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CN115105936A - 一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置 - Google Patents

一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置 Download PDF

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CN115105936A CN202110289348.7A CN202110289348A CN115105936A CN 115105936 A CN115105936 A CN 115105936A CN 202110289348 A CN202110289348 A CN 202110289348A CN 115105936 A CN115105936 A CN 115105936A
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Abstract

本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置,属于环境保护及能源利用技术领域。本发明将冶金烟气经过脱硫处理之后,进行脱氯脱氟,去除烟气中的卤化氢,然后将所得脱卤化氢烟气进行换热升温,实现第一段升温,升温后的烟气进行催化氧化,脱除CO和VOCs,且借助催化氧化放热效应提升烟气的温度,实现第二段升温,使烟气温度达到合适的SCR反应温度,从而进行选择性催化还原,对NOx进行净化,同时,本发明对SCR反应后热量进行回收,将SCR反应所得脱硝烟气与脱卤化氢烟气进行换热,降低脱卤化氢烟气换热所需热量,实现了烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢的协同净化。

Description

一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置
技术领域
本发明涉及环境保护及能源利用技术领域,尤其涉及一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置。
背景技术
在很多典型冶金工业生产过程中包括大量的高温燃烧过程,燃烧不充分,燃料未经预处理(如化石燃料未经脱硫处理)均会导致烟气中产生大量的氮氧化物(NOx)、CO、VOCs和SO2、卤化氢等污染物。对于典型冶金烟气,其中含有一定的卤化氢和重金属,如SO2和NOx会引起酸雨以及光化学烟雾等环境污染问题。对于烟气中的CO和VOCs而言,前者具有一定的毒性,直接排放会对环境造成严重的影响,后者会对人体、动植物等产生毒害作用,同时是光化学烟雾的重要前驱体。至于卤化氢,如果不对其进行脱除,会对后续管道产生腐蚀作用,增加运行成本。
针对氮氧化物(NOx)的脱除,目前主要的技术包括活性炭吸附法(ACP)/选择性催化还原法(SCR)以及选择性非催化还原法(SNCR)等。其中NH3-SCR(氨气选择性催化还原)被认为是最有效的脱硝方法,因其较好的脱除效率、无副产物、不形成二次污染等优点被广泛使用。在目前的NH3-SCR脱硝反应中,烟气温度较低,无法达到NH3-SCR的催化合适的温度窗口,因此需要消耗燃气对烟气加热,达到适宜的温度窗口再进行脱硝,这在一定程度上增加了运行成本。
在很多冶金烟气中都存在着未完全燃烧而生成的CO,同时还含有一部分VOCs,很多企业针对这一尾气处理方式均是直接排放,这样导致CO、VOCs这些含热值气体排放,在环境污染的同时还造成资源的浪费。值得注意的是,相关的国家标准或者是行业标准还没有制定有关CO的排放标准,因此导致大气环境中CO含量持续走高,对环境造成了很大影响。而CO作为剧毒气体,直接排放对环境造成污染,所以CO的去除将成为工业烟气排放中较为关键的一环。而很多企业所产生的冶金烟气中CO含量低,无法直接燃烧,还需辅助添加燃料,大大增加了成本,所以对CO进行处理尤为迫切。针对低浓度CO的直接燃烧,需要添加燃料,而高温燃烧会辐射热量,导致严重热量损失,不利于热量回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法及装置,能够实现冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化,且能够实现热量回收。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,包括以下步骤:
将冶金烟气进行脱硫后,将所得脱硫烟气进行脱氯脱氟,得到脱卤化氢烟气;
将所述脱卤化氢烟气经过换热升温后,进行催化氧化,得到催化氧化后烟气;
将所述催化氧化后烟气进行选择性催化还原,得到脱硝烟气;
将所述脱硝烟气与所述脱卤化氢烟气进行换热,将换热后的脱硝烟气排放。
优选的,所述冶金烟气包括烧结烟气、焦炉烟气、铅锌烟化炉烟气和回转窑烟气中的一种或几种。
