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CN111569626A - 一种烧结烟气处理工艺及系统 - Google Patents

一种烧结烟气处理工艺及系统 Download PDF

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CN111569626A
CN111569626A CN202010442180.4A CN202010442180A CN111569626A CN 111569626 A CN111569626 A CN 111569626A CN 202010442180 A CN202010442180 A CN 202010442180A CN 111569626 A CN111569626 A CN 111569626A
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wet
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罗启贵
蒋雨辰
杨贤有
聂海波
蒲龙映
古志中
杨波
邓俊
张宇斌
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Original Assignee
Sichuan Junhe Environmental Protection Co ltd
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Abstract

本发明公开一种烧结烟气处理工艺，先将烧结烟气进行湿法脱硫，再利用湿式电除尘器进行除尘处理，然后再利用SCR脱硝反应器进行脱硝处理后排放。本发明所述的烧结烟气处理工艺将烧结烟气依次经过湿法脱硫、湿电除尘和脱硝处理，有效去除烧结烟气中的硫氧化物、氮氧化物以及粉尘，有效净化气体，提高气体洁净度，降低排放污染。

Description

一种烧结烟气处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种烧结烟气处理工艺及系统。
背景技术
在钢铁工艺生产过程中会产生大量的大气污染物，烧结生产是代钢铁生产中重要的工艺单元之一，生产过程中会产生大量的烟气，烟气中含有大量硫氧化物、氮氧化物，直接排放对环境污染严重，因此烧结烟气都需要进行净化处理后才能排放。烧结烟气的净化处理通常都需要进行脱硫和脱硝处理工序来去除烟气中硫氧化物、氮氧化物，但现有的烧结烟气处理方法对硫氧化物、氮氧化物的脱除率较低，净化效果较差，排放污染仍然较大，并且生产能耗高，仅少量余热资源得到回收利用，余热资源浪费严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种烧结烟气处理工艺及系统，解决目前技术中烧结烟气的处理方法对硫氧化物、氮氧化物的净化效果差，排放污染大的问题。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种烧结烟气处理工艺，步骤包括：
A、将烧结烟气进行湿法脱硫得到中间气体一；
B、中间气体一通过湿式电除尘器处理得到中间气体二；
C、将中间气体二升温处理得到中间气体三；
D、中间气体三通入SCR脱硝反应器处理得到中间气体四，中间气体四降温后排放。
本发明所述的烧结烟气处理工艺先进行湿法脱硫有效去除硫氧化物，并且再通过湿式电除尘器对气体中的粉尘进行深度处理，提高气体洁净度，降低后续处理工序的负荷，SCR脱硝反应器采用的是选择性催化还原技术，SCR脱硝反应器要求的反应温度为260～400℃，而经过湿法脱硫处理后气体的温度较低，因此需要将气体温度升高才能正常的进行脱硝处理，最终通过湿法脱硫、湿式电除尘器以及SCR脱硝反应器的结合有效去除烧结烟气中的硫氧化物、氮氧化物以及粉尘，有效净化气体，降低排放污染。
进一步的，所述步骤A中的烧结烟气与由石灰石制成的脱硫浆液逆流接触，能使得烧结烟气与脱硫浆液充分接触从而提高脱硫充分性和效率，烧结烟气中的SO2和部分粉尘被脱硫浆液吸收掉入脱硫吸收塔底部的浆液池内，保障净化效果。
