CN208711399U - 一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其由一体式脱硫脱硝塔、次氯酸钠溶液输送系统、烧结烟气输入系统、石灰溶液输送系统、石膏外送系统、尿素溶液循环系统组成，其特征在于：烧结烟气输入系统、次氯酸钠溶液输送系统、石灰溶液输送系统、尿素溶液循环系统分别与一体式脱硫脱销除尘系统中气液均布段、脱硫氧化段、脱硫循环段、脱硝段相连，净化后的烟气达标后从一体式脱硫脱销除尘系统中排放段排出，净化反应产生的石膏由石膏外送系统外运。本实用新型具有备材质要求低、维护成本低、作业效率高、无环境二次污染等优点。

Description

一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及化工及环保技术领域，尤其涉及一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统。

背景技术

电厂、钢厂等排放的SO₂和氮氧化物是酸雨、光化学烟雾和臭氧层损耗等环境问题的主要大气污染物，控制SO₂和氮氧化物的排放已成为目前国内外的研究热点。目前，电厂、钢厂主要通过对烟气分别脱硫、脱硝以减少SO₂和氮氧化物的排放量。其中，烟气脱硫主要采用石灰石-石膏或石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺已广泛应用于各个燃煤电站及各大钢厂；烟气脱硝则主要采用选择性催化还原(SCR)工艺，但是国内各大烧结厂由于烧结烟气温度较低，使用SCR工艺成本急剧增加，占地面积大、投资与运行成本较高以及工艺复杂等缺点，并未在工程中实际扩展和推广，国内各大烧结厂并未上脱硝设施，对环境造成很大不利影响。因此，国家相关部门已经制定相关法律法规严格控制烟气中氮氧化物的排放量，对于不满足排放标准的企业采取关停、改造等严厉措施。目前，国内较为成熟的脱硝工艺为SCR技术和SNCR技术；SCR技术由于催化剂用量大，催化剂使用周期短等存在不利因素；SNCR技术反应效率低，反应环境800℃以上高温反应环境。SCR技术相对于SNCR技术具有工作温度低(220℃～420℃)、脱硝效率高等优点；但是SCR技术需要催化剂进行脱硝，催化剂具有使用寿命短、催化活性降低快等不良因素；SNCR技术虽然不使用催化剂脱硝，但是其具有反应温度高、脱硝效率低等缺点。所以烧结该工艺使用SCR技术和SNCR技术将会利用较大的能源和较高的成本。

使用石灰浆液去除SO₂等酸性气体，使用尿素代替氨气脱硝是一种有效脱硫脱硝方法，但现有技术仍然存在着一体式脱硫脱硝除尘效率低、工艺复杂、设备维护成本高等缺点。因而，亟需提出一种高效的脱硫脱硝除尘一体化装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对普通脱硫脱销出城装置存在的设备材质要求高、维护成本高、作业效率低、环境二次污染等缺点提出高效的脱硫脱销系统。本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：

一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，包括一体式脱硫脱硝塔，塔内自下而上分为脱硫循环段、气液均布段、脱硫氧化段、脱硝段和排放段，为整个装置的核心系统；

上述一体式脱硫脱硝塔配置有烧结烟气输入系统：将待处理的烧结烟气送入塔内的气液均布段；

次氯酸钠溶液输送系统：将次氯酸钠溶液送入塔内脱硫氧化段，氧化烧结烟气中的部分氮氧化合物为后续脱硝做准备，同时氧化部分SO₂；

石灰溶液输送系统：将石灰溶液送入塔内脱硫氧化段，去除烧结烟气中的SO₂和SO3，形成可回收利用的石膏；

尿素溶液循环系统：将尿素溶液送入塔内脱硝段，经过脱硫氧化的烧结烟气进行脱硝处理，去除剩余的氮氧化合物，形成的清洁烟气由排放段排出。

优选地，所述系统还包括：

石膏外送系统，将石灰溶液在吸收烧结烟气过程中产生的落入脱硫循环段中的石膏外送、收集回收，具体包括氧化风机、石膏泵、石膏旋流器和真空皮带机，氧化风机向脱硫循环段中输入空气，氧化形成石膏；石膏泵将生成的石膏外运至石膏旋流器，石膏旋流器出口与真空皮带机相连，将石膏送至相应位置。

