CN203002189U - 用于去除烧结或造粒设备的废气中的so2的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于执行去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的方法的装置，其中在流化流方法中在废气通道（1）中对由烧结或造粒设备的废气组成的废气流添加干燥的添加剂，包括由吸附剂、再循环物、碱土基的反应剂组成的集合中的一个或多个成员，接着从废气中通过织物过滤器（3）分离在废气中携带的固体物质并且至少部分地再循环到废气流中，并且通过加入水介质到废气流中受控地冷却并润湿废气，其中临时在加入水介质之前给水介质添加含碱介质。

Description

用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的装置
技术领域
本发明涉及一种用于从烧结或造粒设备的废气中去除SO2的方法，在该方法中，在流化流方法中在废气通道中对由烧结或造粒设备的废气组成的废气流添加干燥的添加剂，包括由吸附剂、再循环物、碱土基的反应剂组成的集合中的一个或多个成员，接着从废气中通过织物过滤器分离在废气中携带的固体物质并且至少部分地再循环到废气流中，并且通过在废气流中喷射或雾化水介质受控地冷却并润湿废气，本发明还涉及用于执行本方法的装置。 
背景技术
烧结或造粒设备产生大量的废气并且明显含有有害物质如细粉尘、烟雾、重金属、有机的排放物如二氧化物、呋喃、VOC、PAC以及含有酸成分如二氧化硫SO2、三氧化硫SO3、氯化氢HCl或氟化氢HF。为了使这些在废气中含有的有害物质对环境的影响保持尽可能微小，例如由WO2006099948已知，在流化流方法中在废气流中添加干燥的添加剂、至少由吸附剂和再循环物以及必要时反应剂组成，并且接着从废气中通过织物过滤器分离在废气中携带的固体物质。在按照WO2006099948的方法中可以通过在废气流中喷射或雾化水介质受控地冷却和/或润湿废气。通过喷射或雾化水介质实现废气流的冷却和润湿，用于提高添加剂和反应剂的反应率。水介质在添加剂或反应剂的水石灰颗粒和其孔上产生水合物膜，由此极大改善酸成分的化学吸附。二氧化硫与含石灰的反应剂的分离尤其与温度有关并且在更低温度时更加容易。在织物过滤器上分离的物质至少部分地再循环到废气中，用于更好地充分利用其净化废气的潜能。此外由此使要被去除的有害分离物质的量保持微小。 
烧结或造粒设备的废气的组成成分随时间变化。例如它具有由方法和原料引起的SO2废气含量峰值。官方给定的排放极限值经常是半小时排放平均值；但是对应于产生的SO2废气含量峰值，半小时排放平均值可能远大于在峰值出现之前或之后存在的废气流SO2含量。在按照WO2006099948的方法中使用固体的含碱土反应剂。这种反应剂在与SO2反应方面具有非常惰性的反应动力。如果废气流的SO2含量在短时间以内非常迅速地提高，通过添加的反应剂量增加，由于惰性的反应动力不能在所需的相对较短的时间内避免SO2含量增加，这可能导致超过排放极限值。因此为了可靠地防止超过排放极限值，必需在按照WO2006099948的方法中在使用固体的含碱土的反应剂条件下以这种反应剂量工作，它足以在出现峰值时也在满足排放极限值的条件下从废气中去除足够的SO2。相应地必须使用于执行该方法的设备设计得更大，它必须提供更多的反应剂，并且必需去除更大量的有害的分离物质。 
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于处理烧结或造粒设备的废气的方法，其中废气流SO2含量峰值影响减小到SO2含量的半小时排放平均值，本发明的目的还在于用于执行本方法的装置。 