进一步的，所述步骤C中的中间气体二先由步骤D中的中间气体四通过热交换方式进行加热，然后再通过加热炉加热得到中间气体三，脱硝处理时的反应温度高，从而脱硝处理所产生的中间气体四的温度较高，将中间气体四的热量回收利用来对中间气体二进行加热，能够降低最终排放热污染，提高热量利用率，中间气体二通过热交换被中间气体四加热而升温，从而减小了由加热炉所需实现的升温度数，即有效减小了加热炉的负荷，降低了生产能耗。
进一步的，所述的步骤A中的烧结烟气先通过热交换方式降温处理后再进行湿法脱硫，并且利用烧结烟气降温失去的热量来对步骤B得到中间气体二进行预热后再进行步骤C，有效利用烟气余热，提高热量利用率，降低生产能耗。
进一步的，所述步骤B中的中间气体二先冷凝处理后再进行预热，从而能将中间气体二中的水蒸气冷凝去除，即降温除湿，降低烟气的含水率，起到烟气消白的作用，降低后续净化处理的负荷。
进一步的，所述步骤A中的烧结烟气降温至120～135℃后进行湿法脱硫，所述步骤B中的中间气体二经冷凝处理至温度达到45～50℃，然后中间气体二再预热至温度达到60～65℃，所述步骤C中的中间气体二先由步骤D中的中间气体四加热至240～250℃，然后再通过加热炉加热至280℃以上，所述步骤D中的中间气体四降温至90～95℃后排放。对湿法脱硫后的烟气进行降温除湿，降低烟气的含水率，实现烟气消白，然后再加热烟气以进行脱硝处理，最终有效提高净化效果。
一种烧结烟气处理系统，包括脱硫吸收塔、湿式电除尘器和脱硝系统，所述的脱硫吸收塔内由下至上设置有喷淋层和除雾器层，烧结烟气通入脱硫吸收塔内与由喷淋层喷洒的脱硫浆液逆流接触进行湿法脱硫后进入湿式电除尘器去除杂尘，脱硝系统包括加热机构和SCR脱硝反应器，经湿式电除尘器除尘后的气体通入加热机构加热至预设温度，然后再通入SCR脱硝反应器进行脱硝处理后降温排放。本发明所述的烧结烟气处理系统先利用脱硫吸收塔进行湿法脱硫有效去除硫氧化物，然后再通过湿式电除尘器对气体中的粉尘进行深度去除，提高气体洁净度，脱硝系统再通过选择性催化还原技术方式进行脱硝处理，有效净化气体，降低排放污染。
进一步的，所述湿式电除尘器一体设置在脱硫吸收塔的顶部内，结构紧凑、占用空间小，在进行脱硫处理后马上进行除尘处理，烟气在脱硫吸收塔进行脱硫处理时被有效的沿着流动方向的横截面进行均流，从而进入湿式电除尘器的烟气气流分布均匀，提高除尘充分性和效率。
进一步的，所述的加热机构包括气气换热器和加热炉，经湿式电除尘器除尘处理得到的气体通过气气换热器由SCR脱硝反应器处理得到的气体进行加热，然后再由加热炉加热至预设温度，脱硝处理时的反应温度高，从而脱硝处理净化得到的气体温度较高，具有较高的余热资源，直接排放的热污染严重，同时也会造成余热浪费，因此将余热回收利用来对湿式电除尘器除尘处理得到的气体进行加热，有效减小了加热炉的负荷，降低了生产能耗。
进一步的，所述的脱硫吸收塔的气体入口处还设置有用于将烧结烟气降温的烟气冷却换热器，所述湿式电除尘器与脱硝系统之间还依次设置有烟气冷凝换热器和烟气加热换热器，所述的烟气冷凝换热器的热交换介质由冷却塔供给，所述的烟气冷却换热器与烟气加热换热器两者的热交换介质管路通过循环管路连通。烧结烟气温度较高，具有较高的余热能量，湿法脱硫会降低烟气的温度，而后续的脱硝处理工序又需要将烟气温度升高才能正常进行反应，此过程存在余热资源浪费严重的状况，因此本发明利用进行湿法脱硫前的烧结烟气的余热来对湿法脱硫后烟气进行加热，有效回收利用余热资源，降低生产能耗，并且烟气冷却换热器、烟气冷凝换热器和烟气加热换热器三者的配合作用实现了烟气温度的两降一升，能有效的将烟气中的水蒸气冷凝去除，降低烟气的含水率，起到烟气消白的作用。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明所述的烧结烟气处理工艺将烧结烟气依次经过湿法脱硫、湿电除尘和脱硝处理，有效去除烧结烟气中的硫氧化物、氮氧化物以及粉尘，有效净化气体，提高气体洁净度，降低排放污染；
并且有效回收利用余热资源，降低余热浪费，降低排放热污染，减小了生产能耗，从而降低了净化生产成本。
附图说明
图1为烧结烟气处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