优选地，所述一体式脱硫脱硝塔的顶部设有除尘段，包括管式除尘器和冲洗喷淋层，管式除尘器去除烟气中颗粒物，冲洗喷淋层通过外部的冲洗工艺水对管式除尘器进行清洗。

优选地，所述石灰溶液输送系统与尿素溶液循环系统相连，石灰溶液和尿素溶液一起送至脱硝段，石灰溶液吸收脱硫氧化段未吸收完全的SO₂和SO3，尿素溶液吸收氮氧化合物使转换成N2和CO2。

优选地，所述石灰溶液输送系统包括石灰粉仓、石灰浆液箱和石灰输送泵，石灰粉进入石灰粉仓后与石灰粉工艺水进行反应，生成的石灰浆液存储于石灰浆液箱，石灰输送泵将石灰浆液一路输送至一体式脱硫脱硝塔的气液均布段，另一路输送至尿素溶液循环系统中的尿素溶液罐。

优选地，所述脱硫氧化段包括氧化喷淋层和脱硫喷淋层，其中氧化喷淋层喷出的次氯酸钠溶液是使SO₂氧化成SO₃，进一步促进生产石膏，同时在脱硫氧化段次氯酸钠溶液能使烧结烟气中的部分NO氧化成NO₂，为后续脱硝做准备；脱硫喷淋层喷出的石灰浆液能循序渐进吸收烧结烟气中的SO₂和SO3。

优选地，所述脱硝段包括在线监测仪、集液盘、脱硝填料层和脱硝喷淋层，其中在线监测仪能监测烟气中NO和NO₂比例；集液盘收集尿素溶液，使之回流至尿素溶液罐；脱硝填料层为鲍尔环填料层；脱硝喷淋层设置于脱硝填料层上方，根据在线监测仪采集的数据控制尿素循环泵的尿素溶液流量；脱硝喷淋层喷出的浆液中含有石灰浆液，脱硝的同时进一步脱硫。

优选地，所述次氯酸钠溶液输送系统包括次氯酸钠溶液罐和次氯酸钠输送泵，其中次氯酸钠与次氯酸钠工艺水于次氯酸钠溶液罐中均匀混合，次氯酸钠输送泵将次氯酸钠溶液输送至一体式脱硫脱硝塔中脱硫氧化段的氧化喷淋层。

优选地，上述尿素溶液循环系统包括尿素溶液罐和尿素循环泵，其中尿素与尿素工艺水于尿素溶液罐中均匀混合，尿素循环泵将尿素溶液传送至脱硝喷淋层。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.本实用新型在40℃～60℃低温环境下便可以发生氮氧化物的还原脱硝反应，其具有设备材质要求低、维护成本低的特点。

2.本实用新型不使用催化剂，不存在催化剂中毒及频繁更换等问题，且使用尿素代替氨气，其能避免氨气逃逸引起的二次污染。

3.本实用新型在氧化循环反应中，能将部分SO₂氧化成SO₃，其能更高效得生成石膏。

4.本实用新型在氧化循环反应中，能将部分NO氧化成NO₂,增强烧结烟气的水溶性，提高脱硝效率。

5.本实用新型在脱硝循环中，尿素溶液中掺杂石灰浆液，其能进一步吸收SO₂,提高脱硫效率。

附图说明

图1是本实用新型中烧结烟气脱硫脱销除尘装置示意图，其中1为一体式脱硫脱硝塔、2为次氯酸钠溶液输送系统、3为烧结烟气输入系统、4为石灰溶液输送系统、5为石膏外送系统、6为尿素溶液循环系统。

图2是本实用新型中一体式脱硫脱硝除尘示意图，其中1.1为氧化风机、1.2为气液均布盘、1.3为氧化喷淋层、1.4为一号脱硫喷淋层、1.5为二号脱硫喷淋层、1.6为三号脱硫喷淋层、1.7为一号在线监测仪、1.8为集液盘、1.9为一号脱硝填料层、1.10为一号脱硝喷淋层、1.11为二号脱硝填料层、1.12为二号脱硝喷淋层、1.13为管式除尘器、 1.14为冲洗喷淋层、1.15为二号在线监测仪、1.16为冲洗工艺水、1.17为一号石灰循环泵、1.18为二号石灰循环泵、1.19为三号石灰循环泵、1.20为石膏泵。

