RU2796494C1 - Способ и установка для синергической очистки дымового газа с несколькими загрязнителями - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к способу и установке для обработки загрязнителей и, в частности, относится к способу и установке для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, которые относятся к области охраны окружающей среды. Способ и устройство для синергической очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает после денитрификационной обработки добавление системы окислительной обработки и пропускание дымового газа, прошедшего денитрификационную обработку, через систему окислительной обработки, благодаря чему монооксид углерода в дымовом газе превращается в диоксид углерода. Тепло, выделяющееся в результате процесса, непосредственно используется для повышения температуры дымового газа перед входом в установку денитрификации, сокращая или даже исключая процесс повышения температуры дымового газа нагреванием с помощью внешнего топлива. Для достижения цели повышения температуры дымового газа для денитрификационной обработки, экономя или даже исключая использование топлива, одновременно обрабатывая монооксид углерода в дымовом газе, снижают загрязнение окружающей среды, вызванное дымовым газом, а также уменьшают или даже исключают вторичное загрязнение в процессе обработки дымового газа. Группа изобретений обеспечивает очистку дымового газа с несколькими загрязнителями. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил., 17 пр.

Description

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки № 201911069846.X, озаглавленной «FLUE GAS MULTI-POLLUTANT SYNERGISTIC PURIFICATION PROCESS AND APPARATUS», поданной в Государственное ведомство Китая по интеллектуальной собственности 05 ноября 2019 года, которая включена в настоящую заявку во всей полноте посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к способу и установке для обработки загрязнителей, и, в частности, относится к способу и установке для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, которые относятся к области охраны окружающей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Для промышленного дымового газа, особенно дымового газа агломерационной машины в черной металлургии, технология десульфуризации и денитрификации дымового газа представляет собой метод очистки дымового газа, применяемый в химической промышленности с получением мультиоксидов азота или оксидов серы. Оксид азота и оксиды серы являются одними из основных загрязнителей воздуха. Технология одновременной десульфуризации и денитрификации дымового газа в настоящее время в основном находится на стадии исследований и промышленной демонстрации. Поскольку она может обеспечить как десульфуризацию, так и денитрификацию в ряде систем, особенно в условиях постоянного ужесточения стандартов контроля за NO_X, разные страны оказывают влияние на технологию одновременной десульфуризации и денитрификации.

[0004] Десульфуризация дымового газа относится к удалению оксидов серы (SO₂ и SO₃) из дымового газа или другого промышленного отработанного газа. Способы десульфуризации, используемые в настоящее время в промышленности, включают сухую десульфуризацию, полусухую десульфуризацию или мокрую десульфуризацию. Процесс сухой десульфуризации дымового газа применяется для десульфуризации дымовых газов на электростанциях с начала 1980-х годов и имеет преимущества в виде более низких капиталовложений, смешивания продуктов сухой десульфуризации с зольной пылью, отсутствия необходимости в оснащении демистером (каплеуловителем) или вторичным перегревателем, практически полного отсутствия коррозии и накипи, а также засорения оборудования, по сравнению с традиционными процессами мокрой очистки. Полусухая десульфуризация в основном использует распылительную десульфуризацию. Сухая распылительная десульфуризация дымового газа - это процесс десульфуризации, впервые совместно разработанный компаниями American JOY и Danish Niro Atomier, который был разработан в середине 1970-х годов и быстро получил распространение и применение в электроэнергетике. В этом процессе используется распыленная известковая суспензия для осуществления контакта с дымовым газом в башенной распылительной сушилке. Известковая суспензия вступает в реакцию с SO₂ с образованием сухого твердого реагента, который в конечном счете собирается пылесборником вместе с зольной пылью. В мокрой десульфуризации в основном используется суспензия известняка (CaCO₃), извести (CaO) или карбоната натрия (Na₂CO₃) в качестве очищающих агентов для промывки дымового газа в реакционной башне, для удаления SO₂ из дымового газа. Ее основными преимуществами являются высокая эффективность десульфуризации, высокая скорость синхронной работы, богатый ресурс абсорбента и абсорбируемого побочного продукта, а также высокая коммерческая ценость.

[0005] Денитрификация дымового газа относится к восстановлению образованных NO_X в N₂, для удаления NO_X из дымового газа. В соответствии с технологией обработки ее можно разделить на мокрую денитрификацию и сухую денитрификацию. Технология денитрификации дымового газа в основном включает два варианта сухого способа (денитрификация дымового газа с помощью селективного каталитического восстановления и денитрификация с помощью селективного некаталитического восстановления) и мокрый способ. По сравнению с технологией мокрой денитрификации дымового газа технология сухой денитрификации дымового газа в основном включает такие преимущества, как низкие основные капиталовложения, простое оборудование и технологический процесс, более высокая эффективность удаления NO_X, отсутствие сточных вод или материалов отходов, подлежащих обработке, и отсутствие вторичного загрязнения. Денитрификация путем селективного каталитического восстановления (SCR) включает использование аммиака, CO или углеводородов в качестве восстановителей в присутствии катализатора для восстановления NO в дымовом газе в N₂ в присутствии O₂. Селективное некаталитическое восстановление (SNCR) представляет собой недорогой отработанный метод денитрификации. В данной технологии используется печь или предварительный кальцинатор в цементной промышленности в качестве реактора, распыляется восстановитель, содержащий аминогруппы, в печи, при этом восстановитель реагирует с NO_x в дымовом газе с образованием аммиака и воды.

[0006] Агломерационный дымовой газ в сталелитейной промышленности содержит такие загрязнители, как пыль, SO₂, NO_x, CO и диоксины. В связи со все более строгими требованиями по охране окружающей среды существующие установки очистки дымового газа нуждаются в изменении, модернизации или реконструкции. В настоящее время требуется сверхнизкая эмиссия пыли, SO₂ и NO_x в дымовом газе. Основная техническая проблема заключается в том, что трудно добиться сверхнизкой эмиссии пыли в существующем электрическом пылеудалении. Необходимо дополнительно предусматривать мокрое электрическое пылеудаление или удаление пыли с помощью фильтрующих мешков. Побочные продукты после удаления SO₂ трудно поддаются обработке. Температура десульфуризованного и обеспыленного дымового газа низкая, и эффективность удаления NO_x низкая при использовании SCR-обработки. Когда используется принудительное окисление, побочные продукты трудно поддаются обработке. Кроме того, существующее оборудование имеет низкую эффективность удаления диоксинов, и CO не обрабатывается, и выбросы будут оказывать серьезное воздействие на окружающую среду.

[0007] В существующей технологии, при осуществлении обработки для десульфуризации и денитрификации дымового газа в основном используются отдельные процессы десульфуризации и денитрификации. Поскольку процесс денитрификации требует введения восстановительных газов, таких как аммиак, если дымовой газ сначала подвергается денитрификации, а затем десульфуризации, восстановительные газы, такие как газообразный аммиак, будут предпочтительно реагировать с оксидами серы с образованием сульфата аммония, который влияет на денитрификацию. Следовательно, процесс десульфуризации и денитрификации дымового газа обычно заключается в том, чтобы сперва обессерить дымовой газ, и затем денитрифицировать дымовой газ после десульфуризационной обработки. В существующей технологии, температура сухой десульфуризации обычно регулируется в диапазоне 100-150 °С; температура полусухой десульфуризации обычно регулируется в диапазоне 90-110 °C; и температура мокрой десульфуризации обычно регулируется в диапазоне 50-60 °C. В процессе денитрификации способ селективного каталитического восстановления (SCR) используется для денитрификации, и температура обычно регулируется в диапазоне около 160-400 °C. Если для денитрификации используется способ селективного некаталитического восстановления (SNCR), температуру обычно регулируют в диапазоне 800-1100 °C. В существующей технологии температуру обрабатываемого дымового газа сначала доводят до температурног диапазона, подходящего для десульфуризационной обработки, что обычно является относительно низкой температурой, и затем десульфуризованный дымовой газ нагревают для повышения его температуры до температурного диапазона, подходящего для денитрификации. Во время такого процесса, из-за большого количества подлежащего обработке дымового газа, расходуется большое количество топлива для нагревания десульфуризованного дымового газа, что приводит к нерациональному расходованию ресурсов и вторичному загрязнению окружающей среды.

[0008] Кроме того, поскольку весь подлежащий обработке дымовой газ образуется в результате сгорания топлива, а сгорание в полной и достаточной степени невозможно, дымовой газ всегда содержит некоторое количество монооксида углерода. При существующей технологии в настоящее время в Китае нет четких правил в отношении стандартов на выбросы монооксида углерода. Соответственно, подлежащий обработке дымовой газ обычно выпускается непосредственно после десульфуризации и денитрификации. Монооксид углерода в дымовом газе специально не обрабатывается и не утилизируется, что приводит к прямым выбросам монооксида углерода. Кроме того, монооксид углерода не имеет цвета, запаха и не вызывает раздражения, и его чрезвычайно трудно растворить в воде из-за его очень низкой растворимости в воде. Его предел взрывоопасности при смешивании с воздухом составляет 12,5%-74,2%. Он может легко связываться с гемоглобином и образовывать карбоксигемоглобин, из-за чего гемоглобин теряет свою способность переносить кислород, что приводит к асфиксии тканей и даже к смерти в тяжелых случаях. Монооксид углерода оказывает токсическое воздействие на ткани и клетки всего организма, особенно кору головного мозга. Таким образом, прямой выброс монооксида углерода представляет собой значительное загрязнение окружающей среды.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Принимая во внимание технические недостатки существующей технологии, заключающиеся в том, что СО загрязнители в дымовом газе не обрабатываются, и дымовой газ при низкой температуре после десульфуризации необходимо нагревать с помощью нагревательной печи перед денитрификационной обработкой, настоящее изобретение предлагает способ и установку для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, в которых система окислительной обработки дополнительно предусмотрена после денитрификационной обработки, и денитрифицированный дымовой газ пропускают через систему окислительной обработки, благодаря чему монооксид углерода в дымовом газе конвертируется в диоксид углерода, и тепло, выделяющееся в результате данного процесса, непосредственно используется для повышения температуры дымового газа перед поступлением в установку денитрификации, тем самым уменьшая или даже полностью исключая процесс нагревания дымового газа с помощью внешнего топлива. Настоящее изобретение в полной мере использует монооксид углерода в дымовом газе, использует тепло, выделяющееся в процессе конверсии монооксида углерода в диоксид углерода, для достижения цели повышения температуры дымового газа для денитрификационной обработки, экономит или даже исключает использование топлива и одновременно обрабатывает монооксид углерода в дымовом газе, снижает загрязнение окружающей среды, вызываемое дымовым газом, а также одновременно уменьшает или даже позволяет избежать вторичного загрязнения в процессе обработки дымового газа.