这个目的通过一种用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的方法得以实现，在该方法中在流化流方法中对由烧结或造粒设备的废气组成的废气流添加干燥的添加剂，包括由吸附剂、再循环物、碱土基的反应剂组成的集合中的一个或多个成员，接着从废气中通过织物过滤器分离在废气中携带的固体物质并且至少部分地作为再循环物再循环到废气流中，并且通过加入水介质到废气流中受控地冷却并润湿废气，其特征在于，临时在加入水介质之前给水介质添加含碱介质。 
相应的烧结或造粒设备尤其是用于铁矿石的烧结或造粒设备，其中烧结的铁矿石优选在制钢中使用。 
流化流方法指的是这样的方法，在其中将添加剂添加到在给定方向上流动的废气流中，添加剂被废气流夹杂并且导致在夹杂的添加剂与废气组成成分之间的反应。与此不同，在涡流层方法中，废气在反应器中旋流并因此不在给定的方向上流动。在流化流方法中添加剂在废气流中的平均滞留时间为几秒、一般为2至10秒。在涡流层方法中平均滞留时间超过这些值。 
在加入添加剂和再循环物以后和在通过织物过滤器分离之前的废气流固体物质含量在流化流方法中一般为1至50g/Nm3并因此明显低于在一般的涡流层方法中。在涡流层方法中，固体物质含量约为流化流方法的固体物质含量的20-50倍。超过50g/Nm3的废气流含量在过滤的废气净化方法中不利地影响运行成本。尤其布过滤器的经常的净化循环导致使用寿命降低。已经证实，在具有再循环的流化流方法中进一步提高再循环率到含量值>50g/Nm3无助于附加的分离效果。因此更高的再循环率只能带来不利的效果。按照一种实施例，干燥的添加剂由吸附剂、再循环物、碱土基的反应剂组成的集合中的一个或多个成员组成。按照另一实施，例干燥的添加剂至少包括吸附剂和再循环物。优选干燥的吸附剂至少由吸附剂和再循环物组成。 
所述吸附剂例如是平炉焦炭、研磨活性焦炭（mahlaktivierter Kok）、活性炭、膨润土、沸石或其它吸附活性的材料，例如由多个上述吸附剂组成的混合物。优选活性炭或平炉焦炭。 
所述碱土基的反应剂包括例如固体的熟石灰Ca(OH)2、固体的氢氧化镁Mg(OH)2或石灰石粉。优选碱土基的反应剂包括或是固体的熟石灰，因为它可以通过水合在制铁和制钢中容易使用的生石灰制成，它是成本有利的并且是用于从废气流中去除SO2的高效反应剂。 
在废气中携带的固体物质从废气中通过织物过滤器分离并且至少部分地作为再循环物再循环到废气流中。 
织物过滤器的概念包括软管过滤器、袋式过滤器、布过滤器、纺织物过滤器和由金属织物制成的过滤器。 
例如可以通过喷射或雾化加入水介质。 
所述水介质是水，其中优选是方法水或废水。 
按照本发明临时在加入水介质之前对水介质添加含碱介质。按照一种实施例，添加碱性的含碱介质，并由此提高水介质的pH值。通过添加含碱介质可以以相同添加的碱土基反应剂量从废气流中去除更多的SO2。使用Ca或Mg基的固体的碱土基反应剂当然是难于水溶解的并且因此与含碱的、Na或K基的反应剂相比只能惰性地反应。含碱反应剂与碱土基反应剂相比提供有利的化学计量和用于从废气中去除SO2的反应动力。按照本发明通过添加含碱介质到水介质中，对废气的SO2含量的增加作出反应，无需提高固体的碱土基的反应剂量或添加剂量。相应地为了避免通过峰值引起的超过排放极限值无需以比在峰值之前和之后存在的条件所需的更大量的固体的碱土基的反应剂或添加剂工作。因此用于执行按照本发明方法的装置可以设计得比现有技术更小，并且在织物过滤器上产生更少的要被去除的含有害物质的分离物质。 
碱性的含碱介质包括或者是例如碳酸氢钠NaHCO3、苏打Na2CO3、碳酸氢钾KHCO3或碳酸钾K2CO3。碱性的含碱介质包括或者是例如氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH或氢氧化锂LiOH。碱性的含碱介质作为水熔液添加，例如作为氢氧化钠熔液或氢氧化钾熔液、优选30-50重量百分比的氢氧化钠熔液。 