图3是本实用新型次氯酸钠溶液输送系统示意图，其中2.1为次氯酸钠、2.2为次氯酸钠工艺水、2.3为次氯酸钠溶液罐、2.4为次氯酸钠输送泵。

图4是本实用新型中烧结烟气输入系统，其中3.1为烧结烟气、3.2为增压风机。

图5是本实用新型中石灰溶液输送系统，其中4.1为石灰粉、4.2为石灰粉仓、4.3为石灰粉工艺水、4.4为石灰浆液箱、4.5为石灰输送泵。

图6是本实用新型中石膏外送系统示意图，其中5.1为石膏旋流器、5.2为真空皮带机。

图7是本实用新型中尿素溶液循环系统，其中6.1为尿素溶液罐、6.2为一号尿素循环泵、6.3为二号尿素循环泵、6.4为尿素、6.5为尿素工艺水。

具体实施方式

以下结合附图1～7对本实用新型作进一步详细描述。本实用新型提出的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，所采取的具体技术方案为：其由一体式脱硫脱硝塔、次氯酸钠溶液输送系统、烧结烟气输入系统、石灰溶液输送系统、石膏外送系统和尿素溶液循环系统组成，如图1所示，其中烧结烟气输入系统、次氯酸钠溶液输送系统、石灰溶液输送系统、尿素溶液循环系统分别与一体式脱硫脱硝塔中气液均布段、脱硫氧化段、脱硫循环段、脱硝段相连，净化后的烟气达标后从一体式脱硫脱硝塔中排放段排出，净化反应产生的石膏由石膏外送系统外运。

上述一体式脱硫脱硝塔自下而上可分为脱硫循环段、气液均布段、脱硫氧化段、脱硝段、除尘段和排放段，如图2所示。上述脱硫循环段包括氧化风机1.1、一号石灰循环泵1.17、二号石灰循环泵1.18、三号石灰循环泵1.19、石膏泵1.20，其中一、二、三号石灰循环泵负责将石灰浆液输送至氧化脱硫段；氧化风机1.1向石灰石膏混合浆液中源源不断输入空气，使CaSO₃·H₂O氧化成CaSO₄·2H₂O；石膏泵1.20负责将生成的 CaSO₄·2H₂O外运。上述气液均布段包括气液均布盘1.2，其能将烧结烟气与石灰浆液均匀混合。上述脱硫氧化段包括氧化喷淋层1.3、一号脱硫喷淋层1.4、二号脱硫喷淋层1.5、三号脱硫喷淋层1.6，其中氧化喷淋层喷出的次氯酸钠溶液能使部分SO₂氧化成SO₃,其能进一步促进生产石膏，与此同时，次氯酸钠溶液能使烧结烟气中的部分NO氧化成 NO₂，为后续脱硝做准备；一、二、三号脱硫喷淋层喷出的石灰浆液能循序渐进脱去烧结烟气中的SO₂。上述脱硝段包括一号在线监测仪1.7、集液盘1.8、一号脱硝填料层1.9、一号脱硝喷淋层1.10、二号脱硝填料层1.11、二号脱硝喷淋层1.12，其中一号在线监测仪1.7能监测烟气中NO和NO₂比例；集液盘1.8能收集尿素溶液，使之回流至尿素溶液罐6.1；一、二号脱硝填料层为鲍尔环填料层；一、二号脱硝填料层上方分别设置了一、二号脱硝喷淋层，其能根据一号在线监测仪1.7采集的数据控制一号尿素循环泵6.2 和二号尿素循环泵6.3的尿素溶液流量。上述除尘段包括管式除尘器1.13、冲洗喷淋层 1.14、冲洗工艺水1.16，其中管式除尘器1.13高效去除烟气中颗粒物，保证颗粒物排放达标；冲洗工艺水1.16与冲洗喷淋层配合使用能对管式除尘器定期清洗，保证作业效率。上述排放段包括二号在线监测仪1.15，其能监测烟气中氮氧化物、二氧化硫和粉尘的含量，若排放不达标，可关闭排放口。

上述烧结烟气输入系统包括烧结烟气3.1和增压风机3.2，如图4，其中烧结烟气3.1 经增压风机3.2能获得较大的上升动能，确保烟气经过层层脱硫脱硝除尘后顺利排出。

上述石灰溶液输送系统包括石灰粉4.1、石灰粉仓4.2、石灰粉工艺水4.3、石灰浆液箱4.4、石灰输送泵4.5，如图5所示，其中石灰粉4.1进入石灰粉仓4.2后与石灰粉工艺水以1：5的质量比例进行反应，生成的石灰浆液存储于石灰浆液箱4.4，石灰输送泵4.5将石灰浆液一路输送至一体式脱硫脱硝除尘系统的气液均布段，另一路输送至尿素溶液循环系统中的尿素溶液罐6.1。