[0010] В соответствии с первым вариантом осуществления, предусмотренным настоящим изобретением, предложен способ для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0011] Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себя следующие стадии:

[0012] 1) подача подлежащего обработке дымового газа G₀ в систему обеспыливания для осуществления обеспыливающей обработки, и удаление пыли из подлежащего обработке дымового газа G₀ с помощью системы обеспыливания в первый раз, с получением обеспыленного дымового газа G₁;

[0013] 2) подача обеспыленного дымового газа G₁ в систему десульфуризации для осуществления десульфуризационной обработки, удаление оксидов серы из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы десульфуризации, удаление пыли из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы десульфуризации во второй раз, и удаление диоксинов из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы десульфуризации в первый раз, с получением десульфуризованного дымового газа G₂;

[0014] 3) осуществление денитрификационной обработки десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы денитрификации, удаление оксидов азота из десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы денитрификации, при этом дымовой газ после прохождения через систему денитрификации становится десульфуризованным и денитрифицированным дымовым газом G₃; и

[0015] 4) подача десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в систему окислительной обработки для осуществления окислительной обработки, реакция монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в системе окислительной обработки с окислением монооксида углерода в диоксид углерода и одновременным высвобождением тепла, удаление диоксинов из десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ с помощью системы окислительной обработки во второй раз, окисление газообразного аммиака в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с помощью системы окислительной обработки, при этом десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ после прохождения через систему окислительной обработки становится дымовым газом G₄, из которого удален СО.

[0016] Предпочтительно, подлежащий обработке дымовой газ G₀ подается ко входу для газа системы обеспыливания по транспортировочному трубопроводу неочищенного дымового газа. Выход для газа из системы обеспыливания соединен со входом системы десульфуризации через первый транспортировочный трубопровод. Выпуск отработанного газа системы десульфуризации соединен со входом для газа системы денитрификации через второй транспортировочный трубопровод. Выпуск отработанного газа системы денитрификации соединен со входом для газа системы окислительной обработки через третий транспортировочный трубопровод. Выпуск отработанного газа системы окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом. Второй транспортировочный трубопровод и четвертый транспортировочный трубопровод оснащены теплообменником. Теплообменник поглощает тепло из дымового газа G₄, из которого удален СО, и передает тепло десульфуризованному дымовому газу G₂, для повышения температуры дымового газа перед входом в систему денитрификации.

[0017] Предпочтительно, способ дополнительно включает стадию 5) обработки щелочным раствором: пропускание дымового газа G₄, из которого удален СО, через устройство обработки щелочным раствором, и адсорбцию диоксида углерода, триоксида серы, диоксида азота и галогена в дымовом газе G₄, из которого удален СО, щелочным раствором в устройстве обработки щелочным раствором, при этом дымовой газ G₄, из которого удален СО, после прохождения через устройство обработки щелочным раствором становится чистым дымовым газом G₅.

[0018] Предпочтительно, четвертый транспортировочный трубопровод соединен с устройством обработки щелочным раствором.

[0019] Предпочтительно, щелочной раствор представляет собой щелочной раствор и/или соль сильной щелочи и слабой кислоты.

[0020] Предпочтительно, щелочной раствор является предпочтительно одним или более, выбранным из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида кальция, карбоната натрия, карбоната калия, бикарбоната натрия, бикарбоната калия и бикарбоната кальция.

[0021] Предпочтительно, стадия 4) дополнительно включает пополнение системы окислительной обработки кислородсодержащим газом, предпочтительно воздухом или обогащенным кислородом газом (например, жидким кислородом).

[0022] Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя: измерение расхода десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в единицу времени, обозначенного как U₁ н.м³/ч; измерение температуры десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, обозначенной как T₁ °C; измерение содержания СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначенного как P₁ г/н.м³.

[0023] Массовый расход монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени рассчитывается как U₁ × P₁ г/ч; и тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, рассчитывается как Q₁ кДж/ч:

Q₁=a×U₁×P₁×10,11;

[0024] где a представляет собой коэффициент сгорания в кДж/г со значением в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95, и более предпочтительно 0,7-0,9.

[0025] После того, как монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ превращается в диоксид углерода в системе (4) окислительной обработки, температура T₂°C дымового газа G₄, из которого удален СО, в единицу времени, рассчитывается как:

;

[0026] где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C·г); b представляет собой коэффициент теплообмена в г/н.м³ со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95.

[0027] Предпочтительно, способ также включает в себя: измерение температуры десульфуризованного дымового газа G₂, обозначенной как T₃ °C; и задание оптимальной температуры денитрификации системы денитрификации как T_{денитрификации} °C, на основе технологических требований системы денитрификации.

[0028] Максимальное количество тепла, которое может быть высвобождено из дымового газа G₄, из которого удален СО, с помощью теплообменника, рассчитывается как Q₂ в кДж/ч;

[0029] Тепло, которое будет поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему денитрификации, рассчитывается как Q₃ в кДж/ч;

Q₃=C×U₁× (T_{денитрификации}-T₃).

[0030] Если Q₂≥Q₃, расход теплообменной среды внутри теплообменника корректируют таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C.

[0031] Если Q₂<Q₃, второй транспортировочный трубопровод дополнительно оснащают нагревательной печью, и сжигают в нагревательной печи топливо, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C.

[0032] Предпочтительно, способ дополнительно включает корректировку расхода теплообменной среды внутри теплообменника, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C, а именно:

[0033] теплообменная среда внутри теплообменника имеет удельную теплоемкость C₂ кДж/(°C⋅г), что позволяет рассчитать расход среды внутри теплообменника в единицу времени как U₂ н.м³/ч:

,

[0034] где f представляет собой коэффициент теплообмена со значением в диапазоне 0,5-1, предпочтительно 0,6-0,98 и более предпочтительно 0,7-0,95. То есть, теплообменная среда с расходом U₂ н.м³/ч в единицу времени должна пройти через теплообменник, чтобы дымовой газ перед входом в систему денитрификации нагревался до температуры T_{денитрификации}±t °C.

[0035] Предпочтительно, способ дополнительно включает стадию сжигания топлива в нагревательной печи, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C, и, в частности, представляет собой:

[0036] во-первых, передачу тепла, высвобождаемого из CO в системе окислительной обработки, десульфуризованному дымовому газу G₂ через теплообменник; измерение температуры T₄°C десульфуризованного дымового газа G₂ после теплообмена; подачу топлива в нагревательную печь; и вычисление массового расхода топлива, который необходимо добавить, как U₃ кг/ч, при этом теплоту сгорания топлива задают как N кДж/г:

,

[0037] где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98. То есть, топливо, имеющее расход U₃ н.м³/ч и теплоту сгорания N кДж/г, добавляется в нагревательную печь в единицу времени, чтобы температура дымового газа перед входом в систему денитрификации повысилась до T_{денитрификации}±t°C.

[0038] В настоящем изобретении, T_{денитрификации} представляет собой 180-280 °C, предпочтительно 200-260 °C, и более предпочтительно 210-240 °C.

[0039] В настоящем изобретении, t представляет собой 0-20 °C, предпочтительно 2-10 °C и более предпочтительно 4-8 °C.

[0040] В настоящем изобретении пополнение системы окислительной обработки кислородсодержащим газом, в частности, осуществляется следующим образом:

[0041] производят измерение содержания O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначаемого как P₂ г/н.м³; вычисление расхода O₂ в десульфуризованном дымовом газе G₁ в единицу времени как P₂×U₁ в г/ч, и вычисление расхода кислорода, необходимого для сжигания CO с содержанием P₁ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с расходом U₁ как U₄ н.м³/ч:

,

[0042] где d представляет собой коэффициент реакции со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95;

[0043] Если U₄≤P₂×U₁, нет необходимости добавлять кислородсодержащий газ в систему окислительной обработки.

[0044] Если U₄>P₂×U₁, нужно добавлять кислородсодержащий газ в систему окислительной обработки.

[0045] Предпочтительно, если U₄>P₂×U₁, расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему окислительной обработки в единицу времени, устанавливается таким образом, чтобы расход кислорода в кислородсодержащем газе составлял U₅ н.м³/ч: U₅=U₄-P₂×U₁.

[0046] В соответствии со вторым вариантом осуществления, предусмотренным настоящим изобретением, предложена установка, используемая в способе для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0047] Установка, используемая в способе для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, описанном в первом варианте осуществления, содержит систему обеспыливания, систему десульфуризации, систему денитрификации и систему окислительной обработки. Вход для газа системы обеспыливания соединен с транспортировочным трубопроводом для неочищенного дымового газа. Первый транспортировочный трубопровод соединяет выход для газа системы обеспыливания и вход для газа системы десульфуризации. Второй транспортировочный трубопровод соединяет выпуск отработанного газа системы десульфуризации и вход для газа системы денитрификации. Третий транспортировочный трубопровод соединяет выпуск отработанного газа системы денитрификации и вход для газа системы окислительной обработки. Выпуск отработанного газа системы окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом.

