CN203139884U

CN203139884U - 废气处理装置

Info

Publication number: CN203139884U
Application number: CN 201220560509
Authority: CN
Inventors: 后藤浩平; 森本启太; 柴田宪司
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2022-10-29

Abstract

本实用新型的废气处理装置，其特征在于，具备：混合器，通过对从烧结机排出的废气和脱硫剂进行混合来对废气进行脱硫；袋式集尘器，从自该混合器排出的废气中捕集脱硫剂和反应生成物；和脱硝塔，使用碳质吸附剂和ＮＨ₃对从该袋式集尘器排出的废气进行脱硝。

Description

废气处理装置

技术领域

本实用新型涉及废气处理装置。

背景技术

脱硫装置例如对来自制造用于炼铁的烧结钢的烧结机的废气实施脱硫处理。在这种脱硫装置中有使用半干吸附法（Semi-dry Adsorption，ＳＤＡ法）的装置。该脱硫装置例如具有混合器和袋式集尘器。混合器将脱硫剂和废气进行混合。袋式集尘器从自混合器排出的废气中捕集脱硫剂和反应生成物。

也可以考虑对由这种脱硫装置处理后的废气进一步实施脱硝处理。以往的脱硝装置具有废气加热器和催化脱硝塔。废气加热器对来自脱硫装置的废气进行加热。催化脱硝塔例如是ＳＣＲ脱硝设备。ＳＣＲ脱硝设备使用Ｔｉ－Ｖ系金属催化剂对被加热后的废气进行脱硝。

对此,可以说来自脱硫装置的废气根据烧结温度和废热回收方法等而不同,通常是100～160℃。为了有效地使ＳＣＲ脱硝设备发挥功能,将该废气在废气加热器中加热到250℃以上。为了避免硫酸铵引起的中毒也有时将废气加热到300℃以上。

由废气加热器使用的燃料例如是炼焦炉气（ＣＯＧ）。ＣＯＧ具有较高的卡路里，在钢铁厂中被作为燃料使用。

但是，近年来，大半的烧结机的废气流量超过100万m³／Nh。从而，在以往的脱硝装置中，废气加热器必须将100万m³／Nh以上的废气加热到上述的温度。因此，用于脱硝的运行成本非常高。而且，设置废气加热器本身也导致成本增加。

实用新型内容

本实用新型的废气处理装置（本装置）的特征在于，具备：

混合器，通过对从烧结机排出的废气和脱硫剂进行混合来对废气进行脱硫；

袋式集尘器，从自该混合器排出的废气中捕集脱硫剂和反应生成物；和

脱硝塔，使用碳质吸附剂和ＮＨ₃对从该袋式集尘器排出的废气进行脱硝。

本装置对例如从设置于钢铁厂的烧结机排出的废气进行处理。该处理包括废气的脱硫处理和脱硝处理。为了进行脱硫处理，本装置包括混合器和袋式集尘器。

混合器对废气和从外部供给的脱硫剂进行混合。由此，废气中的硫氧化物和脱硫剂进行反应，生成反应生成物。袋式集尘器取入来自混合器的废气，并捕集其中包含的反应生成物和脱硫剂。

进而，本装置具备用于脱硝的脱硝塔。该脱硝塔对从袋式集尘器排出的被脱硫处理了的废气实施脱硝处理。而且，本装置构成为，该脱硝塔使用碳质吸附剂和ＮＨ₃对废气进行脱硝。

从而，与使用ＳＣＲ脱硝设备的构成不同，本装置不需要为了进行脱硝而对大量的废气进行加热。因此，不需要用于使废气升温的燃料和设备。因此，可以大幅度地抑制用于脱硝的成本。

此外，在上述废气处理装置的基础上，还具备：吸附塔，使硫氧化物及ＮＨ₃吸附于所述脱硝塔中的用于脱硝的碳质吸附剂；和再生塔,通过对吸附有硫氧化物和ＮＨ₃的碳质吸附剂进行加热，从碳质吸附剂中除去硫氧化物及ＮＨ₃，并将除去了硫氧化物及ＮＨ₃的碳质吸附剂向所述脱硝塔供给。