添加含碱介质只是临时进行，优选当预期超过排放极限值的排放的时候。持久地提高是不利的，可能产生更高的运行成本并且在织物过滤器上分离的固体物质可能具有更高的碱值，这导致其难以继续利用。优选当废气流中的SO2含量、即SO2浓度在处理之前或在废气处理后的排放超过确定的阈值的时候，或者当废气中的SO2含量提高或者废气中的SO2浓度提高到超过确定的临界提高值的时候，则开始临时的提高。阈值例如如下给出： 
-由所使用的碱土基反应剂和添加剂的量或其SO2的分离能力在使用水介质时其pH值不通过添加碱性的含碱介质提高，
-由用于执行按照本实用新型方法的装置的大小。
临界提高值引起剧烈地提高单位时间的浓度并因此预示废气中SO2含量的峰值，在不执行按照本发明的措施时它可能超过所关注的排放极限值。根据用于执行按照本发明方法的装置大小和要关注的排放极限值水平确定临界提高值。 
当烧结或造粒设备存在特别大量的废气SO2并且在遵守法律的排放极限值时出现问题的时候，根据废气流中的SO2浓度添加含碱介质。 
在提高水介质的pH值时增加了在与水介质接触的用于执行按照本发明方法的装置部件中析出含钾和/或含镁盐的危险。这些盐导致在泵、管道、喷枪和雾化喷嘴中的沉积。会改变喷嘴喷洒形状和滴谱。结果是在具有雾化喷嘴的设备部件中导致结垢。因此按照本发明的有利实施例，临时通过添加酸性介质降低水介质在加入到废气流中之前的pH值。相应的酸性水介质引起析出的含钾和/或含镁盐的溶解并因此有助于清洁产生沉积的装置部件。酸性介质包括例如柠檬酸、醋酸、其它有机酸或稀释的无机酸如盐酸、硫酸。优选酸性介质是柠檬酸，因为柠檬酸是有利的，几乎不侵蚀金属材料，对健康无害并且良好溶解沉积。酸性介质优选作为水溶液添加到水介质中。溶液容易并且非常准确地配量。溶液直接起作用，粉末为了溶解需要时间间隔并因此在使用中是不经济的。因此优选含碱介质也作为水溶液添加。根据在用于加入水介质的装置中沉积程度，也在需要时添加酸性介质。例如通过雾化喷嘴变化的调节特性识别沉积。但是也可以根据量，例如在添加确定量的含碱介质或碱性的含碱介质以后添加酸性介质。也可以以固定的时间间隔实现酸性介质添加。有利地根据量或在喷嘴特性曲线偏离时实现添加，因为由此实现最有效的和最成本有利地克服结垢。例如通过达到所期望的喷嘴特性曲线范围确定添加的酸性介质量。当无需碱性的含碱介质时，例如在微小的酸性废气组成成分时添加酸性介质。 
用于执行如权利要求按照本发明方法的装置至少包括下面的装置： 
-与烧结或造粒设备连接的废气通道，
-用于输送干燥的添加剂到废气通道中的装置，
-织物过滤器，所述废气通道通到所述织物过滤器中，
-将在织物过滤器中分离的固体物质的至少一部分量作为再循环物回输到废气通道中的装置，
-用于加入水介质到废气通道中的装置，它通过输入管道与用于水介质的储罐连接。
该装置的特征在于，所述装置包含用于添加含碱介质到由 
-用于水介质的储罐，
-输入管道，
-用于加入水介质到废气通道中的装置
所组成的集合中的至少一个成员中的装置。
这种装置允许对水介质添加含碱介质。 
用于执行按照本发明方法的装置同样包含用于确定在废气通道中输送的废气流中的SO2浓度的装置。 
在此特别优选，用于执行按照本发明方法的装置包含用于调节添加含碱介质装置的调节装置，根据由用于确定在废气通道中输送的废气流中的SO2浓度的装置确定的SO2浓度值。由此可以根据SO2浓度添加含碱介质。 
按照优选的实施例，用于执行按照本发明方法的装置包含用于添加酸性介质到由 
-用于水介质的储罐，
-输入管道，
-用于加入水介质到废气通道中的装置
所组成的集合中的至少一个成员中的装置。
有利地使用于执行按照本发明方法的装置包括用于确定在用于加入水介质的装置中的沉积的装置。在此特别优选，该装置也包含用于调节添加酸性介质装置的调节装置，根据由用于确定在用于加入水介质的装置中的沉积的装置所确定的沉积的数值。 