本发明实施例公开的烧结烟气处理工艺及系统，能有的脱除烧结烟气中的硫氧化物、氮氧化物，提高净化效果，降低排放污染，并且有效回收利用余热资源，提高余热资源利用率，降低生产能耗。
实施例一
一种烧结烟气处理工艺，其步骤主要包括：
A、将烧结烟气进行湿法脱硫得到中间气体一，具体的，烧结烟气与由石灰石、造纸厂白泥等制成的脱硫浆液逆流接触，在脱硫吸收塔中通过喷淋层均匀喷洒脱硫浆液，烧结烟气从脱硫吸收塔的中下部通入脱硫吸收塔中，烧结烟气沿着脱硫吸收塔上升与下落的脱硫浆液充分接触来保障脱硫充分性；
在将烧结烟气进行湿法脱硫前还可以先对烧结烟气进行除尘处理，降低后续净化处理的负荷，具体可采用静电除尘器来对烧结烟气进行除尘预处理；
B、脱硫处理得到的中间气体一再通过湿式电除尘器处理得到中间气体二，利用湿式电除尘器进行除尘深度处理，进一步去除烟气中的粉尘，提高净化效果，在湿式电除尘器中，烟气在电场作用下，带电粉尘向收尘极沉积；
C、将中间气体二升温处理得到中间气体三；
因为后续采用的是选择性催化还原技术来进行脱硝处理，反应温度要求高，因此将中间气体二的温度升高来保障稳定、高效的脱硝反应过程，具体的，中间气体二先由步骤D中的中间气体四通过热交换方式进行加热，然后再通过加热炉加热到预设温度，从而得到中间气体三，脱硝处理所产生的中间气体四的温度较高，直接排放所造成的热污染严重，并且余热资料浪费严重，因此利用中间气体四来对中间气体二进行加热，有效回收利用余热，降低了加热炉将烟气加热到预设温度所需的能耗；
D、中间气体三通入SCR脱硝反应器处理得到中间气体四，中间气体三中的NOx与喷入的氨在催化剂作用下生成N2和水，净化后得到的中间气体四通过与中间气体二发生热交换而温度降低，烧结烟气依次进行湿法脱硫处理、除尘处理和脱硝处理，有效去除烧结烟气中的硫氧化物、氮氧化物以及粉尘，使得净化后的气体达到超低排放要求，最终处理得到的气体可直接排放，有效降低对环境的污染。
实施例二
在实施例一的基础上增加了对烧结烟气的消白处理，降低烟气的含水量，降低排放污染，具体的，烧结烟气处理工艺，其步骤主要包括：
A、先采用静电除尘器来对烧结烟气进行除尘预处理，再将除尘预处理后的烧结烟气通过热交换方式进行降温处理，使得烧结烟气降温至120～165℃，优选为135℃，然后再进行湿法脱硫得到中间气体一，温度下降后的烧结烟气在进行湿法脱硫处理时，能够降低脱硫浆液的蒸发量，从而减少被烟气带出的水蒸气的量，即减小烟气含水量，并且减小湿法脱硫的负荷，保障尽可能的去除烟气中的硫氧化物，保障净化效果；
B、脱硫处理得到的中间气体一再通过湿式电除尘器处理得到中间气体二，利用湿式电除尘器进行除尘深度处理，进一步去除烟气中的粉尘，提高净化效果；
然后再对中间气体二进行先冷凝再预热的处理，所述的冷凝即是将中间气体二的温度降低至45～50℃，可以使得中间气体二中的水蒸气冷凝成液体而去除，进一步的降低烟气的含水率，起到烟气消白的作用，所述的预热具体为利用步骤A中烧结烟气通过热交换方式失去的热量来对中间气体二进行加热，温度升至60～65℃，将烧结烟气的余热有效回收再利用，减少余热资源浪费，并且也能减小后续将烟气加热至脱硝反应温度所需的功耗，降低整体的生产能耗；
C、将中间气体二先由步骤D中的中间气体四通过热交换方式进行加热至240～250℃，然后再通过加热炉补燃加热到预设温度(280℃以上)得到中间气体三；
D、中间气体三通入SCR脱硝反应器处理得到中间气体四，中间气体四通过与中间气体二发生热交换后温度降低至90～95℃，最后直接排放，有效降低对环境的污染。
如图1所示，一种烧结烟气处理系统，主要包括脱硫吸收塔1、湿式电除尘器2和脱硝系统3，所述的脱硫吸收塔1内由下至上设置有喷淋层11和除雾器层12，脱硫吸收塔1的气体入口还设置有静电除尘器9，烧结烟气先进行除尘预处理后再从脱硫吸收塔1的气体入口通入到脱硫吸收塔1，烧结烟气在脱硫吸收塔1内与由喷淋层11喷洒的脱硫浆液逆流接触进行湿法脱硫后进入湿式电除尘器2去除杂尘，脱硝系统3包括加热机构4和SCR脱硝反应器5，经湿式电除尘器2除尘后的气体通入加热机构4加热至预设温度，然后再通入SCR脱硝反应器5采用选择性催化还原技术进行脱硝处理后降温排放。