上述次氯酸钠溶液输送系统包括次氯酸钠2.1、次氯酸钠工艺水2.2、次氯酸钠溶液罐2.3、次氯酸钠输送泵2.4，如图3所示，其中次氯酸钠2.1与次氯酸钠工艺水以1： 200的质量比例于次氯酸钠溶液罐2.3中均匀混合，次氯酸钠输送泵2.4将次氯酸钠溶液输送至一体式脱硫脱硝除尘系统中脱硫氧化段的氧化喷淋层1.3。

上述尿素溶液循环系统包括尿素溶液罐6.1、一号尿素循环泵6.2、二号尿素循环泵 6.3、尿素6.4、尿素工艺水6.5，如图7所示，其中尿素6.4与尿素工艺水6.5以1：5 的质量比例于尿素溶液罐6.1中均匀混合，一号尿素循环泵6.2与二号尿素循环泵6.3 分别将尿素溶液传送至二号脱硝喷淋层1.12与一号脱硝喷淋层1.10。

上述石膏外送系统包括石膏旋流器5.1、真空皮带机5.2，如图6所示，其中石膏由石膏旋流器5.1旋流后经真空皮带机5.2外运。

本实用新型还提出了上述烧结烟气高效脱硫脱硝除尘的实现方法，其具体包括以下步骤：

(1)脱硫循环：石灰浆液经各石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层，次氯酸钠溶液经次氯酸钠输送泵输送至氧化喷淋层，各脱硫喷淋层中的石灰浆液与氧化喷淋层中的次氯酸钠溶液向烧结烟气流动反方向喷射；烧结烟气与次氯酸钠溶液和石灰浆液在气液均布盘均匀混合氧化脱硫后依次从氧化喷淋层与各脱硫喷淋层流出，而氧化脱硫反应后产生的部分一水亚硫酸钙经氧化风机作用下全部变成二水硫酸钙(石膏)，并由石膏外送系统外运；未参与反应的石灰浆液再次由石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层，依此循环。

脱硫循环中烧结烟气发生的氧化反应如下:

SO₂+NaClO+H₂O→Na₂SO₄+NaCl+HClO

NO+NaClO+H₂O→NO₂+HCl+NaCl

脱硫循环中氧化反应产生的SO₄ ^2-能与溶液中的Ca²⁺及水反应生成石膏，反应如下

Na₂SO₄+Ca(OH)₂+H₂O→CaSO₄·2H₂O+NaOH

氧化脱硫反应中生成的部分未被氧化的SO₂与石灰浆液生成CaSO₃·H₂O，其反应如下：

Ca(OH)₂+SO₂+H₂O→CaSO₃·H₂O+H₂O

在氧化风机鼓入的氧气作用，CaSO₃·H₂O全部生成石膏，反应如下：

CaSO₃·H₂O+O₂+H₂O→CaSO₄·2H₂O

为使脱硫循环中能充分脱硫、充分氧化低价氮氧化物和二氧化硫且不浪费资源、不污染环境，其工艺条件如下：

1)石灰浆液质量浓度为20％；

2)次氯酸钠溶液质量浓度为0.5％；

3)脱硫脱硝除尘一体塔的烟气入口温度：120℃；

4)脱硫浆液的pH值为5。

(2)脱硝循环：一号在线监测仪根据烧结烟气中氮氧化物成分比例控制输送至各脱硝喷淋层的尿素溶液量，使NO和NO₂比例为1：1；脱硫处理的烧结烟气依次经过各鲍尔环填料层和脱硝喷淋层后流向除尘段，而未参与的反应尿素溶液汇聚于集液盘后回收至尿素溶液罐，并再次输送至各脱硝喷淋层，依次反复。

脱硝循环中烧结烟气中的氮氧化物发生如下反应：

NO₂+H₂O→HNO₂+HNO₃

HNO₂+HNO₃+(NH₂)₂CO→N₂+CO₂+H₂O

由于尿素溶液罐中含有石灰浆液，因而在脱硝循环中亦可进一步脱硫，保证超低排放，其反应如下：

Ca(OH)₂+SO₂+H₂O→CaSO₃·H₂O+H₂O

烧结烟气脱硝的一个难点在于NO难溶于水，本实用新型采用次氯酸钠溶液部分氧化NO，使之生成易溶于水的NO₂,通过控制工艺条件使吸收效率最大化，本实用新型的脱硝循环工艺条件如下：