优选的,所述冶金烟气包括SO2、CO、VOCs、NOx和卤化氢,所述SO2的浓度为400~500mg/Nm3;所述CO的体积浓度为0.6~3%;所述VOCs的含量为50~200mg/m3;所述NOx的含量为200~600mg/m3;所述卤化氢包括HCl和HF,所述HCl的含量为12~17mg/m3,所述HF的含量为4~12mg/m3
优选的,所述脱硫的方法为湿法脱离或干法脱硫;所述湿法脱硫所得脱硫烟气温度为60~80℃,水汽含量为15~20%;所述干法脱硫所得脱硫烟气温度为130~160℃。
优选的,所述脱硫烟气中硫含量≤30mg/Nm3,所述脱卤化氢烟气中硫含量为2~3mg/Nm3
优选的,所述催化氧化的温度为80~200℃,空速为4000~8000h-1,催化剂为Pt/Al2O3
优选的,所述选择性催化还原的温度为200~300℃,空速为4000~8000h-1,催化剂为V2O5-WO3/TiO2
本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置,包括顺次连接的脱氯脱氟塔2、换热器6、催化塔7、整流器8和NH3-SCR反应器10,所述NH3-SCR反应器10的出口端与所述换热器6相连。
优选的,还包括还原剂入口9,所述还原剂入口9设置于所述NH3-SCR反应器10上。
优选的,还包括阻火器3和变频风机5,所述阻火器3与脱氯脱氟塔2相连;所述变频风机5与阻火器3相连。
本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,包括以下步骤:将冶金烟气进行脱硫后,将所得脱硫烟气进行脱氯脱氟,得到脱卤化氢烟气;将所述脱卤化氢烟气经过换热升温后,进行催化氧化,得到催化氧化后烟气;将所述催化氧化后烟气进行选择性催化还原,得到脱硝烟气;将所述脱硝烟气与所述脱卤化氢烟气进行换热,将换热后的脱硝烟气排放。
本发明将冶金烟气通过脱硫处理之后,进行脱氯脱氟,去除烟气中的卤化氢,然后将所得脱卤化氢烟气进行换热升温,实现第一段升温,升温后的烟气进行催化氧化,脱除CO和VOCs,且借助催化氧化放热效应提升烟气升温,实现第二段升温,使烟气温度达到合适的SCR反应温度,从而进行选择性催化还原,对NOx进行净化,同时,本发明对SCR反应后热量进行回收,将SCR反应所得脱硝烟气与脱卤化氢烟气进行换热,降低脱卤化氢烟气换热所需热量,在实现低浓度CO去除的同时,实现了烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢的协同净化。
本发明方法首先对卤化氢进行去除,不对后续的催化过程产生影响,同时还防止管道腐蚀;能够借助催化氧化放热效应提升烟气温度,从而达到相应的NH3-SCR反应的温度区间,使得后续脱硝可采用常规廉价的SCR脱硝催化剂,在确保了NH3-SCR高脱硝效率的同时,避免了烟气再加热所需的能耗,同时还对脱硝反应后的热值进行换热,保证热量的充分利用,大幅降低了烟气的净化成本,同时实现了多污染物的协同净化。本发明的方法工艺简单,成本较低,净化效果好,环境效益显著。
附图说明
图1为本发明的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置示意图,其中,1-脱硫烟气进口,2-脱氯脱氟塔,3-阻火器,4-高炉煤气进口,5-变频风机,6-换热器,7-催化塔,8-整流器,9-还原剂入口,10-NH3-SCR反应器,11-换热后烟气出口,温控检测器T0~T8。
具体实施方式
本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,包括以下步骤:
将冶金烟气进行脱硫后,将所得脱硫烟气进行脱氯脱氟,得到脱卤化氢烟气;
将所述脱卤化氢烟气经过换热升温后,进行催化氧化,得到催化氧化后烟气;
将所述催化氧化后烟气进行选择性催化还原,得到脱硝烟气;
将所述脱硝烟气与所述脱卤化氢烟气进行换热,将换热后的脱硝烟气排放。
在本发明中,若无特殊说明,所需装置或试剂均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将冶金烟气进行脱硫后,将所得脱硫烟气进行脱氯脱氟,得到脱卤化氢烟气。在本发明中,所述冶金烟气包括优选烧结烟气、焦炉烟气、铅锌烟化炉烟气和回转窑烟气中的一种或几种;当所述冶金烟气优选为上述中的几种时,本发明对不同种类冶金烟气的配比没有特殊的限定,任意配比均可。本发明对所述冶金烟气的来源没有特殊的限定,按照本领域熟知的来源获取即可。本发明对所述冶金烟气的流量没有特殊的限定,根据实际处理量进行调整即可。
在本发明中,所述冶金烟气优选包括SO2、CO、VOCs、NOx和卤化氢,所述SO2的浓度优选为400~500mg/Nm3;所述CO的体积浓度优选为0.6~3%;所述VOCs的含量优选为50~200mg/m3;所述NOx的含量优选为200~600mg/m3;所述卤化氢优选包括HCl和HF,所述HCl的含量(相对于冶金烟气)优选为12~17mg/m3,所述HF的含量优选为4~12mg/m3
本发明对所述冶金烟气的流量没有特殊的限定,根据实际处理需求进行调整即可。
在本发明中,所述脱硫的方法优选为湿法脱离或干法脱硫;所述湿法脱硫所得脱硫烟气温度优选为60~80℃,更优选为65~75℃;所述湿法脱硫所得脱硫烟气的水汽含量优选为15~20%;所述干法脱硫所得脱硫烟气温度优选为130~160℃,更优选为140~150℃。在本发明中,所述脱硫烟气中硫含量优选为≤30mg/Nm3