[0048] Предпочтительно, второй транспортировочный трубопровод и четвертый транспортировочный трубопровод снабжены теплообменником.

[0049] Предпочтительно, установка дополнительно содержит устройство обработки щелочным раствором. Конец четвертого транспортировочного трубопровода соединен с устройством обработки щелочным раствором.

[0050] Предпочтительно, установка дополнительно содержит нагревательную печь. Нагревательная печь расположена на втором транспортировочном трубопроводе.

[0051] Предпочтительно, нагревательная печь расположена на втором транспортировочном трубопроводе и находится ниже по потоку от места соединения теплообменника со вторым транспортировочным трубопроводом.

[0052] Предпочтительно, система окислительной обработки оснащена входом для кислородсодержащего газа, при этом вход для кислородсодержащего газа соединен с транспортировочным трубопроводом кислородсодержащего газа.

[0053] Предпочтительно, система обеспыливания представляет собой электрическую систему обеспыливания или систему обеспыливания с фильтрующими мешками.

[0054] Предпочтительно, система десульфуризации представляет собой систему десульфуризационной обработки с активированным углем.

[0055] Предпочтительно, система денитрификации представляет собой систему денитрификационной обработки SCR.

[0056] Предпочтительно, теплообменник представляет собой теплообменник GGH (газо-газовый нагреватель).

[0057] Первой задачей настоящего изобретения является удаление монооксида углерода из дымового газа. Предыдущая заявка авторов изобретения предусматривала решение по очистке дымового газа, которое, в частности, осуществлялось следующим образом: подвергание дымового газа десульфуризационной обработке → окислительная обработка монооксида углерода → денитрификационная обработка → чистый дымовой газ. Экспериментально было обнаружено, что данное техническое решение позволяет удалять монооксид углерода из дымового газа, но все еще имеет следующие проблемы: 1. поскольку оксиды серы в дымовом газе не могут быть удалены на 100% с помощью десульфуризационной обработки, десульфуризованный дымовой газ по-прежнему содержит некоторое количество газообразного SO₂, и когда десульфуризованный дымовой газ подвергается процессу окислительной обработки монооксида углерода, SO₂ будет окисляться до SO₃, который будет содержаться в дымовом газе и входить в процесс денитрификации вместе с дымовым газом; кроме того, газообразный аммиак необходимо вводить в дымовой газ во время денитрификационной обработки, и SO₃ склонен вступать в реакцию с газообразным аммиаком с образованием NH₄HSO₄ и (NH₄)₂SO₄, которые могут вызывать забивание и отравление SCR-катализатора, что приводит к снижению эффективности денитрификации и увеличению стоимости катализатора в процессе денитрификации; 2. денитрифицированный дымовой газ в этом способе является чистым дымовым газом и выпускается непосредственно; в процессе денитрификационной обработки, чтобы гарантировать эффект денитрификации дымового газа, газообразный аммиак вводится в избытке, то есть дымовой газ после денитрификационной обработки по-прежнему содержит некоторое количество газообразного аммиака, и прямой выпуск дымового газа после денитрификационной обработки приводит к выпуску газообразного аммиака, который издает резкий запах и оказывает сильное коррозионное воздействие на металлы, приводя к плохим условиям труда и вторичному загрязнению.

[0058] Авторы настоящего изобретения предложили способ настоящей заявки благодаря исследованиям и промышленным испытаниям, а именно: подвергание неочищенного дымового газа обеспыливающей обработке → десульфуризационная обработка → денитрификационная обработка → окислительная обработка → дымовой газ G₄, из которого удален СО.

[0059] В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, на первой стадии проводят обеспыливающую обработку для удаления пыли из подлежащего обработке дымового газа G₀, в первый раз, для получения обеспыленного дымового газа G₁; на второй стадии проводят десульфуризационную обработку для удаления оксидов серы из обеспыленного дымового газа G₁, и удаляют пыль из обеспыленного дымового газа G₁ во второй раз, и удаляют диоксины из обеспыленного дымового газа G₁ в первый раз, с получением десульфуризованного дымового газа G₂; на третьей стадии проводят денитрификационную обработку для удаления оксидов азота из десульфуризованного дымового газа G₂, с получением десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃; на четвертой стадии проводят окислительную обработку для удаления монооксида углерода из десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ (с одновременным выделением тепла); удаление диоксинов в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ во второй раз, окисление и удаление газообразного аммиака в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃; и десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ после прохождения через систему окислительной обработки становится дымовым газом G₄, из которого удален СО.

[0060] В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, поскольку SO₂ в дымовом газе после десульфуризации не будет окисляться в SO₃ после денитрификационной обработки и последующей окислительной обработки, предотвращается образование NH₄HSO₄ или (NH₄)₂SO₄ во время денитрификации, тем самым предотвращаются закупорка и отравление SCR-катализатора, вызываемые NH₄HSO₄ или (NH₄)₂SO₄, и обеспечивается эффективность денитрификации. Кроме того, избыток газообразного аммиака (непрореагировавший газообразный аммиак), распыляемого в процессе денитрификационной обработки, окисляется с помощью последующего процесса окислительной обработки, который устраняет компонент газообразного аммиака в чистом дымовом газе, тем самым предотвращая выпуск газообразного аммиака.

[0061] Предпочтительно, способ также включает стадию 5) обработки щелочным раствором: пропускание дымового газа G₄, из которого удален СО, через устройство обработки щелочным раствором, и адсорбцию диоксида углерода, триоксида серы, диоксида азота и галогена в дымовом газе G₄, из которого удален СО, щелочным раствором в устройстве обработки щелочным раствором, при этом дымовой газ G₄, из которого удален СО, после прохождения через устройство обработки щелочным раствором становится чистым дымовым газом G₅. Путем подвергания дымового газа после окислительной обработки обработке щелочным раствором, загрязнители, такие как диоксид углерода, триоксид серы и диоксид азота, образующиеся в процессе окислительной обработки, и галоген в неочищенном дымовом газе поглощаются щелочным газом в устройстве обработки щелочным раствором для достижения полного удаления загрязнителей.

[0062] В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, оксиды серы удаляются дважды за счет процесса десульфуризационной обработки и процесса обработки щелочным раствором; оксиды азота удаляются дважды за счет процесса денитрификационной обработки и процесса обработки щелочным раствором; пыль удаляется дважды за счет процесса обеспыливания и процесса денитрификационной обработки; диоксины удаляются дважды за счет процесса десульфуризационной обработки и процесса окислительной обработки; монооксид углерода в неочищенном дымовом газе обрабатывается посредством процесса окисления, и тепло, выделяемое в процессе, утилизируется; и избыток газообразного аммиака в процессе денитрификационной обработки окисляется с помощью процесса окислительной обработки, что позволяет предотвратить выпуск газообразного аммиака. В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, загрязнители, содержащиеся в неочищенном дымовом газе, удаляются более тщательно.

[0063] Вторая задача настоящего изобретения заключается в использовании тепла, образующегося при удалении монооксида углерода в дымовом газе, для повышения температуры дымового газа перед входом в систему денитрификации.

[0064] В техническом решении настоящего изобретения с помощью пропускания десульфуризованного дымового газа через систему обработки монооксида углерода, монооксид углерода в десульфуризованном дымовом газе конвертируется в диоксид углерода, а именно: 2CO+O₂====2CO₂.

[0065] За счет использования компонента монооксида углерода, существующего в самом дымовом газе (или содержащегося в дымовом газе), и использования преимуществ экзотермической реакции монооксида углерода и кислорода с образованием диоксида углерода, монооксид углерода в дымовом газе конвертируется в диоксид углерода с помощью системы обработки монооксида углерода. Тепло, выделяющееся в результате этой реакции, используется для нагрева дымового газа перед входом в систему денитрификации, тем самым реализуя эффект нагревания дымового газа. В то же время, монооксид углерода в дымовом газе удаляется, что позволяет исключить загрязнение окружающей среды, вызванное монооксидом углерода в дымовом газе.

[0066] В существующей технологии подлежащий обработке дымовой газ (также называемый неочищенный дымовой газ) содержит большое количество оксидов серы и оксидов азота, которые должны быть подвергнуты десульфуризационной и денитрификационной обработке перед выпуском. Процессы десульфуризации и денитрификации представляют собой: (1) подвергание неочищенного дымового газа десульфуризационной обработке, в которой температура выпускаемого дымового газа после сухой десульфуризации составляет 100-150 °С; температура выпускаемого дымового газа после полусухой десульфуризации составляет 90-110 °С, и температура выпускаемого дымового газа после мокрой десульфуризации составляет 50-60 °С; (2) подвергание десульфуризованного дымового газа тепловой обработке, в которой десульфуризованный дымовой газ нагревается внешним источником тепла (включая вариант прямого теплообмена и вариант косвенного теплообмена) для повышения температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации; (3) подачу нагретого дымового газа в систему денитрификации для денитрификационной обработки, при этом температура дымового газа, входящего в систему денитрификации SCR, регулируется на уровне 160-400 °С, если используется селективная денитрификационная обработка SCR; и температура дымового газа, входящего в систему денитрификации SNCR, регулируется на уровне 800-1100 °С, если используется неселективная денитрификационная обработка SNCR. То есть, во всех существующих технологиях десульфуризованный дымовой газ нагревается внешним источником тепла для повышения его температуры, и затем выполняется денитрификационная обработка.

[0067] После многих лет научно-исследовательской и инженерной практики авторы настоящего изобретения предложили использовать компонент монооксида углерода, присутствующий в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, для конверсии монооксида углерода в диоксид углерода. В результате реакции выделяется тепло, и выделившееся тепло передается десульфуризованному дымовому газу G₂ с помощью прохождения через теплообменник, и десульфуризованный дымовой газ G₂ нагревается за счет передачи тепла в теплообменнике и входит в систему денитрификации, для достижения цели нагревания дымового газа, входящего в систему денитрификации, и одновременной обработки загрязнителя - монооксида углерода, содержащегося в дымовом газе.

