剂制备输送系统(4)；
所述多处喷射点(3)出口端与脱硫塔主体(7)连接处设有导流叶片(5)，所述脱硫塔主体(7)出口设有布袋除尘器(8)，所述布袋除尘器(8)下部设有船型灰斗(9)，船型灰斗(9)下方设置仓泵(10)，仓泵(10)上设置循环流化槽(11)，循环流化槽(11)出口置于脱硫塔主体(7)下部，所述的循环流化槽(11)可拆卸；
所述布袋除尘器(8)出口连接脱硝反应器(21)，所述脱硝反应器(21)入口处设有喷氨格栅(14)，所述脱硝反应器(21)出口设有引风机(23)，所述烟囱(24)设置于引风机(23)的下位。
2.根据权利要求1所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述脱硝反应器(21)分仓布置，脱硝反应器(21)内SCR催化剂层层数可调，所述的脱硝反应器(21)入口设气流均布装置及导流板(17)；脱硝反应器(21)入口位于导流板(17)的下位设置梯形结构(18)，梯形结构(18)的下位设置脱硝反应器分仓入口阀门(19)，脱硝反应器分仓入口阀门(19)的下位设置脱硝反应器分仓出口阀门(20)。
3.根据权利要求2所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：还包括与氨水蒸发器(12)连接的热风炉(15)；脱硝反应器分仓入口阀门(19)与脱硝反应器分仓出口阀门(20)之间设置高温烟气分配管道(22)；所述热风炉(15)、高温烟气分配管道22和引风机(23)连接有流量调节阀组(16)；所述脱硝反应器(21)内设置有催化剂预留层和催化剂层。
4.根据权利要求1所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述喷氨格栅(14)包括喷氨管道和氨气分布装置。
5.根据权利要求4所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述的喷氨格栅(14)连接有氨水蒸发器(12)，氨水蒸发器(12)内部采用双流体喷枪(13)。
6.根据权利要求1所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述导流叶片(5)上方设有文丘里加速器(6)，文丘里加速器(6)设置于脱硫塔主体(7)进口的下方、内衬防磨装置；循环流化槽11出口置于文丘里加速器(6)上方。
7.根据权利要求1所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述的脱硫剂制备输送系统(4)包括依次布置的给料装置、研磨机、分级机和小苏打输送风机；文丘里加速器(6)在脱硫塔主体(7)下部序列排布；所述的脱硫塔主体(7)下部设塔底应急排灰装置；所述布袋除尘器(8)包括灰船型灰斗(9)上方设置的除尘器中间箱体和净气室。
8.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)、烟气经余热锅炉(2)降温至200-220℃，烟气从进口烟气管道(1)进入脱硫脱硝系统，与喷射点(3)处经脱硫剂制备输送系统(4)制备输送而来的脱硫剂产生反应：
完成的化学反应为：
2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+2CO2+H2O
2NaHCO3+SO3→Na2SO4+2CO2+H2O
与其他酸性物质的反应：
NaHCO3+HCL→NaCL+CO2+H2O
NaHCO3+HF→NaF+CO2+H2O
经过脱硫的烟气通过布袋除尘器(8)进口进入布袋除尘器(8)内进行除尘，布袋除尘器(8)上部灰斗进气口导流板对烟气中的大颗粒进行惯性预分离；同时，上部灰斗进气口导流板对进入布袋除尘器(8)袋室内的气流均布；烟气沿着布袋除尘器(8)滤袋间隙逐渐上升，并通过滤袋过滤掉粉尘，同时烟气与附着在滤袋上的粉尘进行进一步的脱硫反应；最后经过过滤的烟气进入净气室；
2)、布袋除尘器(8)下部船型灰斗(9)收集脱硫灰，通过控制脱硫塔主体(7)的压降调节循环流化床内的固－气比，调节船型灰斗(9)下部的阀组进入循环流化槽(11)的物料量，控制送回脱硫塔主体(7)的再循环物料量，其余部分进入仓泵(10)经处理后外排；
3)、烟气与氨气混合均匀后，平均分配到各个仓室，均匀混合后的的烟气与氨气混合体进入催化剂层，氨气和烟气中的氮氧化物进行化学反应，生成氮气和水蒸气；
SCR选择性还原脱硝化学反应式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→3N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
4)、最后，经过脱硫除尘脱硝后的净烟气，在引风机(23)的作用下，通过脱硝反应器(21)出口的烟囱(24)排放。
9.根据权利要求8所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置的工艺，其特征在于，步骤1)中，
采用Ca(OH)2作为脱硫剂时：
Ca(OH)2+SO2＝CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3＝CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2＝CaSO4·1/2H2O；
步骤3)中，
当长时间运行生成的硫氨影响催化剂的使用效果时，通过在线或离线方式对催化剂进行分仓热解析。
10.根据权利要求9所述的一种工业硅矿热炉烟气脱硫脱硝装置的工艺，其特征在于，所述导流叶片(5)根据烟道截面的长宽比来选择，当比值小于0.8时，装设1-2片，当比值为0.8-1.3时，装设1片；所述文丘里加速器(6)将烟气流速控制在50-60m/s的范围内；
步骤3)中，热解析方法如下：
在线热解析：打开热风炉(15)及高温烟气分配管道(22)上对应的阀门，同时脱硝反应器分仓人口及出口阀门(19、20)保持开启状态，产生的热烟气与原烟气混合产生350-400℃的热解析烟气，并保持温度后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析；
离线热解析：打开热风炉(15)及对应的阀门，关闭脱硝反应器分仓人口及出口阀门(19、20)，产生的热烟气与空气混合产生350-400℃的热解析烟气并保持温度后，待解析的仓室硫氨彻底分解，每个仓室轮流进行热解析。
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