本发明对所述脱硫的具体过程没有特殊的限定,选用本领域熟知的设备和过程进行脱硫,能够使得脱硫烟气中硫含量≤30mg/Nm3,达到排放标准即可。
在本发明中,所述脱氯脱氟所用脱附脱氯吸附剂优选为M@C-γ-Al2O3;所述M@C-γ-Al2O3优选为按照专利CN107952418A“一种选择吸附SO2烟气中HF和HCl的吸附剂制备方法”(公开日为2018年4月24日)中权利要求1所公开的方法制备的吸附剂。本发明对所述脱氯脱氟的具体条件没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。在本发明中,所述脱氯脱氟的空速优选为4000~5000h-1,所述脱氯脱附剂的用量优选为10~20m3。本发明通过脱氯脱硫去除冶金烟气中的卤化氢。在本发明中,所述脱卤化氢烟气中硫含量为2~3mg/Nm3
得到脱卤化氢烟气后,本发明将所述脱卤化氢烟气经过换热升温后,进行催化氧化,得到催化氧化后烟气。本发明优选使用外加热源升温,实现脱卤化氢烟气的换热升温。本发明对所述换热升温所用外加热源以及换热升温的具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行换热升温能够使得脱卤化氢烟气达到所述催化氧化的温度即可。在本发明中,所述催化氧化的温度优选为80~200℃,更优选为95~180℃,进一步优选为120~160℃,空速优选为4000~8000h-1,更优选为5000~6000h-1;所述催化氧化所用催化剂优选为Pt/Al2O3。本发明优选根据空速确定所述催化氧化进行的时间。本发明对所述Pt/Al2O3催化剂的来源没有特殊的限定,选用本领域熟知的市售商品即可。本发明对所述催化剂的用量没有特殊的限定,根据实际处理量进行调整即可;本发明对所述催化氧化的时间没有特殊的限定,根据催化剂用量和空速进行调整即可。在所述催化氧化过程中,脱卤化氢烟气中的CO、VOCs在催化剂作用下氧化生成CO2,实现对CO和VOCs的去除,并放热提升烟气温度,达到合适的NH3-SCR反应温度,便于进行后续选择性催化还原。在本发明中,当所述催化氧化完成后,所得烟气温度无法达到选择性催化还原温度200~280℃,优选通过补加CO,促进催化氧化反应进行,从而增加催化氧化释放的热量,直至达到上述温度范围。
得到催化氧化后烟气后,本发明将所述催化氧化后烟气进行选择性催化还原,得到脱硝烟气。本发明优选在通入氨气-空气混合气的条件下进行所述选择性催化还原;本发明对所述氨气-空气混合气的通入量没有特殊的限定,根据实际需求进行调整能够保证选择性催化还原顺利进行即可。在本发明中,所述选择性催化还原的温度优选为200~300℃,更优选为220~280℃,空速优选为4000~8000h-1,更优选为5000~6000h-1,所述选择性催化还原所用催化剂优选为V2O5-WO3/TiO2;所用还原剂优选为液氨或尿素;本发明对所述还原剂的具体用量没有特殊的限定,根据实际需求进行调整即可。本发明优选根据空速确定所述选择性催化还原的时间。本发明对所述V2O5-WO3/TiO2催化剂的来源没有特殊的限定,选用本领域熟知的市售中温V2O5-WO3/TiO2 SCR催化剂即可,所述本发明对所述催化剂的用量没有特殊的限定,根据实际处理量进行调整即可;本发明对所述选择性催化还原的的时间没有特殊的限定,根据催化剂用量和空速进行调整即可。在所述选择性催化还原过程中,催化氧化后烟气中的NOx被还原为N2,实现对NOx的去除,同时选择性催化还原反应放热,使得脱硝烟气升温。
得到脱硝烟气后,本发明将所述脱硝烟气与所述脱卤化氢烟气进行换热,将换热后的脱硝烟气排放。本发明所述脱硝烟气的热源不断回用于脱卤化氢烟气,从而脱卤化氢烟气换热升温步骤无需添加外来热源。本发明对所述换热的具体过程没有特殊的限定,按照本领域熟知的过程进行即可。本发明利用含有热量的脱硝烟气与脱卤化氢烟气进行换热,提升烟气的温度,降低了脱卤化氢烟气再加热所需的能耗,实现热量的充分利用。
在本发明中,根据公式(1)、(2)和(3)计算不同浓度的CO催化氧化后的烟气温升:
Q=n×Cp×ΔT (1)
公式(1)中,Q:烟气的热量,KJ;n:烟气中CO物质的量,kmol;Cp:烟气比热容,KJ/(kmol·℃),其中冶金烟气按30KJ/(kmol·℃)计算;ΔT:烟气温度,℃;
Q=V×X×ΔH (2)
公式(2)中,Q:烟气的热量,KJ;V:烟气体积,m3;X:烟气中CO体积浓度;ΔH:CO的燃烧热,KJ/m3
2CO+O2=2CO2 ΔH=12644.1KJ/m3 (3)
公式(1)和公式(2)烟气的热量相等,将两个公式的右边形成等式,得到烟气不同浓度CO燃烧放热和烟气温升ΔT的关系(ΔH为CO燃烧热,即CO燃烧后所放出的热,ΔT为CO放热后使烟气升高的温度)。
如图1所示,本发明提供了一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置,包括顺次连接的脱氯脱氟塔2、换热器6、催化塔7、整流器8和NH3-SCR反应器10,所述NH3-SCR反应器10的出口端与所述换热器6相连。