由此通过降低水介质的pH值可以去除含钾和/或含镁盐的沉积，并且根据含钾和/或含镁盐在用于加入水介质中的沉积程度在需要时添加酸性介质到废气通道中。 
在此确定沉积指的是，确定沉积的存在和程度。 
附图说明
下面借助于示意图和废气流中SO2含量随时间变化的曲线图解释本发明的实施例。附图中： 
图1简示出用于执行按照本发明方法的装置实施例的示意图，
图2示出按照现有技术的废气流中SO2含量随时间变化和从织物过滤器排出的净化气体SO2含量随时间变化的曲线图，
图3示出按照本发明的废气流中SO2含量随时间变化和从织物过滤器排出的净化气体SO2含量随时间变化的曲线图。
具体实施方式
在图1中通过波浪箭头表示的来自用于铁矿石的烧结设备的废气通过废气通道1（它配有引风风机2）输送到包含织物过滤器3的过滤装置。废气流也朝织物过滤器3的方向流动。在废气通道的扩展部4、所谓的气体调制器中通过用于加入水介质到废气通道中的装置5给废气流输送水。用于加入水介质到废气通道中的装置5通过输入管道6与用于水介质的储罐30连接，以及与空气供给31连接。在废气通道的扩展部4后面废气通道1又变窄，并且最终通到包含织物过滤器3的过滤装置。在织物过滤器3上分离的固体物质可以取出和或者通过排出装置7排出，或者通过将在织物过滤器中分离的固体物质的至少一部分量作为再循环物回输到废气通道中的装置，所谓的再循环装置8和再循环管道9，在废气流的流动方向上看去在废气通道的扩展部4后面，加入到废气通道1中。在废气流流动方向看去在废气通道的扩展部4前面，通过用于输入干燥的添加剂到废气通道中的装置，即添加剂输入管道10，将吸附剂和碱土基的反应剂输入到废气流中。碱土基的反应剂熟石灰从贮仓11并且吸附剂平炉焦炭从贮仓33输送到添加剂输入管道10。从织物过滤器3排出的气体（它通过添加剂和碱土基的反应剂基本没有有害物质）通过配有引风风机的净化气体管道12输送到烟囱13并且通过烟囱排到环境。从废气通道1在废气流流动方向上看去在废气通道的扩展部4前面和在添加剂输入管道10到废气通道1的入口前面分支的旁路管道14通到净化气体管道12中，用于在特殊的运行状况下、例如超温或气体净化故障时使废气流直接导引到烟囱13。从用于添加含碱介质（它是NaOH）的第一装置15（它包括用于NaOH水溶液的储罐16和添加管道17）临时添加NaOH水溶液到在输入管道6中流动的水中。从用于添加酸性介质的装置18（它包括用于柠檬酸水溶液的储罐19和酸添加管道20）将柠檬酸水溶液在需要时添加到在输入管道6中流动的水中。由沉积传感器32检测何时需要添加酸性介质，沉积传感器是用于确定在用于加入水介质装置中的沉积的装置。通过为了更清晰未示出的调节装置调节用于添加酸性介质的装置。用于确定在废气通道1中输送的气流中的SO2浓度的装置21与用于调节添加含碱介质的第一装置15的调节装置22连接。调节装置22以确定的SO2浓度值为基础调节。替代添加NaOH，从用于添加含碱介质（它是NaHCO3）的第二装置23（它包括用于NaHCO3水溶液的储罐24和添加管道25）临时添加NaHCO3水溶液到在输入管道6中流动的水中。用于添加含碱介质的第二装置23可以与用于调节添加含碱介质的第二装置23的调节装置连接，其中该调节装置同样与用于确定SO2浓度的装置21连接。但是为了视图更清晰未示出这个变型方案。 
在执行按照现有技术的方法时，图2以曲线26示出废气流中SO2含量随时间的变化并且以曲线27示出从织物过滤器排出的净化气体中的SO2含量随时间的变化，在现有技术方法中，不通过增加添加添加剂和碱土基反应剂对SO2浓度中的峰值做出反应。x轴表示时间变化，y轴给出SO浓度mg/Nm3。可以看出，如果在曲线26中废气流中的SO2浓度具有峰值的时候，在从织物过滤器中排出的净化气体中的SO2浓度在曲线27中也具有峰值。 