此外，在上述废气处理装置的基础上，所述吸附塔取入从所述袋式集尘器排出的废气，并使该废气中含有的硫氧化物即残留硫氧化物及ＮＨ₃吸附于碳质吸附剂，所述脱硝塔对从所述吸附塔排出的废气进行脱硝。

此外，在上述废气处理装置的基础上，还具备：测定部，对从所述袋式集尘器排出的废气中含有的残留硫氧化物的量进行测定；和控制部，基于该测定部的测定结果对供给到所述混合器的脱硫剂的量进行控制，由此对残留硫氧化物的量进行控制。

此外，在上述废气处理装置的基础上，所述吸附塔取入从所述烧结机排出的废气的一部分，并使该废气中含有的硫氧化物和ＮＨ₃吸附于碳质吸附剂，所述脱硝塔对从所述吸附塔及所述袋式集尘器排出的废气进行脱硝。

此外，在上述废气处理装置的基础上，所述吸附塔取入从烧结机的一部分气体排出口排出的废气。

此外，在上述废气处理装置的基础上，排出被所述吸附塔取入的废气的气体排出口是排出含有最高浓度的硫氧化物的废气的气体排出口。

附图说明

图1是表示本实用新型的一实施方式涉及的废气处理装置的构成的说明图。

图2是表示本实用新型涉及的其他废气处理装置的构成的说明图。

图3是表示本实用新型涉及的另一其他废气处理装置的构成的说明图。

具体实施方式

以下说明本实用新型的一实施方式涉及的废气处理装置（本装置）。本装置对从设置于钢铁厂的烧结机（未图示）排出的气体（废气）进行处理。图1是表示本装置的构成的说明图。

如该图所示，本装置具备混合器11、袋式集尘器13、脱硫剂供给器15、吸附塔（硫酸铵生成塔）17、脱硝塔19、再生塔21、第1ＮＨ₃供给器23、第2ＮＨ₃供给器25、ＳＯ₂测定器（测定部、控制部）27、及ＳＯ₂回收管路29。

进而，本装置具备碳质吸附剂循环用传送装置31、碳质吸附剂回收用传送装置33、及碳质吸附剂供给用传送装置35。这些是用于输送碳质吸附剂的传送装置。

进而，本装置具备第1废气路径41、第2废气路径43、第3废气路径45、第4废气路径47、及第5废气路径49。这些是本装置中的废气的路径。

废气通过第1废气路径41从烧结机导入到混合器11。并且，从脱硫剂供给器15向混合器11供给脱硫剂。脱硫剂例如包含ＣａＯ、ＣａＣＯ₃Ｃａ（ＯＨ₂）或ＮａＨＣＯ₃等的粉末或浆料、或者颗粒状或粉末状的碳质吸附剂。将该脱硫剂向混合器11内喷雾。混合器11通过将脱硫剂和废气进行混合来将废气中的硫氧化物（例如ＳＯ₂）除去（即、对废气进行脱硫）。

被脱硫后的废气通过第2废气路径43被送到袋式集尘器13。袋式集尘器13从自混合器11排出的废气中，捕集由于脱硫而生成的反应生成物、脱硫剂和粉尘等。

此外，混合器11及袋式集尘器13的脱硫能力依赖于从脱硫剂供给器15向混合器11供给的脱硫剂的种类及量。如果该脱硫剂的量较少，则来自袋式集尘器13的废气中残留的ＳＯ₂（残留ＳＯ₂）的量变多。另一方面，如果该脱硫剂的量较多，则残留ＳＯ₂的量变少。

从袋式集尘器13排出的废气通过第3废气路径45被送到吸附塔17。第1ＮＨ₃供给器23与第3废气路径45连接。由此，在从第3废气路径45向吸附塔17流动的废气中混入ＮＨ₃。

在吸附塔17中碳质吸附剂从其上部向下部流动。吸附塔17使废气内的残留ＳＯ₂及ＮＨ₃吸附于该碳质吸附剂。

即，废气中的残留ＳＯ₂在碳质吸附剂的细孔内进行化学反应。由此，如式1所示，生成硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄），并吸附于碳质吸附剂。