[0068] В настоящем изобретении десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ подается в систему окислительной обработки, в которой монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ подвергается реакции конверсии (то есть реакции сгорания монооксида углерода с образованием диоксида углерода), и высвобождает тепло, и тепло передается десульфуризованному дымовому газу G₂ через теплообменник, чтобы добиться эффекта повышения температуры.

[0069] В качестве предпочтительного варианта осуществления, на основе таких показателей параметров, как температура десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, расход десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, и содержание монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, тепло, выделяющееся в результате сгорания монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, может быть получено путем расчета. Температура дымового газа, которая может быть достигнута после окисления монооксида углерода и прохождения через систему окислительной обработки, может быть также рассчитана. Кроме того, максимальное количество тепла, которое может быть высвобождено из дымового газа G₄, из которого удален СО, после прохождения через теплообменник, может быть рассчитано.

[0070] Кроме того, для достижения наилучшей температуры для денитрификации, рассчитывается тепло, которое должно быть поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему денитрификации. Максимальное количество тепла, которое может быть высвобождено из дымового газа G₄, из которого удален СО, сопоставимо с количеством тепла, которое должно быть поглощено дымовым газом перед входом в систему денитрификации.

[0071] Если тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, достаточно для повышения температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации, до оптимальной температуры для осуществления денитрификации в системе денитрификации, вполне возможно нагревать дымовой газ перед вхождением в систему денитрификации путем окисления монооксида углерода, содержащегося в самом дымовом газе, и использования тепла, выделяющегося при окислении монооксида углерода, чтобы температура дымового газа перед входом в систему денитрификации G₂ составляла T_{денитрификации}±t °C.

[0072] Если тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, недостаточно для повышения температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации, до оптимальной температуры для осуществления денитрификации в системе денитрификации, - тепло, высвобождающееся в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, используется сначала, и внешний источник тепла, такой как нагревательная печь, используется для корректировки температуры десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации до T_{денитрификации}±t °C. В техническом решении настоящего изобретения, тепло, высвобождающееся в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, используется сначала.

[0073] Предпочтительно, если тепла, высвобождающегося в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, достаточно для повышения температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации, до оптимальной температуры для осуществления денитрификации в системе денитрификации, температура дымового газа, входящего в систему денитрификации после теплообмена с помощью теплообменника, поддерживается в оптимальном температурном диапазоне для денитрификации в системе денитрификации, путем регулирования скорости потока (или расхода) теплообменной среды внутри теплообменника и корректировки эффективности теплообмена теплообменника, чтобы обеспечить эффект денитрификации. В частности, на основе тепла, которое должно быть поглощено дымовым газом перед входом в систему денитрификации, и удельной теплоемкости теплообменной среды, может быть рассчитан расход среды в теплообменнике в единицу времени.

[0074] Если тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, недостаточно для повышения температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации, до оптимальной температуры для осуществления денитрификации в системе денитрификации, специально осуществляется корректировка извне путем пополнения нагревательной печи топливом и сжигания топлива для прямого нагрева дымового газа перед входом в систему денитрификации, чтобы позволить дымовому газу перед входом в систему денитрификации достичь оптимальной температуры для денитрификации. Предпочтительно температура дымового газа перед входом в систему денитрификации достигает T_{денитрификации}±t°C за счет точного регулирования расхода топлива, добавляемого в нагревательную печь, чтобы (1) избежать потери топлива и (2) избежать слишком высокой температуры дымового газа, входящего в систему денитрификации, что приведет к снижению эффективности денитрификации.

[0075] Точное регулирование расхода топлива, добавляемого в нагревательную печь, в частности, выполняется с помощью: измерения температуры десульфуризованного дымового газа G₂ после теплообмена через теплообменник, теплоты сгорания и коэффициента сгорания топлива после передачи тепла, выделяемого CO в системе окислительной обработки, десульфуризованному дымовому газу G₂ через теплообменник, и точного расчета расхода топлива, добавляемого в нагревательную печь, в единицу времени.

[0076] В настоящем изобретении, чтобы гарантировать, что монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ полностью сгорает и выделяет максимально возможное количество тепла, система обработки монооксида углерода может быть дополнительно пополнена кислородсодержащим газом, предпочтительно воздухом или обогащенным кислородом газом. Данная стадия дополнительно увеличивает степень удаления монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обеспечивает максимальную утилизацию ресурсов и в наибольшей степени обрабатывает загрязнители (монооксид углерода).

[0077] Предпочтительно, путем точного расчета газообразного кислорода, необходимого для конверсии монооксида углерода в системе окислительной обработки, определяют содержание кислорода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃; если содержание кислорода недостаточно, своевременно добавляется газообразный кислород, чтобы обеспечить степень конверсии монооксида углерода, увеличить степень утилизации тепла и степень удаления загрязнителей. В частности, на основе расхода десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ и содержания СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, количество кислорода, необходимое для конверсии CO в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, может быть рассчитано, и содержание O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ может быть определено; и количество кислорода, необходимое для конверсии CO в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, сравнивается с содержанием O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃.

[0078] Если количество кислорода, необходимое для конверсии CO в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, меньше или равно содержанию O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, - нет необходимости пополнять систему окислительной обработки кислородсодержащим газом.

[0079] Если количество кислорода, необходимое для конверсии CO в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, больше чем содержание O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, - нужно добавить кислородсодержащий газ в систему окислительной обработки. Предпочтительно, с помощью расчета, расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему окислительной обработки в единицу времени, можно точно регулировать.

[0080] В настоящем изобретении, с помощью измерения расхода десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, температура десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, содержание СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, массовый расход монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени могут быть рассчитаны. Тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, может быть рассчитано путем преобразования с использованием Q₁=a×U₁×P₁×10,11. Коэффициент сгорания а может быть выбран в соответствии с инженерным опытом, со значением в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95 и более предпочтительно 0,7-0,9, поскольку сложно осуществить 100% конверсию монооксида углерода. U₁ представляет собой расход десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в единицу времени, и P₁ представляет собой содержание СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃. Таким образом, в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, энергия Q₁ может быть получена за счет использования монооксида углерода в дымовом газе.

[0081] Кроме того, на основе рассчитанной энергии Q₁ кДж/ч, полученной в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, температура дымового газа после прохождения через систему обработки монооксида углерода с использованием энергии, может быть рассчитана для увеличения до T₂ °C

,

[0082] где температура T₁°C десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ и средняя удельная теплоемкость C в кДж/ (°C⋅г) десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ может быть определена приборами. Коэффициент теплообмена b может быть выбран в соответствии с инженерным опытом, со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95, поскольку десульфуризованному дымовому газу трудно поглотить 100% тепла, выделяющегося в результате конверсии монооксида углерода в диоксид углерода. Таким образом, в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, за счет использования монооксида углерода в дымовом газе, температура денитрифицированного дымового газа может быть увеличена с T₁°C до T₂°C.

[0083] В настоящем изобретении, исходя из особенностей конкретной системы денитрификации, выбора процесса денитрификации, катализатора денитрификации и т.д., известна оптимальная (или наиболее подходящая) температура денитрификации T_{денитрификации}°C в системе денитрификации, то есть оптимальная температура дымового газа, который должен подаваться в систему денитрификации, известна как T_{денитрификации} °C.

[0084] Путем расчета, максимальное количество тепла, которое может быть выделено из дымового газа G₄, из которого удален СО, за счет использования тепла, выделяемого при окислении монооксида углерода, путем теплообмена с дымовым газом перед входом в систему денитрификации через теплообменник, может быть получено как Q₂ в кДж/ч:

[0085]

[0086] Тепло, которое должно быть поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему денитрификации, может быть вычислено как Q₃ в кДж/ч:

[0087] Q₃=C×U₁×(T_{денитрификации}-T₃).

[0088] С помощью сравнения Q₂ с Q₃ обеспечивается температура десульфуризованного дымового газа G, входящего в систему денитрификации, обеспечивается эффективность денитрификации десульфуризованного дымового газа G₂ в системе денитрификации, оксиды азота удаляются из дымового газа с максимально возможной эффективностью, и содержание загрязнителей в выпускаемом чистом дымовом газе снижается, что приводит к снижению загрязнения окружающей среды.

[0089] Если Q₂≥Q₃, то есть, тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, достаточно для того, чтобы содержащий оксид азота дымовой газ G₂, входящий в систему денитрификации, достигал T_{денитрификации} °C, дымовой газ непосредственно подвергается денитрификационной обработке в системе денитрификации.

[0090] Если Q₂<Q₃, то есть, тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, недостаточно для того, чтобы десульфуризованный дымовой газ G₂, входящий в систему денитрификации, достигал T_{денитрификации} °C, дополнительные средства регулирования могут быть использованы для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации до T_{денитрификации} °C, и затем он подается в систему денитрификации.

[0091] В настоящем изобретении, Q₂≥Q₃ означает, что тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, достаточно для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации до T_{денитрификации} °C, и имеется также избыток тепла. В соответствии с настоящим изобретением, тепло, выделяемое в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, полностью используется для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему денитрификации до температуры выше T_{денитрификации} °C. В это время, с помощью корректировки скорости потока теплообменной среды внутри теплообменника можно регулировать десульфуризованный дымовой газ G₂, входящий в систему денитрификации, в диапазоне T_{денитрификации} ±t°C.

[0092] Исходя из удельной теплоемкости C₂ кДж/(°C⋅г) теплообменной среды внутри теплообменника, расход среды в теплообменнике в единицу времени рассчитывается как U₂ н.м³/ч:

,

[0093] где f представляет собой коэффициент теплообмена, который может быть выбран в соответствии с инженерным опытом, со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95, поскольку теплообмен среды имеет коэффициент теплообмена, и и трудно достичь 100% от теоретического теплообмена. То есть, в единицу времени, теплообменная среда с расходом U₂ н.м³/ч должна проходить через теплообменник, чтобы температура дымового газа перед входом в систему денитрификации регулировалась для нагревания в диапазоне T_{денитрификации}±t °C.