在执行按照本发明的方法时，图3以曲线28示出废气流中SO2含量随时间的变化并且以曲线29示出从织物过滤器排出的净化气体中的SO2含量随时间的变化。这个视图与图2近似。在曲线28中对于时刻txSO2浓度超过事先确定的阈值并由此引起添加NaOH到待添加到气流中的水中。对于时刻ty，在曲线28中SO2浓度下降到事先确定的阈值以下并由此结束添加NaOH到待添加到气流中的水中。可以看出，在tx至ty的时间间隔中在废气流中的SO2浓度具有峰值，而在曲线29中在从织物过滤器排出的净化气体中的SO浓度随时间的变化没有跟随出现这个峰值。输送的固体添加剂和碱土基的反应剂的量在整个观察时间空间上是恒定的。按照本发明的方法显然允许，对废气流中的SO2浓度峰值实时做出反应，无需提高添加固体添加剂和碱土基的反应剂。 
附图标记清单 
1 废气通道
2 引风风机
3 织物过滤器
4 废气通道的扩展部
5 用于加入水介质到废气通道中的装置
6 输入管道
7 排出装置
8 再循环装置
9 再循环管道
10 添加剂输入管道
11 贮仓
12 净化气体管道
13 烟囱
14 旁路管道
15 用于添加含碱介质的第一装置
16 用于NaOH水溶液的储罐
17 添加管道
18 用于添加酸性介质的装置
19 用于柠檬酸水溶液的储罐
20 酸添加管道
21 用于确定SO2浓度的装置
22 调节装置
23 用于添加含碱介质的第二装置
24 用于Na HCO3水溶液的储罐
25 添加管道
26 曲线
27 曲线
28 曲线
29 曲线
30 用于水介质的储罐
31 空气供给
32 沉积传感器
33 贮仓。

Claims (4)

1.用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的装置，所述装置至少包括下面的装置：
-与烧结或造粒设备连接的废气通道（1），
-用于输送干燥的添加剂到废气通道中的装置，
-织物过滤器（3），所述废气通道通到所述织物过滤器中，
-将在织物过滤器中分离的固体物质的至少一部分量作为再循环物回输到废气通道中的装置，
-用于加入水介质到废气通道中的装置（5），它通过输入管道（6）与用于水介质的储罐（30）连接，
其特征在于，所述用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的装置包含用于添加含碱介质到由
-用于水介质的储罐（30），
-输入管道（6），
-用于加入水介质到废气通道中的装置（5）
所组成的集合中的至少一个成员中的装置；
并且所述用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的装置包含用于添加酸性介质到由
-用于水介质的储罐（30），
-输入管道（6），
-用于加入水介质到废气通道中的装置（5）
所组成的集合中的至少一个成员中的装置（18）；
并且所述用于去除烧结或造粒设备的废气中的SO2的装置包括用于确定在所述用于加入水介质到废气通道中的装置（5）中的沉积的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包含用于确定在废气通道（1）中输送的废气流中的SO2浓度的装置（21）。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置包含用于调节所述添加含碱介质的装置的调节装置（22），根据由所述用于确定在废气通道（1）中输送的废气流中的SO2浓度的装置（21）所确定的SO2浓度值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，该装置包含用于，根据由所述用于确定在用于加入水介质到废气通道中的装置中的沉积的装置所确定的沉积的数值，调节所述添加酸性介质的装置（18）的调节装置。
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