ＳＯ₂十1／2Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄（硫酸）…（式1）

进而，该硫酸如式2及式3所示那样，利用ＮＨ₃而成为酸性硫酸铵或硫酸铵，并被吸附于碳质吸附剂。

ＮＨ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＮＨ₄ＨＳＯ₄（酸性硫酸铵）…（式2）

ＮＨ₃＋ＮＨ₄ＨＳＯ₄→（ＮＨ₄）₂ＨＳＯ₄（硫酸铵）…（式3）

这样，通过使残留ＳＯ₂及ＮＨ₃吸附于碳质吸附剂而从废气中除去残留ＳＯ₂。之后，废气通过第4废气路径47被送到脱硝塔19。第2ＮＨ₃供给器25与第4废气路径47连接。由此，在从第4废气路径47向脱硝塔19流动的废气中混入ＮＨ₃。

脱硝塔19从废气中除去氮氧化物（例如ＮＯ）（即、对废气进行脱硝）。在脱硝塔19中，碳质吸附剂从其上部向下部流动。脱硝塔19利用该碳质吸附剂对废气进行脱硝。

在脱硝塔19中，以碳质吸附剂为催化剂，如以下的式4所示那样，利用ＮＨ₃将废气内的ＮＯ分解为氮（Ｎ₂）。

ＮＯ＋ＮＨ₃＋1／4Ｏ₂→Ｎ₂＋3／2Ｈ₂Ｏ…（式4）

这样被脱硝后的废气通过第5废气路径49被导向烟囱51。

在此，对本装置中的碳质吸附剂的流动进行说明。在脱硝塔19中，脱硝所使用的碳质吸附剂被从脱硝塔19的底部排出。碳质吸附剂循环用传送装置31接受从脱硝塔19排出的碳质吸附剂。碳质吸附剂循环用传送装置31将该碳质吸附剂输送到吸附塔17。

由碳质吸附剂循环用传送装置31输送来的碳质吸附剂从吸附塔17的上部供给到吸附塔17。在吸附塔17中，碳质吸附剂使残留ＳＯ₂及ＮＨ₃成为硫酸铵等而进行吸附。吸附塔17将该使用完的碳质吸附剂、即吸附有硫酸铵等的碳质吸附剂（吸附有ＳＯ₂及ＮＨ₃的碳质吸附剂）从其底部排出。

碳质吸附剂回收用传送装置33接受从吸附塔17排出的使用完的碳质吸附剂。碳质吸附剂回收用传送装置33将该使用完的碳质吸附剂向再生塔21输送。

再生塔21对使用完的碳质吸附剂进行再生。即，再生塔21将使用完的碳质吸附剂加热到400℃以上。由此，吸附于碳质吸附剂的硫酸铵及酸性硫酸铵如以下的式5及式6所示那样被分解。在该过程中产生的ＳＯ₂通过ＳＯ₂回收管路29及第1废气路径41混入到废气中。

（ＮＨ₄）₂ＨＳＯ₄→ＮＨ₄ＨＳＯ₄＋ＮＨ₃…（式5）

ＮＨ₄ＨＳＯ₄→ＳＯ₂＋2Ｈ₂Ｏ＋1／3Ｎ₂＋1／3ＮＨ₃…（式6）

这样，通过再生塔21中的加热，碳质吸附剂被再生（即，从碳质吸附剂中除去了ＳＯ₂及ＮＨ₃）。再生塔21把再生后的碳质吸附剂从其底部排出。

碳质吸附剂供给用传送装置35接受从再生塔21排出的碳质吸附剂。碳质吸附剂供给用传送装置35从脱硝塔19的上部向脱硝塔19供给该碳质吸附剂。

这样，在本装置中，碳质吸附剂在吸附塔17中将ＳＯ₂及ＮＨ₃（硫酸铵等）吸附后，在再生塔21中被进行加热处理。通过经过这样的ＳＯ₂及ＮＨ₃的吸附以及加热处理，使碳质吸附剂活化。其结果，使得碳质吸附剂具有较高的在利用脱硝塔19进行的脱硝处理中的作为催化剂的功能，即具有高脱硝性能。