[0094] В настоящем изобретении, Q₂<Q₃ означает, что тепла, выделяемого в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, недостаточно для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂, входящего в систему денитрификации, до T_{денитрификации} °C, и количество топлива, добавляемое в нагревательную печь по второму транспортировочному трубопроводу, может быть точно рассчитано. Достигается следующая цель: после исчерпания тепла, высвободившегося в результате конверсии монооксида углерода в дымовом газе, добавляют подходящее количество топлива для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂, входящего в систему денитрификации, до диапазона T_{денитрификации} ±t°C.

[0095] На основе выбранного топлива известна теплота сгорания N₁ кДж/г, и путем расчета, расход топлива, который необходимо пополнить, может быть определен как U₂ н.м³/ч:

,

[0096] где e представляет собой коэффициент сгорания, который может быть выбран в соответствии с инженерным опытом, со значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98, поскольку топливо трудно сжигать на 100% и высвобождать 100% от теоретического тепла. То есть, топливо вводится в небольшом избытке, чтобы гарантировать, что температура дымового газа перед входом в систему денитрификации достигнет T_{денитрификации} °C.

[0097] В настоящем изобретении количество кислородсодержащего газа, подлежащего добавлению в систему окислительной обработки, можно регулировать с помощью точного расчета. Расход O₂ в десульфуризованном дымовом газе G₁ в единицу времени может быть определен с помощью измерения содержания O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃. Исходя из характеристик реакции между монооксидом углерода и кислородом, расход кислорода, необходимый для использования монооксида углерода в дымовом газе, может быть определен как U₄ н.м³/ч:

,

[0098] где P₂ представляет собой содержание O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃; d представляет собой коэффициент реакции, который может быть выбран в соответствии с инженерным опытом, со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95, поскольку кислороду трудно вступать в реакцию на 100%. То есть кислород, подаваемый в систему окислительной обработки, является немного избыточным, чтобы гарантировать, что монооксид углерода в дымовом газе реагирует как можно более полно для повышения его степени утилизации.

[0099] Если U₄≤P₂×U₁, то есть содержание O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ больше или равно расходу U₄ кислорода, необходимому для использования монооксида углерода в дымовом газе, - нет необходимости пополнять систему окислительной обработки кислородсодержащим газом.

[0100] Если U₄＞P₂×U₁, то есть содержание O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ меньше, чем расход U₄ кислорода, необходимый для использования монооксида углерода в дымовом газе, - существует необходимость пополнить систему окислительной обработки определенным количеством кислородсодержащего газа, чтобы в полной мере использовать монооксид углерода в дымовом газе.

[0101] Путем расчета расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему окислительной обработки в единицу времени, устанавливается таким образом, чтобы расход кислорода в кислородсодержащем газе составлял U₅ н.м³/ч: U₅=U₄-P₂×U₁.

[0102] Техническое решение настоящего изобретения годится для любого процесса десульфуризации и денитрификации дымовых газов и подходит для любого дымового газа. В настоящем изобретении система окислительной обработки может использовать любую систему обработки, которая катализирует конверсию монооксида углерода в существующей технологии.

[0103] В настоящем изобретении, в соответствии с направлением потока дымового газа, система обеспыливания, система десульфуризации, необязательный теплообменник, необязательная нагревательная печь, система денитрификации, система окислительной обработки и необязательная система обработки щелочным раствором расположены последовательно от входа к выходу по течению потока. Положение выше по потоку и ниже по потоку устанавливается в соответствии с направлением дымового газа. Положение, в которое дымовой газ поступает сначала, находится выше по потоку, а положение, в которое дымовой газ поступает потом, находится ниже по потоку.

[0104] В настоящем изобретении система окислительной обработки представляет собой коробчатую конструкцию, башенную конструкцию или трубчатую конструкцию. Система обработки монооксида углерода включает в себя слой катализатора, вход для дымового газа и выход для дымового газа.

[0105] Предпочтительно, система окислительной обработки имеет высоту 1-50 м, предпочтительно 2-45 м, и более предпочтительно 3-40 м.

[0106] Предпочтительно, высота слоя катализатора в системе окислительной обработки составляет 5-90%, предпочтительно 8-80%, и более предпочтительно 10-60% от высоты системы окислительной обработки.

[0107] По сравнению с существующей технологией техническое решение настоящего изобретения имеет следующие технические преимущества.

[0108] 1. В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, сначала проводится денитрификационная обработка, и затем проводится окислительная обработка. SO₂ в десульфуризованном дымовом газе не будет окисляться до SO₃, исключая образование (NH₄)₂SO₄ во время денитрификации, тем самым предотвращаются закупорка и отравление SCR-катализатора, вызываемые (NH₄)₂SO₄, и обеспечивается эффективность денитрификации.

[0109] 2. В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, избыток газообразного аммиака (непрореагировавший газообразный аммиак), распыляемый в процессе денитрификационной обработки, окисляется с помощью последующего процесса окислительной обработки, исключая компонент газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, тем самым предотвращая выпуск газообразного аммиака.

[0110] 3. В настоящем изобретении, с помощью использования монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ и конверсии монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в диоксид углерода, тепло, выделяющееся в результате данного процесса, используется для повышения температуры десульфуризованного дымового газа G₂ через теплообменник, и процесс нагревания дымового газа за счет внешнего топлива сокращается или даже исключается.

[0111] 4. В настоящем изобретении монооксид углерода в дымовом газе полностью используется, и тепло, выделяющееся в процессе конверсии монооксида углерода в диоксид углерода, используется для достижения цели повышения температуры дымового газа для денитрификационной обработки, экономя использование топлива, одновременно обрабатывая монооксид углерода в дымовом газе, уменьшая загрязнение окружающей среды, вызванное дымовым газом, и при этом сокращая или даже исключая вторичное загрязнение в результате обработки дымового газа.

Краткое описание чертежей

[0112] На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями в соответствии с настоящим изобретением;

[0113] на фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающий утилизацию избытка тепла в соответствии с настоящим изобретением;

[0114] на фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающий обработку щелочным раствором в соответствии с настоящим изобретением;

[0115] на фиг.4 представлена схематическая структурная диаграмма, иллюстрирующая установку для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями в соответствии с настоящим изобретением;

[0116] на фиг.5 представлена схематическая структурная диаграмма, иллюстрирующая установку для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, содержащую теплообменник в соответствии с настоящим изобретением;

[0117] на фиг.6 представлена схематическая структурная диаграмма, иллюстрирующая установку для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, содержащую устройство обработки щелочным раствором в соответствии с настоящим изобретением; и

[0118] на фиг.7 представлена схематическая структурная диаграмма, иллюстрирующая установку для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, содержащую нагревательную печь в соответствии с настоящим изобретением.

[0119] Ссылочные позиции на прилагаемых чертежах:

[0120] 1 - система обеспыливания, 2 - система десульфуризации, 3 - система денитрификации, 4 - система окислительной обработки, 5 - теплообменник, 6 - устройство обработки щелочным раствором, 7 - нагревательная печь, L0 - транспортировочный трубопровод неочищенного дымового газа, L1 - первый транспортировочный трубопровод, L2 - второй транспортировочный трубопровод, L3 - третий транспортировочный трубопровод, L4 - четвертый транспортировочный трубопровод и L5 - транспортировочный трубопровод кислородсодержащего газа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0121] Далее техническое решение настоящего изобретения будет проиллюстрировано вариантами осуществления, при этом заявленный объем защиты настоящего изобретения включает, но не ограничивается приведенными ниже вариантами осуществления.

[0122] В соответствии с первым вариантом осуществления, предлагаемым настоящим изобретением, представлен способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0123] Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себя следующие стадии:

[0124] 1) подачу подлежащего обработке дымового газа G₀ в систему 1 обеспыливания для осуществления обеспыливания, и удаление пыли из подлежащего обработке дымового газа G₀ с помощью системы 1 обеспыливания в первый раз, с получением обеспыленного дымового газа G₁;

[0125] 2) подачу обеспыленного дымового газа G₁ в систему 2 десульфуризации для осуществления десульфуризационной обработки, удаление оксидов серы из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации, удаление пыли из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации во второй раз, и удаление диоксинов из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации в первый раз, с получением десульфуризованного дымового газа G₂;

[0126] 3) осуществление денитрификационной обработки десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы 3 денитрификации, удаление оксидов азота из десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы 3 денитрификации, при этом дымовой газ после прохождения через систему 3 денитрификации становится десульфуризованным и денитрифицированным дымовым газом G₃; и

[0127] 4) подачу десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в систему 4 окислительной обработки для осуществления окислительной обработки, реакцию монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в системе 4 окислительной обработки для окисления монооксида углерода в диоксид углерода и одновременного высвобождения тепла, удаление диоксинов из десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ с помощью системы 4 окислительной обработки во второй раз, окисление газообразного аммиака в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с помощью системы 4 окислительной обработки, при этом десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ после прохождения через систему 4 окислительной обработки становится дымовым газом G₄, из которого удален СО.

[0128] Предпочтительно, подлежащий обработке дымовой газ G₀ подается ко входу для газа системы 1 обеспыливания по транспортировочному трубопроводу L0 неочищенного дымового газа. Выход для газа из системы 1 обеспыливания соединен со входом для газа системы 2 десульфуризации через первый транспортировочный трубопровод L1. Выпуск отработанного газа системы 2 десульфуризации соединен со входом для газа системы 3 денитрификации через второй транспортировочный трубопровод L2. Выпуск отработанного газа системы 3 денитрификации соединен со входом для газа системы 4 окислительной обработки через третий транспортировочный трубопровод L3. Выпуск отработанного газа системы 4 окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом L4. Второй транспортировочный трубопровод L2 и четвертый транспортировочный трубопровод L4 оснащены теплообменником 5. Теплообменник 5 поглощает тепло из дымового газа G₄, из которого удален СО, и передает тепло десульфуризованному дымовому газу G₂, для повышения температуры дымового газа перед входом в систему 3 денитрификации.