本发明提供的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置包括脱氯脱氟塔2,所述脱氯脱氟塔2用于烟气的脱氯脱氟,所述脱氯脱氟塔采用三塔吸附,三塔并联处理,两用一备。本发明对所述脱氯脱氟塔2的具体型号没有特殊的限定,选用本领域熟知的脱氯脱氟塔即可。
本发明提供的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置包括与所述脱氯脱氟塔2相连的换热器6,所述换热器6用于实现烟气的换热升温。本发明对所述换热器6的具体型号没有特殊的限定,选用本领域熟知的换热器即可。
本发明提供的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置包括与所述换热器6相连的催化塔7,所述催化塔7用于进行烟气的催化氧化。本发明对所述催化塔7的具体型号没有特殊的限定,选用本领域熟知的换热器即可。
本发明提供的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置包括与所述催化塔7相连的整流器8;本发明对所述整流器8的结构没有特殊的限定,选用本领域熟知的能够进行整流的整流器即可。本发明利用所述整流器8将氨气和空气的混合烟气输送至NH3-SCR反应器10中,从而进行选择性催化还原。
本发明提供的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置包括与所述整流器8相连的NH3-SCR反应器10;本发明对所述NH3-SCR反应器10的结构没有特殊的限定,选用本领域熟知的能够进行NH3-SCR反应的反应器即可。本发明利用所述NH3-SCR反应器10进行选择性催化还原反应,脱除烟气中的NOx
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括脱硫烟气进口1,所述脱硫烟气进口1与所述脱氯脱氟塔2相连,用于送入脱硫后的冶金烟气。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括阻火器3,所述阻火器3与脱氯脱氟塔2相连。本发明对所述阻火器3的结构没有特殊的限定,选用本领域熟知的阻火器即可。在本发明中,所述阻火器3用于防止CO含量高而导致爆炸。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括高炉煤气进口4,所述高炉煤气进口4与变频风机5相连,用于补加CO烟气。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括变频风机5;本发明对所述变频风机5的结构没有特殊的限定,选用本领域熟知的变频风机即可。在本发明中,所述变频风机5与阻火器3相连。在本发明中,所述变频风机5用于补加CO烟气,CO是否补加取决于催化氧化放热放热能否达到适宜的NH3-SCR反应温度区间(200~280℃),当进行催化氧化的烟气中CO不足以将温度提升至合适的温度区间时,补加CO,直至达到上述NH3-SCR反应温度区间。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括还原剂入口9,所述还原剂入口9设置于所述NH3-SCR反应器10上,所述还原剂入口9用于通入还原剂,从而进行选择性催化还原。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括换热后烟气出口11,所述11-换热后烟气出口设置于所述换热器6上,用于排出换热所得烟气。
作为本发明的一个实施例,所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置还包括若干个温控检测器,如图1所示,其中T0检测进入换热器6之前的烟气温度,T1检测换热后烟气温度,T2、T3检测CO、VOCs催化剂床层温度,T4检测进入NH3-SCR反应器10前的管道温度,T5检测整流器前端的温度,T6、T7检测NH3-SCR反应器温度,T8检测NH3-SCR反应后进入换热器6的管道温度。
在本发明中,利用所述冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置处理冶金烟气的方法优选包括以下步骤:
将脱硫后的冶金烟气通入脱氯脱氟塔2中,脱除卤化氢和部分的SO2,将所得烟气流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度,送至催化塔7,进行催化氧化,脱除CO和VOCs,在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温,升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的还原剂混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应,得到脱硝烟气,将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱除卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气达标排放。