在此，对本装置中的利用ＳＯ₂测定器27进行的脱硫剂供给量的控制进行说明。

如上所述，在本装置中，通过在吸附塔17中使碳质吸附剂吸附ＳＯ₂及ＮＨ₃（硫酸铵等），以及在再生塔21中将该碳质吸附剂进行加热来使碳质吸附剂活化。

因此，若来自袋式集尘器13的废气中的残留ＳＯ₂的量过少，则有可能在吸附塔17中碳质吸附剂不能充分地吸附ＳＯ₂及ＮＨ₃。

因此，在本装置中，ＳＯ₂测定器27测定从袋式集尘器13送到吸附塔17的废气中的ＳＯ₂浓度。进而，该ＳＯ₂测定器27基于测定结果，对从脱硫剂供给器15向混合器11供给的脱硫剂的量进行反馈控制（即，对混合器11的脱硫率进行控制），以使得来自袋式集尘器13的废气中的残留ＳＯ₂的量成为规定量。

该规定量的ＳＯ₂是指，实现在吸附塔17中碳质吸附剂能够充分地吸附ＳＯ₂及ＮＨ₃，以及来自吸附塔17的废气中残留的ＳＯ₂的量变得充分少那样的ＳＯ₂的量。由此，在本装置中，能够良好地实施碳质吸附剂的活化、以及针对废气的脱硫及脱硝处理。

该规定量的ＳＯ₂例如是送到吸附塔17的废气中的ＳＯ₂的浓度为50～100ｐｐｍ－ｄｒｙ那样的量。另外，从第1ＮＨ₃供给器23供给的ＮＨ₃的量依赖于对脱硝塔19所要求的脱硝性能。该ＮＨ₃的量例如是成为ＮＨ₃／ＳＯ₂＝0．3～1．5那样的量。在这种情况下，来自吸附塔17的废气中几乎不残留有ＳＯ₂。因此，在脱硝塔19中，ＮＨ₃和ＮＯ有效地进行反应。从而，脱硝塔19中的脱硝率有可能达到80％以上。

如以上所述，本装置中的脱硝处理是使用碳质吸附剂及ＮＨ₃的处理。因此，与使用ＳＣＲ脱硝设备的构成不同，本装置不需要为了脱硝而对大量的废气进行加热。因此，不需要用于使废气升温的燃料及设备。

此外，本装置在再生塔21中加热碳质吸附剂。但是，对于废气加热和对于碳质吸附剂加热，前者比后者需要大得多的能量。因此，与使用ＳＣＲ脱硝设备的构成相比，本装置能够大幅度地降低用于脱硝的成本。

另外，在本装置中，通过使碳质吸附剂吸附ＳＯ₂及ＮＨ₃，以及对该碳质吸附剂进行加热处理来使碳质吸附剂活化（这种活化也称为在线活化）。因此，在本装置工作时，即使在将低活性的碳质吸附剂（脱硝性能低的碳质吸附剂）导入到吸附塔17的情况下，也能够通过将其高活性化而用于脱硝。由此，本装置不需要为了脱硝而使用高价格的高品质碳质吸附剂（脱硝性能高的碳质吸附剂）。因此，能够降低碳质吸附剂的成本。

另外，在本装置中，在再生塔21产生的ＳＯ₂通过ＳＯ₂回收管路29及第1废气路径41混入到废气中。因此，在本装置中，不需要设置对产生的ＳＯ₂进行处理的设备。

此外，本装置为了向吸附塔17送去规定量的ＳＯ₂，也可以不具备ＳＯ₂测定器27。例如，本装置也可以具有图2所示那样的构成。图2所示的构成，在图1所示的构成的基础上，不具有ＳＯ₂测定器27及第3废气路径45，而具有第6废气路径55及第7废气路径57。

第6废气路径55是将来自袋式集尘器13的废气向第4废气路径47送的路径。即，在图2所示的构成中，向脱硝塔19供给来自吸附塔17的废气和来自袋式集尘器13的废气。

另外，第7废气路径57是用于从烧结机53的规定部位向吸附塔17送废气的路径。从第1ＮＨ₃供给器23向该第7废气路径57供给ＮＨ₃。

在此对烧结机53的构成简单地进行说明。烧结机53通过对原料（铁矿石）进行烧结来生成烧结矿。在烧结机53中，原料以放置于托盘（台车，未图示）的状态，从原料投入部（供矿部，图2的左侧）向烧结矿的排出部（排矿部，图2的右侧）在水平方向上移动。