[0129] Предпочтительно, способ также включает стадию 5) обработки щелочным раствором: пропускание дымового газа G₄, из которого удален СО, через устройство 6 обработки щелочным раствором, и адсорбцию диоксида углерода, триоксида серы, диоксида азота и галогена в дымовом газе G₄, из которого удален СО, с помощью щелочного раствора в устройстве 6 обработки щелочным раствором, при этом дымовой газ G₄, из которого удален СО, после прохождения через устройство 6 обработки щелочным раствором становится чистым дымовым газом G₅.

[0130] Предпочтительно, четвертый транспортировочный трубопровод L4 соединен с устройством 6 обработки щелочным раствором.

[0131] Предпочтительно, щелочной раствор представляет собой щелочной раствор и/или соль сильной щелочи и слабой кислоты.

[0132] Предпочтительно, щелочной раствор является предпочтительно одним или более, выбранным из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида кальция, карбоната натрия, карбоната калия, бикарбоната натрия, бикарбоната калия и бикарбоната кальция.

[0133] Предпочтительно, стадия 4) также включает пополнение системы 4 окислительной обработки кислородсодержащим газом, предпочтительно воздухом или обогащенным кислородом газом (например, жидким кислородом).

[0134] Предпочтительно, способ также включает в себя: измерение расхода десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в единицу времени, обозначенного как U₁ н.м³/ч; измерение температуры десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, обозначенной как T₁ °C; и измерение содержания СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначенного как P₁ г/н.м³.

[0135] Массовый расход монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени рассчитывается как U₁ × P₁ г/ч; и тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, рассчитывается как Q₁ кДж/ч:

Q₁=a×U₁×P₁×10,11,

[0136] где a представляет собой коэффициент сгорания в кДж/г со значением в диапазоне 0,1-1, предпочтительно 0,4-0,95, и более предпочтительно 0,7-0,9.

[0137] После того, как монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ конвертируется в диоксид углерода в системе 4 окислительной обработки, температура T₂°C дымового газа G₄, из которого удален СО, в единицу времени, рассчитывается как:

;

[0138] где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C⋅г); b представляет собой коэффициент теплообмена в г/н.м³ со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95.

[0139] Предпочтительно, способ также включает в себя: измерение температуры десульфуризованного дымового газа G₂, обозначенной как T₃ °C; и установку оптимальной температуры денитрификации системы 3 денитрификации как T_{денитрификации} °C, на основе технологических требований системы 3 денитрификации.

[0140] Максимальное количество тепла, которое может быть извлечено из дымового газа G₄, из которого удален СО, с помощью теплообменника 5, рассчитывается как Q₂ в кДж/ч;

[0141] Тепло, которое будет поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему 3 денитрификации, рассчитывается как Q₃ в кДж/ч;

Q₃=C×U₁×(T_{денитрификации}-T₃).

[0142] Если Q₂ ≥ Q₃, расход теплообменной среды внутри теплообменника 5 корректируют таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C.

[0143] Если Q₂<Q₃, второй транспортировочный трубопровод L2 дополнительно оснащают нагревательной печью 7, и топливо сжигается в нагревательной печи 7, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C.

[0144] Предпочтительно, способ дополнительно включает корректировку расхода теплообменной среды внутри теплообменника 5 таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C, а именно:

[0145] теплообменная среда внутри теплообменника 5 имеет удельную теплоемкость C₂ кДж/(°C⋅г), что позволяет рассчитать расход среды внутри теплообменника 5 в единицу времени как U₂ н.м³/ч:

,

[0146] где f представляет собой коэффициент теплообмена со значением в диапазоне 0,5-1, предпочтительно 0,6-0,98 и более предпочтительно 0,7-0,95. То есть, теплообменная среда с расходом U₂ н.м³/ч в единицу времени должна пройти через теплообменник 5, чтобы дымовой газ перед входом в систему 3 денитрификации нагрелся до температуры T_{денитрификации}±t °C.

[0147] Предпочтительно, способ дополнительно включает сжигание топлива в нагревательной печи 7, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C, и, в частности:

[0148] во-первых, передачу тепла, выделяющегося из CO в системе 4 окислительной обработки, десульфуризованному дымовому газу G₂ с помощью теплообменника 5; измерение температуры T₄°C десульфуризованного дымового газа G₂ после теплообмена; подачу топлива в нагревательную печь 7; и вычисление массового расхода топлива, который необходимо добавить, как U₃ кг/ч, при этом теплоту сгорания топлива задают как N кДж/г:

,

[0149] где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1, предпочтительно 0,8-0,99 и более предпочтительно 0,8-0,98. То есть, топливо, имеющее расход U₃ н.м³/ч и теплоту сгорания N кДж/г, добавляется в нагревательную печь 7 в единицу времени, чтобы температура дымового газа перед входом в систему 3 денитрификации повысилась до T_{денитрификации}±t°C.

[0150] В настоящем изобретении, T_{денитрификации} представляет собой 180-280 °C, предпочтительно 200-260 °C, и более предпочтительно 210-240 °C.

[0151] В настоящем изобретении, t представляет собой 0-20 °C, предпочтительно 2-10 °C и более предпочтительно 4-8 °C.

[0152] В настоящем изобретении пополнение системы 4 окислительной обработки кислородсодержащим газом, в частности, представляет собой:

[0153] измерение содержания O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначаемого как P₂ г/н.м³; вычисление расхода O₂ в десульфуризованном дымовом газе G₁ в единицу времени как P₂×U₁ в г/ч, и вычисление расхода кислорода, необходимого для сжигания CO с содержанием P₁ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с расходом U₁ как U₄ н.м³/ч:

;

[0154] где d представляет собой коэффициент реакции со значением в диапазоне 0,7-1, предпочтительно 0,8-0,98 и более предпочтительно 0,9-0,95;

[0155] Если U₄≤P₂×U₁, нет необходимости добавлять кислородсодержащий газ в систему 4 окислительной обработки.

[0156] Если U₄>P₂×U₁, нужно добавлять кислородсодержащий газ в систему 4 окислительной обработки.

[0157] Предпочтительно, если U₄>P₂×U₁, расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему 4 окислительной обработки в единицу времени, устанавливается таким образом, чтобы расход кислорода в кислородсодержащем газе составлял U₅ н.м³/ч: U₅=U₄-P₂×U₁.

Примеры

[0158] Пример 1

[0159] Как показано на фиг.4, установка, используемая в способе для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, описанном в первом варианте осуществления, содержит систему 1 обеспыливания, систему 2 десульфуризации, систему 3 денитрификации и систему 4 окислительной обработки. Вход для газа системы 1 обеспыливания соединен с транспортировочным трубопроводом L0 неочищенного дымового газа. Первый транспортировочный трубопровод L1 соединяет выход для газа системы 1 обеспыливания и вход для газа системы 2 десульфуризации. Второй транспортировочный трубопровод L2 соединяет выпуск отработанного газа системы 2 десульфуризации и вход для газа системы 3 денитрификации. Третий транспортировочный трубопровод L3 соединяет выпуск отработанного газа системы 3 денитрификации и вход для газа системы 4 окислительной обработки. Выпуск отработанного газа системы 4 окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом L4.

[0160] Пример 2

[0161] Как показано на фиг.5, пример 1 повторяли с тем отличием, что второй транспортировочный трубопровод L2 и четвертый транспортировочный трубопровод L4 были оснащены теплообменником 5.

[0162] Пример 3

[0163] Как показано на фиг.6, пример 2 повторяли с тем отличием, что установка также содержала устройство 6 обработки щелочным раствором. Конец четвертого транспортировочного трубопровода L4 был соединен с устройством 6 обработки щелочным раствором.

[0164] Пример 4

[0165] Как показано на фиг.7, пример 3 повторяли с тем отличием, что установка дополнительно содержала нагревательную печь 7. Нагревательная печь 7 была расположена на втором транспортировочном трубопроводе L2 и находилась ниже по потоку от места соединения теплообменника 5 со вторым транспортировочным трубопроводом L2. Система 4 окислительной обработки была оснащена входом для кислородсодержащего газа, при этом вход для кислородсодержащего газа был соединен с транспортировочным трубопроводом L5 кислородсодержащего газа.

[0166] Пример 5

[0167] Пример 4 повторяли с тем отличием, что система 1 обеспыливания представляла собой электрическую систему обеспыливания или систему обеспыливания с фильтрующими мешками; система 2 десульфуризации представляла собой систему десульфуризационной обработки с активированным углем; система 3 денитрификации представляла собой систему денитрификационной обработки SCR; и теплообменник 5 был теплообменником GGH.

[0168] Пример 6

[0169] Как показано на фиг.1, способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включал в себя следующие стадии:

[0170] 1) подачу подлежащего обработке дымового газа G₀ в систему 1 обеспыливания для обеспыливающей обработки, и удаление пыли из подлежащего обработке дымового газа G₀ с помощью системы 1 обеспыливания в первый раз, с получением обеспыленного дымового газа G₁;

[0171] 2) подачу обеспыленного дымового газа G₁ в систему 2 десульфуризации для осуществления десульфуризационной обработки, удаление оксидов серы из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации, удаление пыли из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации во второй раз, и удаление диоксинов из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы 2 десульфуризации в первый раз, с получением десульфуризованного дымового газа G₂;

[0172] 3) осуществление денитрификационной обработки десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы 3 денитрификации, удаление оксидов азота из десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы 3 денитрификации, при этом дымовой газ после прохождения через систему 3 денитрификации становился десульфуризованным и денитрифицированным дымовым газом G₃; и

[0173] 4) подачу десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в систему 4 окислительной обработки для осуществления окислительной обработки, реакцию монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в системе 4 окислительной обработки для окисления монооксида углерода в диоксид углерода и одновременного высвобождения тепла, удаление диоксинов из десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ с помощью системы 4 окислительной обработки во второй раз, окисление газообразного аммиака в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с помощью системы 4 окислительной обработки, при этом десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ после прохождения через систему 4 окислительной обработки становился дымовым газом G₄, из которого удален СО.