下面将结合本发明中的实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下实施例中,所用脱氯脱氟吸附剂为专利CN107952418A“一种选择吸附SO2烟气中HF和HCl的吸附剂制备方法”中实施例2制备的脱氯脱氟剂Ca@γ-Al2O3;具体制备方法为配制浓度为0.7g/L的Al(NO3)3溶液,按1.5g/L的比例在Al(NO3)3溶液加入P123得到溶液A;将NH4HCO3溶解在P123和PVP混合溶液中配制成溶液B,溶液B中NH4HCO3的浓度为1g/L,P123的浓度为1.5g/L,PVP的浓度为1g/L;在剧烈搅拌下,按体积比为1:1的比例将溶液B缓慢加入溶液A中,用硝酸调节pH值至5,继续搅拌1.5h后得到湿凝胶;湿凝胶在室温下陈化40h后,用无水乙醇洗涤,于60℃干燥,所得干凝胶在550℃,N2氛围下煅烧3h后得到C-γ-Al2O3;采用等体积浸渍法制备Ca@γ-Al2O3的具体步骤为:称取前驱体硝酸钙溶于蒸馏水中(按Ca占吸附剂的质量分数为10wt%的含量称量),然后加入C-γ-Al2O3,在55℃的水浴锅中搅拌干燥4h,随后升温到70℃干燥3h;然后在100℃条件下干燥过夜,之后在500℃焙烧5h,得到Ca@γ-Al2O3吸附剂。
催化氧化用催化剂为市售Pt/Al2O3,选择性催化还原用催化剂为中温V2O5-WO3/TiO2
以下实施例中,使用图1所示T0~T8检测不同位置的温度。
实施例1
将烧结烟气(流量为50000Nm3/h,SO2的浓度为400mg/Nm3;CO的体积浓度为1.5%;VOCs的含量为100mg/m3;NOx的含量为417mg/m3;HCl的含量为12mg/m3,HF的含量为12mg/m3)采用干法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为130℃,组成为:HCl 12mg/m3,HF 12mg/m3,CO体积浓度为1.5%,VOCs为100mg/m3,NOx含量为417mg/m3,SO220mg/Nm3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量10m3,空速5000h-1),脱除卤化氢(脱除效率为80%),进一步将SO2浓度降低至2mg/Nm3;将所得脱卤化氢烟气(130℃)流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(180℃),送至催化塔7,在空速5000h-1条件下,进行催化氧化(催化剂用量10m3),在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至291℃(CO转化率98%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的氨气混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量8.5m3),得到脱硝烟气(温度为261℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(119℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例2
将烧结烟气(流量为100000Nm3/h,SO2的浓度450mg/Nm3;CO的体积浓度为1.8%;VOCs的含量为100mg/m3;NOx的含量为400mg/m3;HCl的含量为17mg/m3,HF的含量为8mg/m3)采用干法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为120℃,组成为HCl 17mg/m3,HF为8mg/m3,CO体积浓度为1.8%,VOCs为100mg/m3,NOx含量为400mg/m3,SO2 25mg/Nm3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量20m3,空速5000h-1),脱除卤化氢(脱除效率为80%),进一步将SO2浓度降低至2mg/Nm3;将所得脱卤化氢烟气(120℃)流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(170℃),送至催化塔7,在空速5000h-1条件下,进行催化氧化(催化剂用量17m3),脱除CO和VOCs,在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至280℃(CO转化率95%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的还原剂尿素混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量17m3),得到脱硝烟气(温度为270℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(124℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例3