1)石灰浆液质量浓度为20％；

2)尿素溶液质量浓度为20％。

(3)除尘：烧结烟气脱硝后经内置式管式除尘器后去除粉尘等颗粒物，使之达到排放标准；管式除尘器轴向方向上设置由工艺水冲洗喷淋层，其能对管式除尘器定期冲洗，保证除尘质量。

(4)排放：经二号在线监测仪监测合格后，处理后的烧结烟气可向外排放；排放气体合格条件为SO₂的排放浓度不大于50mg/Nm³、氮氧化物的排放浓度不大于 100mg/Nm³、粉尘的排放浓度不大于10mg/Nm³。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,本领域技术人员知悉,在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。

Claims (9)

1.一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：包括一体式脱硫脱硝塔，塔内自下而上分为脱硫循环段、气液均布段、脱硫氧化段、脱硝段和排放段，为整个装置的核心系统；

上述一体式脱硫脱硝塔配置有烧结烟气输入系统：将待处理的烧结烟气送入塔内的气液均布段；

次氯酸钠溶液输送系统：将次氯酸钠溶液送入塔内脱硫氧化段，氧化烧结烟气中的部分氮氧化合物为后续脱硝做准备，同时氧化部分SO₂；

石灰溶液输送系统：将石灰溶液送入塔内脱硫氧化段，去除烧结烟气中的SO₂和SO3，形成可回收利用的石膏；

尿素溶液循环系统：将尿素溶液送入塔内脱硝段，经过脱硫氧化的烧结烟气进行脱硝处理，去除剩余的氮氧化合物，形成的清洁烟气由排放段排出。

2.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：还包括：

石膏外送系统，将石灰溶液在吸收烧结烟气过程中产生的落入脱硫循环段中的石膏外送、收集回收，具体包括氧化风机、石膏泵、石膏旋流器和真空皮带机，氧化风机向脱硫循环段中输入空气，氧化形成石膏；石膏泵将生成的石膏外运至石膏旋流器，石膏旋流器出口与真空皮带机相连，将石膏送至相应位置。

3.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述一体式脱硫脱硝塔的顶部设有除尘段，包括管式除尘器和冲洗喷淋层，管式除尘器去除烟气中颗粒物，冲洗喷淋层通过外部的冲洗工艺水对管式除尘器进行清洗。

4.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述石灰溶液输送系统与尿素溶液循环系统相连，石灰溶液和尿素溶液一起送至脱硝段，石灰溶液吸收脱硫氧化段未吸收完全的SO₂和SO3，尿素溶液吸收氮氧化合物使转换成N2和CO2。

5.根据权利要求4所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述石灰溶液输送系统包括石灰粉仓、石灰浆液箱和石灰输送泵，石灰粉进入石灰粉仓后与石灰粉工艺水进行反应，生成的石灰浆液存储于石灰浆液箱，石灰输送泵将石灰浆液一路输送至一体式脱硫脱硝塔的气液均布段，另一路输送至尿素溶液循环系统中的尿素溶液罐。

6.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述脱硫氧化段包括氧化喷淋层和脱硫喷淋层，其中氧化喷淋层喷出的次氯酸钠溶液是使SO₂氧化成SO₃，进一步促进生产石膏，同时在脱硫氧化段次氯酸钠溶液能使烧结烟气中的部分NO氧化成NO₂，为后续脱硝做准备；脱硫喷淋层喷出的石灰浆液能循序渐进吸收烧结烟气中的SO₂和SO3。

7.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述脱硝段包括在线监测仪、集液盘、脱硝填料层和脱硝喷淋层，其中在线监测仪能监测烟气中NO和NO₂比例；集液盘收集尿素溶液，使之回流至尿素溶液罐；脱硝填料层为鲍尔环填料层；脱硝喷淋层设置于脱硝填料层上方，根据在线监测仪采集的数据控制尿素循环泵的尿素溶液流量；脱硝喷淋层喷出的浆液中含有石灰浆液，脱硝的同时进一步脱硫。

8.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：所述次氯酸钠溶液输送系统包括次氯酸钠溶液罐和次氯酸钠输送泵，其中次氯酸钠与次氯酸钠工艺水于次氯酸钠溶液罐中均匀混合，次氯酸钠输送泵将次氯酸钠溶液输送至一体式脱硫脱硝塔中脱硫氧化段的氧化喷淋层。

9.根据权利要求1所述的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，其特征在于：上述尿素溶液循环系统包括尿素溶液罐和尿素循环泵，其中尿素与尿素工艺水于尿素溶液罐中均匀混合，尿素循环泵将尿素溶液传送至脱硝喷淋层。