[0174] Пример 7

[0175] Как показано на фиг.2, пример 6 повторяли с тем отличием, что подлежащий обработке дымовой газ G₀ подавался ко входу для газа системы 1 обеспыливания по транспортировочному трубопроводу L0 неочищенного дымового газа. Выход для газа из системы 1 обеспыливания был соединен со входом для газа системы 2 десульфуризации через первый транспортировочный трубопровод L1. Выпуск отработанного газа системы 2 десульфуризации был соединен со входом для газа системы 3 денитрификации через второй транспортировочный трубопровод L2. Выпуск отработанного газа системы 3 денитрификации был соединен со входом для газа системы 4 окислительной обработки через третий транспортировочный трубопровод L3. Выпуск отработанного газа системы 4 окислительной обработки был соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом L4. Второй транспортировочный трубопровод L2 и четвертый транспортировочный трубопровод L4 были оснащены теплообменником 5. Теплообменник 5 поглощал тепло из дымового газа G₄, из которого был удален СО, и передавал тепло десульфуризованному дымовому газу G₂, для повышения температуры дымового газа перед входом в систему 3 денитрификации.

[0176] Пример 8

[0177] Как показано на фиг.3, пример 7 повторяли с тем отличием, что способ также включал стадию 5) обработки щелочным раствором: пропускание дымового газа G₄, из которого удален СО, через устройство 6 обработки щелочным раствором, и адсорбцию диоксида углерода, триоксида серы, диоксида азота и галогена в дымовом газе G₄, из которого удален СО, с помощью щелочного раствора в устройстве 6 обработки щелочным раствором, при этом дымовой газ G₄, из которого удален СО, после прохождения через устройство 6 обработки щелочным раствором становился чистым дымовым газом G₅.

[0178] Четвертый транспортировочный трубопровод L4 был соединен с устройством 6 обработки щелочным раствором. Щелочной раствор представлял собой гидроксид натрия.

[0179] Пример 9

[0180] Пример 7 повторяли с тем отличием, что стадия 4) также включала пополнение системы 4 окислительной обработки воздухом.

[0181] Пример 10

[0182] Пример 9 повторяли с тем отличием, что щелочной раствор представлял собой раствор карбоната калия; и стадия 4) также включала пополнение системы 4 окислительной обработки жидким кислородом.

[0183] Пример 11

[0184] Пример 9 повторяли с тем отличием, что щелочным раствором были растворы бикарбоната кальция.

[0185] Пример 12

[0186] Пример 9 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя: измерение расхода десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в единицу времени, обозначенного как U₁ н.м³/ч; измерение температуры десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃, обозначенной как T₁ °C; и измерение содержания СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначенного как P₁ г/н.м³.

[0187] Массовый расход монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени рассчитывали как U₁ × P₁ г/ч; и тепло, выделяющееся в результате сгорания монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, рассчитывали как Q₁ кДж/ч:

[0188] Q₁=a×U₁×P₁×10,11; где a представлял собой коэффициент сгорания в кДж/г со значением 0,8.

[0189] После того, как монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ конвертировался в диоксид углерода в системе 4 окислительной обработки, температуру T₂°C дымового газа G₄, из которого удален СО, в единицу времени рассчитывали как:

;

[0190] где C представляла собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа в кДж/(°C⋅г); и b представлял собой коэффициент теплообмена в г/н.м³ со значением 0,9.

[0191] Пример 13

[0192] Пример 12 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя: измерение температуры десульфуризованного дымового газа G₂, обозначенной как T₃ °C; и установку оптимальной температуры денитрификации системы 3 денитрификации как T_{денитрификации} °C, на основе технологических требований системы 3 денитрификации.

[0193] Максимальное количество тепла, которое может быть извлечено из дымового газа G₄, из которого удален СО, с помощью теплообменника 5, рассчитывали как Q₂ в кДж/ч;

[0194] Тепло, которое должно быть поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему 3 денитрификации, рассчитывали как Q₃ в кДж/ч;

Q₃=C×U₁×(T_{денитрификации}-T₃).

[0195] Если Q₂≥Q₃, расход теплообменной среды внутри теплообменника 5 корректировали таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C.

[0196] Если Q₂<Q₃, второй транспортировочный трубопровод дополнительно оснащали нагревательной печью 7, и топливо сжигалось в нагревательной печи 7, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации повышалась до T_{денитрификации}±t °C.

[0197] Пример 14

[0198] Пример 13 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя: если Q₂≥Q₃, корректировку расхода теплообменной среды внутри теплообменника 5 таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C, а именно:

[0199] теплообменная среда внутри теплообменника 5 имеет удельную теплоемкость C₂ кДж/(°C⋅г), что позволяет рассчитать расход среды внутри теплообменника 5 в единицу времени как U₂ н.м³/ч:

,

[0200] где f представлял собой коэффициент теплообмена со значением 0,8. То есть, теплообменная среда с расходом U₂ н.м³/ч в единицу времени должна была пройти через теплообменник 5, чтобы дымовой газ перед входом в систему 3 денитрификации нагрелся до температуры T_{денитрификации}±t °C.

[0201] Пример 15

[0202] Пример 13 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя: если Q₂<Q₃, сжигание топлива в нагревательной печи 7, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему 3 денитрификации повышалась до T_{денитрификации}±t °C, а именно:

[0203] во-первых, передачу тепла, выделяющегося из CO в системе 4 окислительной обработки, десульфуризованному дымовому газу G₂ с помощью теплообменника 5; измерение температуры T₄°C десульфуризованного дымового газа G₂ после теплообмена; подачу топлива в нагревательную печь 7; и вычисление массового расхода топлива, который необходимо добавить, как U₃ кг/ч, при этом теплоту сгорания топлива задают как N кДж/г:

,

[0204] где e представляло собой коэффициент сгорания со значением 0,9. То есть, топливо, имеющее расход U₃ н.м³/ч и теплоту сгорания N кДж/г, добавляли в нагревательную печь 7 в единицу времени, чтобы температура дымового газа перед входом в систему 3 денитрификации повышалась до T_{денитрификации}±t°C.

[0205] Пример 16

[0206] Пример 14 или 15 повторяли с тем отличием, что T_{денитрификации} составляла 220°C, и t составляла 5°C.

[0207] Пример 17

[0208] Пример 13 повторяли с тем отличием, что пополнение системы 4 окислительной обработки кислородсодержащим газом, в частности, представляло собой:

[0209] измерение содержания O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначаемого как P₂ г/н.м³; вычисление расхода O₂ в десульфуризованном дымовом газе G₁ в единицу времени как P₂×U₁ в г/ч, и вычисление расхода кислорода, необходимого для сжигания CO с содержанием P₁ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с расходом U₁ как U₄ н.м³/ч:

;

[0210] где d представлял собой коэффициент реакции со значением 0,92.

[0211] Если U₄≤P₂×U₁, не было необходимости добавлять кислородсодержащий газ в систему 4 окислительной обработки.

[0212] Если U₄>P₂×U₁, было нужно добавлять кислородсодержащий газ в систему 4 окислительной обработки. Расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему 4 окислительной обработки в единицу времени, устанавливали таким образом, чтобы расход кислорода в кислородсодержащем газе составлял U₅ н.м³/ч: U₅=U₄-P₂×U₁.

[0213] Вышеприведенное описание представляет собой только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистам в данной области техники будет понятно, что различные усовершенствования и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности настоящего изобретения, и такие усовершенствования и модификации также должны рассматриваться в пределах объема защиты настоящего изобретения.

Claims (56)

1. Способ для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающий в себя следующие стадии:

1) подачу подлежащего обработке дымового газа G₀ в систему (1) обеспыливания для осуществления обеспыливающей обработки, и удаление пыли из подлежащего обработке дымового газа G₀ с помощью системы (1) обеспыливания в первый раз, с получением обеспыленного дымового газа G₁;

2) подачу обеспыленного дымового газа G₁ в систему (2) десульфуризации для осуществления десульфуризационной обработки, удаление оксидов серы из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы (2) десульфуризации, удаление пыли из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы (2) десульфуризации во второй раз, и удаление диоксинов из обеспыленного дымового газа G₁ с помощью системы (2) десульфуризации в первый раз, с получением десульфуризованного дымового газа G₂;

3) осуществление денитрификационной обработки десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы (3) денитрификации, удаление оксидов азота из десульфуризованного дымового газа G₂ с помощью системы (3) денитрификации, при этом дымовой газ после прохождения через систему (3) денитрификации представляет собой десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃; и

4) подачу десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в систему (4) окислительной обработки для осуществления окислительной обработки, реакцию монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в системе (4) окислительной обработки с окислением монооксида углерода в диоксид углерода и одновременным высвобождением тепла, удаление диоксинов из десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ с помощью системы (4) окислительной обработки во второй раз, окисление газообразного аммиака в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с помощью системы (4) окислительной обработки, при этом десульфуризованный и денитрифицированный дымовой газ G₃ после прохождения через систему (4) окислительной обработки становится дымовым газом G₄, из которого удален СО.

2. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 1, в котором подлежащий обработке дымовой газ G₀ подается ко входу для газа системы (1) обеспыливания по транспортировочному трубопроводу (L0) неочищенного дымового газа; выход для газа из системы (1) обеспыливания соединен со входом для газа системы (2) десульфуризации через первый транспортировочный трубопровод (L1); выпуск отработанного газа системы (2) десульфуризации соединен со входом для газа системы (3) денитрификации через второй транспортировочный трубопровод (L2); выпуск отработанного газа системы (3) денитрификации соединен со входом для газа системы (4) окислительной обработки через третий транспортировочный трубопровод (L3); выпуск отработанного газа системы (4) окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом (L4); второй транспортировочный трубопровод (L2) и четвертый транспортировочный трубопровод (L4) оснащены теплообменником (5); и теплообменник (5) поглощает тепло из дымового газа G₄, из которого удален СО, и передает тепло десульфуризованному дымовому газу G₂, для повышения температуры дымового газа перед входом в систему (3) денитрификации.

3. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя стадию 5) обработки щелочным раствором: пропускание дымового газа G₄, из которого удален СО, через устройство (6) обработки щелочным раствором, и адсорбцию диоксида углерода, триоксида серы, диоксида азота и галогена в дымовом газе G₄, из которого удален СО, с помощью щелочного раствора в устройстве (6) обработки щелочным раствором, при этом дымовой газ G₄, из которого удален СО, после прохождения через устройство (6) обработки щелочным раствором становится чистым дымовым газом G₅.

4. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 3, в котором четвертый транспортировочный трубопровод (L4) соединен с устройством (6) обработки щелочным раствором; щелочной раствор является одним или более, выбранным из гидроксида натрия, гидроксида калия, гидроксида кальция, карбоната натрия, карбоната калия, бикарбоната натрия, бикарбоната калия и бикарбоната кальция.

5. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по любому из пп. 1-4, в котором стадия 4) дополнительно включает пополнение системы (4) окислительной обработки воздухом или обогащенным кислородом газом.

6. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по любому из пп. 1-5, в котором

расход десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ в единицу времени измеряют и обозначают как U₁ н.м³/ч; температуру десульфуризованного и денитрифицированного дымового газа G₃ измеряют и обозначают как T₁ °C; содержание СО в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ измеряют и обозначают как P₁ г/н.м³; массовый расход монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени рассчитывают как U₁ × P₁ г/ч; тепло, выделяющееся при сгорании монооксида углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ в единицу времени, рассчитывают как Q₁ кДж/ч:

Q₁=a×U₁×P₁×10,11,

где a представляет собой коэффициент сгорания, кДж/г, со значением в диапазоне 0,1-1;

после того, как монооксид углерода в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ превращается в диоксид углерода в системе (4) окислительной обработки, температура T₂ °C дымового газа G₄, из которого удален СО, в единицу времени, рассчитывается как:

,

где C представляет собой среднюю удельную теплоемкость дымового газа, кДж/(°C·г); b представляет собой коэффициент теплопередачи, г/н.м³, со значением в диапазоне 0,7-1.

7. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 6, в котором измеряют температуру десульфуризованного дымового газа G₂ и обозначают ее как T₃ °C;

на основе технологических требований системы (3) денитрификации устанавливают оптимальную температуру денитрификации системы (3) денитрификации как T_{денитрификации} °C,

максимальное количество тепла, которое может быть извлечено из дымового газа G₄, из которого удален СО, с помощью теплообменника (5), рассчитывают как Q₂, кДж/ч;

Q₂=C×U₁×(T₂-T₃)=C×U₁×(

-T₃);

тепло, которое должно быть поглощено десульфуризованным дымовым газом G₂, входящим в систему (3) денитрификации, рассчитывают как Q₃, кДж/ч;

Q₃=C×U₁×(T_{денитрификации}-T₃);

если Q₂≥Q₃, расход теплообменной среды внутри теплообменника (5) корректируют таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему (3) денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C; и

если Q₂<Q₃, второй транспортировочный трубопровод (L2) дополнительно оснащают нагревательной печью (7), и сжигают в нагревательной печи (7) топливо, благодаря чему температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему (3) денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C.

8. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 7, в котором корректировка расхода теплообменной среды внутри теплообменника (5) осуществляется таким образом, чтобы температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему (3) денитрификации составляла T_{денитрификации}±t °C, а именно:

теплообменная среда внутри теплообменника (5) имеет удельную теплоемкость C₂ кДж/(°C·г), что позволяет рассчитать расход среды внутри теплообменника (5) в единицу времени как U₂ н.м³/ч,

,

где f представляет собой коэффициент теплообмена со значением в диапазоне 0,5-1;

то есть теплообменная среда с расходом U₂ н.м³/ч в единицу времени должна пройти через теплообменник (5), чтобы дымовой газ перед входом в систему (3) денитрификации нагрелся до температуры T_{денитрификации}±t °C.

9. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 7 или 8, в котором сжигание топлива в нагревательной печи (7), благодаря которому температура десульфуризованного дымового газа G₂ перед входом в систему (3) денитрификации повышается до T_{денитрификации}±t °C, в частности, представляет собой:

во-первых, передачу тепла, выделяющегося из CO в системе (4) окислительной обработки, десульфуризованному дымовому газу G₂ с помощью теплообменника (5); измерение температуры T₄ °C десульфуризованного дымового газа G₂ после теплообмена; подачу топлива в нагревательную печь (7); и вычисление массового расхода топлива, который необходимо добавить, как U₃ кг/ч, при этом теплоту сгорания топлива задают как N кДж/г:

,

где e представляет собой коэффициент сгорания со значением в диапазоне 0,6-1;

то есть топливо, имеющее расход U₃ н.м³/ч и теплоту сгорания N кДж/г, добавляют в нагревательную печь (7) в единицу времени, так чтобы температура дымового газа перед входом в систему (3) денитрификации повысилась до T_{денитрификации}±t °C.

10. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по любому из пп. 7-9, в котором T_{денитрификации} представляет собой 180-280 °C; и/или

t представляет собой 0-20 °C.

11. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 5, в котором пополнение системы (4) окислительной обработки кислородсодержащим газом, в частности, осуществляется следующим образом:

производят измерение содержания O₂ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃, обозначаемого как P₂ г/н.м³; вычисление расхода O₂ в десульфуризованном дымовом газе G₁ в единицу времени как P₂×U₁, г/ч, и вычисление расхода кислорода, необходимого для сжигания CO с содержанием P₁ в десульфуризованном и денитрифицированном дымовом газе G₃ с расходом U₁, как U₄ н.м³/ч:

,

где d представляет собой коэффициент реакции со значением в диапазоне 0,7-1;

если U₄≤P₂×U₁, нет необходимости добавлять кислородсодержащий газ в систему (4) окислительной обработки;

если U₄>P₂×U₁, необходимо добавлять кислородсодержащий газ в систему (4) окислительной обработки; и расход кислородсодержащего газа, добавляемого в систему (4) окислительной обработки в единицу времени, устанавливают таким образом, чтобы расход кислорода в кислородсодержащем газе составлял U₅ н.м³/ч: U₅=U₄-P₂×U₁.

12. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 6, в котором коэффициент сгорания имеет значение в диапазоне 0,4-0,95.

13. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 6, в котором коэффициент теплопередачи имеет значение в диапазоне 0,8-0,98.

14. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 8, в котором коэффициент теплообмена имеет значение 0,6-0,98.

15. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 9, в котором коэффициент сгорания имеет значение в диапазоне 0,8-0,99.

16. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 10, в котором T_{денитрификации} находится в диапазоне 200-260 °C.

17. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 10, в котором t находится в диапазоне 2-10 °C.

18. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по п. 11, в котором коэффициент реакции имеет значение в диапазоне 0,8-0,98.

19. Установка, используемая для осуществления способа совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями по любому из пп. 1-18, содержащая систему (1) обеспыливания, систему (2) десульфуризации, систему (3) денитрификации и систему (4) окислительной обработки; где вход для газа системы (1) обеспыливания соединен с транспортировочным трубопроводом (L0) неочищенного дымового газа; первый транспортировочный трубопровод (L1) соединяет выход для газа системы (1) обеспыливания и вход для газа системы (2) десульфуризации; второй транспортировочный трубопровод (L2) соединяет выпуск отработанного газа системы (2) десульфуризации и вход для газа системы (3) денитрификации; третий транспортировочный трубопровод (L3) соединяет выпуск отработанного газа системы (3) денитрификации и вход для газа системы (4) окислительной обработки; и выпуск отработанного газа системы (4) окислительной обработки соединен с четвертым транспортировочным трубопроводом (L4).

20. Установка по п. 19, в которой второй транспортировочный трубопровод (L2) и четвертый транспортировочный трубопровод (L4) оснащены теплообменником (5); и/или

установка дополнительно содержит устройство (6) обработки щелочным раствором, при этом конец четвертого транспортировочного трубопровода (L4) соединен с устройством (6) обработки щелочным раствором.

21. Установка по п. 19 или 20, где установка дополнительно содержит нагревательную печь (7); при этом нагревательная печь (7) расположена на втором транспортировочном трубопроводе (L2); и/или

система (4) окислительной обработки оснащена входом для кислородсодержащего газа, при этом вход для кислородсодержащего газа соединен с транспортировочным трубопроводом (L5) кислородсодержащего газа.

22. Установка по п. 21, в которой нагревательная печь (7) расположена на втором транспортировочном трубопроводе (L2) и находится ниже по потоку от места соединения теплообменника (5) со вторым транспортировочным трубопроводом (L2).

23. Установка по любому из пп. 19-22, в которой система (1) обеспыливания представляет собой электрическую систему обеспыливания или систему обеспыливания с фильтрующими мешками; система (2) десульфуризации представляет собой систему десульфуризационной обработки с активированным углем; система (3) денитрификации представляет собой систему денитрификационной обработки SCR; и теплообменник (5) представляет собой теплообменник GGH.

Images