将焦炉烟气(流量为100000Nm3/h,SO2的浓度400mg/Nm3;CO的体积浓度为1.2%;VOCs的含量为50mg/m3;NOx的含量为335mg/m3;HCl的含量为15mg/m3,HF的含量为4mg/m3)采用干法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为130℃,组成为:HCl 15mg/m3,HF为4mg/m3,CO体积浓度为1.2%,VOCs为50mg/m3,NOx含量为335mg/m3,SO2 20mg/Nm3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量20m3,空速5000h-1),脱除卤化氢(脱除效率为80%),进一步将SO2浓度降低至3mg/Nm3;将所得脱卤化氢烟气(130℃)流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(180℃),送至催化塔7,在空速5000h-1条件下,进行催化氧化(催化剂用量17m3),在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至255℃(CO转化率98%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的氨气混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量17m3),得到脱硝烟气(温度为242℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(114℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例4
将铅锌烟化炉烟气(流量为100000Nm3/h,SO2的浓度500mg/Nm3;CO的体积浓度为3%;VOCs的含量为100mg/m3;NOx的含量为375mg/m3;HCl的含量为15mg/m3,HF的含量为12mg/m3)采用湿法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为65℃,水汽含量为15%,HCl为15mg/m3,HF为12mg/m3,CO体积浓度为3%,VOCs为100mg/m3,NOx含量为375mg/m3,SO2含量为20mg/m3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量20m3,空速5000h-1),脱除卤化氢(HCl脱除效率为80%,HF脱除效率为74%),进一步将SO2浓度降低至3mg/Nm3,将所得脱卤化氢烟气(65℃)流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(100℃),送至催化塔7,在空速5000h-1条件下,进行催化氧化(催化剂用量15m3),在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至280℃(CO转化率90%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的氨气混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量15m3),得到脱硝烟气(温度为253℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(130℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例5
将回转窑烟气尾气(流量为50000Nm3/h,SO2的浓度450mg/Nm3;CO的体积浓度为1.5%,补加1%CO的高炉煤气(1%是相对于高炉煤气中CO的体积含量);VOCs的含量为100mg/m3;NOx的含量为340mg/m3;HCl的含量为17mg/m3,HF的含量为9mg/m3)采用湿法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为60℃,水汽含量为20%,HCl为17mg/m3,HF为9mg/m3,CO体积浓度为1.5%以及补加高炉煤气,使CO浓度为2.5%,VOCs为100mg/m3,NOx含量为340mg/m3,SO225mg/Nm3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量10m3,空速5000h-1),脱除卤化氢(HCl脱除效率为80%,HF脱除效率82%),进一步将SO2浓度降低至2mg/Nm3,将来自高炉煤气入口4的高炉煤气经变频风机(5)与所述脱卤化氢烟气(60℃)混合后流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(95℃),送至催化塔7,在空速5000h-1条件下,进行催化氧化(催化剂用量9m3),在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至242℃(CO转化率85%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的氨气混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量9m3),得到脱硝烟气(温度为230℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(115℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例6