在本实施例中，所述湿式电除尘器2一体设置在脱硫吸收塔1的顶部内，结构紧凑、占用空间小，在进行脱硫处理后马上进行除尘深度处理，确保有效去除烟气中的粉尘，提高净化效果；
具体的，脱硫吸收塔1的底部为浆液池，供烧结烟气进入的气体入口设置在脱硫吸收塔1的中下部，喷淋层11、除雾器层12位于气体入口的上方，气体出口设置在湿式电除尘器2的上方；
浆液池内同时采用搅拌、脉冲悬混相结合的措施来避免浆池中浆液颗粒物沉淀，应确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞；
喷淋层11在脱硫吸收塔1中设置有五层，并且在第二层与第三层喷淋层之间设置有气液均布装置，充分保障气液均布装置效果，使一层气液均布装置效率达到接近一层喷淋层的效率，可以降低脱硫吸收塔1的浆液循环泵的喷淋量、减小脱硫浆液池的体积，从而降低投资和运行成本，气液均布装置由顺流错列布置的管道组成，采用高镍双相钢材质，增加气液均布装置后吸收塔增加阻力约500Pa，能够有效避免入口烟气偏流和短路现象，增加了烟气在吸收塔内与吸收浆液的接触面积，产生一定高度的持液层，烟气与浆液的接触时间增加，有利于提升脱硫效率；
每层喷淋层11下布置喷淋液二次分布装置，防止烟气从脱硫塔壁逃逸，同时将喷到脱硫塔壁的浆液再次导向吸收塔中心与烟气再接触，在同等条件下增加脱硫效率和含硫烟气与吸收液有效接触量；
一个喷淋层由带连接支管的母管浆液分布管道和喷嘴组成，每层喷淋层配一台浆液循环泵，保证流经每个喷淋层的流量相等，总体布置增加了浆液与气体的接触面积和概率；采用单向双头空心锥喷嘴，保证对整个塔体有效横截面(烟气分布横截面)进行不低于300％的覆盖。
烟气穿过喷淋层后再流经除雾器层除去所含浆液雾滴和尘，除雾器层含有一层管式除雾器、两级屋脊式除雾器、四层冲洗水管道，最下层的脊式除雾器距离最上一层喷淋层有2.5米，同时在最下一层屋脊式除雾器下部布置了管式除雾器，带饱和水的烟气管式除雾器且S形运动，增加烟气大液滴的相互碰幢而达到去除，还能使脱硫吸收塔和屋脊式除雾器内烟气流场更加均；烟气在管式除雾器内除去大直径液滴后减轻后继进入屋脊式除雾器的液滴量负荷，增加后继除尘和除雾效果；管式除雾器安装在第一级屋脊式除雾器下，起到粗级除雾和烟气均布作用，第一级屋脊式除雾器的除雾片间距30mm；第二级屋脊式除雾器的除雾片带钩，间距25.4mm，布置四层冲洗水管道，在每级屋脊式除雾器下部和上部分别设置一层冲洗水管道，保障无结垢。
在湿式电除尘器中，烟气在电场作用下，带电粉尘向收尘极沉积，定期冲洗收尘极使吸收下的粉尘掉入脱硫吸收塔1下部的浆液池内，通过上述的湿法脱硫与湿式电除尘器的共同作用，有效的将烟气净化至SO2≤30mg/Nm3、粉尘≤10mg/Nm3。
脱硝系统3的加热机构4包括气气换热器41和加热炉42，经湿式电除尘器2除尘处理得到的气体通过气气换热器41由SCR脱硝反应器5处理得到的气体进行加热，有效利用余热资源，降低脱硝处理工序的能耗及成本，然后再由加热炉42加热至预设温度；气气换热器41的热端采用具有良好的换热能力的换热元件，具体的，热端采用考顿钢，传热元件为封密流道波型结构，使烟气在元件中产生紊流，尽可能延长烟气在元件的时间，以得到更多的热量，从而确保热回收率更高，冷端采用带大波纹的防堵灰板型传热元件，采用组合式密封方式保证良好密封性，即普通机械密封+径向增压密封+携带漏风吹扫+轴向密封增压密封，实现小于0.5％的超低原烟气泄漏率；SCR脱硝反应器5中的催化剂可以是以TiO2为载体，以V2O5为主要活性成份，以WO3、MoO3为抗氧化、抗毒化辅助成份，选用蜂窝式催化剂，具有通流面积大、压降小、耐堵塞等优点，此催化剂中加有稀有金属氧化物，可以耐烟气中的砷中毒，由于蜂窝式催化剂具有的特殊结构，在高灰烟气条件表现出耐堵塞、耐磨损、抗中毒、低SO2/SO3转化率等优点，是适合烧结烟气脱硝的催化剂类型；采用尿素热解制氨，SCR脱硝反应器5配置热解炉，热解炉配喷枪，尿素溶解雾化采用压缩空气雾化，通过对流体流量和压力等的合理选型，保证最佳的雾化效果，烟气中的NOx与喷入的氨在SCR脱硝反应器5中在催化剂作用下生成N2和水，有效去除氮氧化物达到脱硝的目的，降低排放污染。