在烧结机53中，为了进行烧结而引导托盘上方的空气。在托盘的下方设置有用于排出废气的多个开窗盒（排气口）ＷＢ。开窗盒ＷＢ沿托盘的移动路径而排列。

废气中的ＳＯ₂浓度按照每个将其排出的开窗盒ＷＢ而不同。通常，在托盘的移动路径的后半部分（与排矿部近的一侧）存在排出具有最高ＳＯ₂浓度的废气的开窗盒ＷＢ。第7废气路径57是用于将来自该开窗盒ＷＢ的废气的一部分向吸附塔17导入的路径。

在该构成中，从烧结机53排出的包含高浓度的ＳＯ₂的废气与ＮＨ₃一起被送到吸附塔17。由于该废气包含高浓度的ＳＯ₂，所以能够减少送到吸附塔17的废气量。因此，能够减小吸附塔17的尺寸。

另外，在该构成中，通过改变烧结机53的连接第7废气路径57的开窗盒ＷＢ能够调整供给到吸附塔17的废气中的ＳＯ₂浓度。通过该调整，能够向吸附塔17送规定量的ＳＯ₂。

另外，在该构成中，把从脱硫剂供给器15供给的脱硫剂的量设定（固定）为能够对从第1废气路径41送到混合器11的废气内的ＳＯ₂充分地进行脱硫的量。从而，不需要设置用于对来自脱硫剂供给器15的脱硫剂的供给量进行控制的设备。

另外，本装置也可以具有图3所示的那样的构成。该构成在图2所示的构成的基础上，代替第7废气路径57而具备第8废气路径59。

第8废气路径（旁路路径）59是用于将来自第1废气路径41的废气的一部分直接送到吸附塔17的路径。从第1ＮＨ₃供给器23向第8废气路径59供给ＮＨ₃。

在该构成中，从烧结机53排出的包含ＳＯ₂的废气的一部分（例如，三分之一左右）与ＮＨ₃一起被直接送到吸附塔17。因此，不用对来自脱硫剂供给器15的脱硫剂的供给量进行控制而能够向吸附塔17送去包含ＳＯ₂的废气。从而，能够使装置构成简单。

另外，在该构成中，从烧结机53排出的未被送到吸附塔17的废气通过第1废气路径41送到混合器11，并被脱硫。把从脱硫剂供给器15供给的脱硫剂的量设定（固定）为能够对从第1废气路径41送到混合器11的废气内的ＳＯ₂充分地进行脱硫的量。

另外，本装置也可以不具备吸附塔17。在这种情况下，使碳质吸附剂活化变得困难。因此，在这种情况下，为了利用脱硝塔19进行脱硝，而使用高品质的碳质吸附剂（脱硝性能高的碳质吸附剂）。在该构成中，不需要图1所示的吸附塔17、第1ＮＨ₃供给器23、ＳＯ₂测定器27、碳质吸附剂循环用传送装置31。碳质吸附剂回收用传送装置33不是与吸附塔17的底部连接而是与脱硝塔19的底部连接。

即使是该构成，也不需要对从袋式集尘器13排出的废气进行加热。因此，能够抑制用于脱硝的成本。

此外，在图1～图3所示的本装置中，通过使用混合器11及袋式集尘器13的半干吸附法（Semi-dry Adsorption，ＳＤＡ法）实施脱硫。该脱硫方式的脱硫性能与湿式法、碳质吸附剂吸附法相比较低。因此，在袋式集尘器13的后级配置ＳＣＲ脱硝设备，在利用其实施脱硝时会产生以下那样的问题。

即，残留ＳＯ₂由于催化脱硝塔的催化剂而被氧化，并且与ＮＨ₃反应。由此生成硫酸铵。该硫酸铵的分解温度是300℃。因此，在催化脱硝塔内的温度是300℃以下的情况下，液状或粉末状的硫酸铵会覆盖催化剂表面。因此，催化剂活性降低。