将焦炉烟气(流量为80000Nm3/h,SO2的浓度400mg/Nm3;CO的体积浓度为2.6%;VOCs的含量为100mg/m3;NOx的含量为200mg/m3;HCl的含量为12mg/m3,HF的含量为10mg/m3)采用湿法脱硫,得到脱硫烟气(脱硫烟气温度为63℃,水汽含量为18%,HCl为12mg/m3,HF为10mg/m3,CO浓度为2.6%,VOCs为50mg/m3,NOx含量为200mg/m3,SO220mg/Nm3);
将所述脱硫烟气通过脱硫烟气入口1通入脱氯脱氟塔2中(脱氯脱氟吸附剂用量17m3,空速4700h-1),脱除卤化氢(脱除效率为80%),进一步将SO2浓度降低至3mg/Nm3;将所得脱卤化氢烟气(63℃)流经阻火器3后,进入换热器6中进行换热升温,使烟气升温至催化氧化的温度(96℃),送至催化塔7,在空速4700h-1条件下,(催化剂用量10m3),在催化氧化过程中产生的热量使所得烟气升温至244℃(CO转化率85%,换热效率80%),升温后的烟气通过整流器8与来自还原剂入口9的氨气混合后进入NH3-SCR反应器10中,进行选择性催化还原反应(催化剂用量10m3),得到脱硝烟气(温度为231℃),将所得脱硝烟气送至换热器6中,与所述脱卤化氢烟气进行换热,换热后的脱硝烟气(117℃),通过换热后烟气出口11达标排放。
实施例1~6中进行选择性催化还原的脱硝效率见表1,采用烟气分析仪分析计算实施例1~6中出口的废气浓度,结果见表1:
表1实施例1~6的脱硝效率及进出口废气浓度
Figure BDA0002981813110000131
Figure BDA0002981813110000141
由表1可知,本发明的方法脱硝效率高,能够实现CO、VOCs、NOx和卤化氢的协同净化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,包括以下步骤:
将冶金烟气进行脱硫后,将所得脱硫烟气进行脱氯脱氟,得到脱卤化氢烟气;
将所述脱卤化氢烟气经过换热升温后,进行催化氧化,得到催化氧化后烟气;
将所述催化氧化后烟气进行选择性催化还原,得到脱硝烟气;
将所述脱硝烟气与所述脱卤化氢烟气进行换热,将换热后的脱硝烟气排放。
2.根据权利要求1所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述冶金烟气包括烧结烟气、焦炉烟气、铅锌烟化炉烟气和回转窑烟气中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述冶金烟气包括SO2、CO、VOCs、NOx和卤化氢,所述SO2的浓度为400~500mg/Nm3;所述CO的体积浓度为0.6~3%;所述VOCs的含量为50~200mg/m3;所述NOx的含量为200~600mg/m3;所述卤化氢包括HCl和HF,所述HCl的含量为12~17mg/m3,所述HF的含量为4~12mg/m3
4.根据权利要求1所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述脱硫的方法为湿法脱离或干法脱硫;所述湿法脱硫所得脱硫烟气温度为60~80℃,水汽含量为15~20%;所述干法脱硫所得脱硫烟气温度为130~160℃。
5.根据权利要求1或4所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述脱硫烟气中硫含量≤30mg/Nm3,所述脱卤化氢烟气中硫含量为2~3mg/Nm3
6.根据权利要求1所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述催化氧化的温度为80~200℃,空速为4000~8000h-1,催化剂为Pt/Al2O3
7.根据权利要求1所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化方法,其特征在于,所述选择性催化还原的温度为200~300℃,空速为4000~8000h-1,催化剂为V2O5-WO3/TiO2
8.一种冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置,包括顺次连接的脱氯脱氟塔(2)、换热器(6)、催化塔(7)、整流器(8)和NH3-SCR反应器(10),所述NH3-SCR反应器(10)的出口端与所述换热器(6)相连。
9.根据权利要求8所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置,其特征在于,还包括还原剂入口(9),所述还原剂入口(9)设置于所述NH3-SCR反应器(10)上。
10.根据权利要求8所述的冶金烟气中CO、VOCs、NOx和卤化氢协同净化装置,其特征在于,还包括阻火器(3)和变频风机(5),所述阻火器(3)与脱氯脱氟塔(2)相连;所述变频风机(5)与阻火器(3)相连。
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