所述的脱硫吸收塔1的气体入口处还设置有用于将烧结烟气降温的烟气冷却换热器6，所述湿式电除尘器2与脱硝系统3之间还依次设置有烟气冷凝换热器7和烟气加热换热器8，所述的烟气冷凝换热器7的热交换介质由冷却塔供给来将湿式电除尘器2除尘处理得到的气体进行降温，将中间气体二中的水蒸气冷凝去除降低烟气的含水率，所述的烟气冷却换热器6与烟气加热换热器8两者的热交换介质管路通过循环管路连通，利用进行湿法脱硫前的烧结烟气的余热来对湿法脱硫后烟气进行加热，有效回收利用余热资源，降低生产能耗，并且烟气冷却换热器、烟气冷凝换热器和烟气加热换热器三者的配合作用实现了烟气温度的两降一升，能有效的将烟气中的水蒸气冷凝去除，降低烟气的含水率，起到烟气消白的作用，有效降低排放污染。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，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)

1.一种烧结烟气处理工艺，其特征在于，步骤包括：
A、将烧结烟气进行湿法脱硫得到中间气体一；
B、中间气体一通过湿式电除尘器处理得到中间气体二；
C、将中间气体二升温处理得到中间气体三；
D、中间气体三通入SCR脱硝反应器处理得到中间气体四，中间气体四降温后排放。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气处理工艺，其特征在于，所述步骤A中的烧结烟气与由石灰石制成的脱硫浆液逆流接触。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气处理工艺，其特征在于，所述步骤C中的中间气体二先由步骤D中的中间气体四通过热交换方式进行加热，然后再通过加热炉加热得到中间气体三。
4.根据权利要求3所述的烧结烟气处理工艺，其特征在于，所述步骤A中的烧结烟气先通过热交换方式降温处理后再进行湿法脱硫，并且利用烧结烟气降温失去的热量来对步骤B得到中间气体二进行预热后再进行步骤C。
5.根据权利要求4所述的烧结烟气处理工艺，其特征在于，所述步骤B中的中间气体二先冷凝处理后再进行预热。
6.根据权利要求5所述的烧结烟气处理工艺，其特征在于，所述步骤A中的烧结烟气降温至120～135℃后进行湿法脱硫，所述步骤B中的中间气体二经冷凝处理至温度达到45～50℃，然后中间气体二再预热至温度达到60～65℃，所述步骤C中的中间气体二先由步骤D中的中间气体四加热至240～250℃，然后再通过加热炉加热至280℃以上，所述步骤D中的中间气体四降温至90～95℃后排放。
7.一种烧结烟气处理系统，其特征在于，包括脱硫吸收塔(1)、湿式电除尘器(2)和脱硝系统(3)，所述的脱硫吸收塔(1)内由下至上设置有喷淋层(11)和除雾器层(12)，烧结烟气通入脱硫吸收塔(1)内与由喷淋层(11)喷洒的脱硫浆液逆流接触进行湿法脱硫后进入湿式电除尘器(2)去除杂尘，脱硝系统(3)包括加热机构(4)和SCR脱硝反应器(5)，经湿式电除尘器(2)除尘后的气体通入加热机构(4)加热至预设温度，然后再通入SCR脱硝反应器(5)进行脱硝处理后降温排放。
8.根据权利要求7所述的烧结烟气处理系统，其特征在于，所述湿式电除尘器(2)一体设置在脱硫吸收塔(1)的顶部内。
9.根据权利要求7所述的烧结烟气处理系统，其特征在于，所述的加热机构(4)包括气气换热器(41)和加热炉(42)，经湿式电除尘器(2)除尘处理得到的气体通过气气换热器(41)由SCR脱硝反应器(5)处理得到的气体进行加热，然后再由加热炉(42)加热至预设温度。
10.根据权利要求7所述的烧结烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫吸收塔(1)的气体入口处还设置有用于将烧结烟气降温的烟气冷却换热器(6)，所述湿式电除尘器(2)与脱硝系统(3)之间还依次设置有烟气冷凝换热器(7)和烟气加热换热器(8)，所述的烟气冷凝换热器(7)的热交换介质由冷却塔供给，所述的烟气冷却换热器(6)与烟气加热换热器(8)两者的热交换介质管路通过循环管路连通。
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