另外，本装置也可以不具备包含混合器11及袋式集尘器13的ＳＤＡ设备。在这种情况下，本装置也可以具备使用碳质吸附剂及ＮＨ₃实施脱硫及脱硝的一个吸附塔。在该构成中，在再生塔中产生的ＳＯ₂通过副产品回收设备被固定为硫酸或石膏等副产品。这些是有用的物资，但是也有不要的情况。

关于此，在图1～图3所示的构成中，在再生塔21中产生的ＳＯ₂返回到混合器11的前级的第1废气路径41，在混合器11中被进行再处理，并被袋式集尘器13捕集。因此，不需要上述那样的副产品回收设备。

另外，在本实施方式中，作为硫氧化物例举ＳＯ₂对本装置的构成、作用及效果进行了说明。但是，不限于ＳＯ₂，本装置能够对其他任意的硫氧化物（ＳＯ_Ｘ）进行处理。

另外，在本实施方式中，作为氮氧化物例举ＮＯ对本装置的构成、作用及效果进行了说明。但是，不限于ＮＯ，本装置能够对其他任意的氮氧化物（ＮＯ_Ｘ）进行处理。

另外，本实施方式所示的碳质吸附剂例如含有活性碳、活性褐煤、活性木炭或活性焦炭。

另外，在本实施方式中，作为向本装置导入废气的使用化石燃料的设备例举了烧结机。但是，不限于此，该设备也可以是锅炉。

另外，本实用新型也可以是以下的第1～第3的脱硫脱硝装置。第1脱硫脱硝装置是实施烧结机的废气处理的装置，具备：将作为脱硫剂的干燥状态或具有湿气的状态下的粉末状或颗粒状的ＣａＯ、ＣａＣＯ₃、Ｃａ（ＯＨ₂）、ＮａＨＣＯ₃等碱或者活性碳、活性焦炭、活性褐煤等碳质吸附剂向废气中进行喷雾，并在袋式集尘器中将这些脱硫剂进行回收的脱硫装置；和在其下游侧具备的碳质吸附剂移动层式脱硝装置。

第2脱硫脱硝装置在第1脱硫脱硝装置的基础上，将所述碳质吸附剂移动层式脱硝装置划分为2级，第1级是用于生成硫酸铵的硫铵塔，第2级是脱硝专用塔。

第3脱硫脱硝装置在第1脱硫脱硝装置的基础上，测定所述袋式集尘器出口的ＳＯ₂浓度，对脱硫剂的供给量进行控制，对碳质吸附剂移动层式脱硝装置入口的废气中的ＳＯ₂浓度进行控制。

Claims

1.一种废气处理装置，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，还具备：

吸附塔，使硫氧化物及ＮＨ₃吸附于所述脱硝塔中的用于脱硝的碳质吸附剂上；和

再生塔,通过对吸附有硫氧化物和ＮＨ₃的碳质吸附剂进行加热，从碳质吸附剂中除去硫氧化物及ＮＨ₃，并将除去了硫氧化物及ＮＨ₃的碳质吸附剂向所述脱硝塔供给。

3.根据权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，

所述吸附塔取入从所述袋式集尘器排出的废气，并使该废气中含有的硫氧化物即残留硫氧化物及ＮＨ₃吸附于碳质吸附剂，

所述脱硝塔对从所述吸附塔排出的废气进行脱硝。

4.根据权利要求3所述的废气处理装置，其特征在于，还具备：

测定部，对从所述袋式集尘器排出的废气中含有的残留硫氧化物的量进行测定；和

控制部，基于该测定部的测定结果对供给到所述混合器的脱硫剂的量进行控制，由此对残留硫氧化物的量进行控制。

5.根据权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，

所述吸附塔取入从所述烧结机排出的废气的一部分，并使该废气中含有的硫氧化物和ＮＨ₃吸附于碳质吸附剂，

所述脱硝塔对从所述吸附塔及所述袋式集尘器排出的废气进行脱硝。

6.根据权利要求5所述的废气处理装置，其特征在于，

所述吸附塔取入从所述烧结机的一部分气体排出口排出的废气。