基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于熱燒結(jié)礦催化還原的燒結(jié)煙氣凈化方法及其系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有燒結(jié)煙氣凈化存在工藝復(fù)雜、能耗大、設(shè)備投資和運(yùn)行成本高的問題。技術(shù)方案包括將燒結(jié)機(jī)引出的除塵后的燒結(jié)煙氣與燒結(jié)機(jī)引出的燒結(jié)礦在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中直接換熱，并在燒結(jié)礦作用下進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)，將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為N2，控制煙氣中NH3/NOx的體積比=0.4～0.5，從燒結(jié)礦冷卻設(shè)備引出的脫硝煙氣經(jīng)余熱回收降溫至100-150℃后，再進(jìn)行氨法脫硫脫硝得到潔凈煙氣，再由煙囪排出，在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中換熱降溫至150℃以下的燒結(jié)礦送入下一工序。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、能耗低、不消耗SCR催化劑、脫硝脫硫效果好、本發(fā)明系統(tǒng)占地面積小、投資成本和運(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境友好。
【專利說(shuō)明】基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣凈化方法，具體的說(shuō)是一種基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化水平的顯著提高，大氣污染狀況日益嚴(yán)重。2010年，我國(guó)二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)排放量分別為2267.8萬(wàn)噸和2276.6萬(wàn)噸，均位居世界第一位，國(guó)家環(huán)保部2010年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)顯示，鋼鐵行業(yè)SO2和NOx排放量分別為176.65萬(wàn)噸和93.10萬(wàn)噸，均位居各工業(yè)排放源的前列，其中70%以上的SO2, 50%以上的NOx來(lái)自爐窯燒結(jié)機(jī)。2012年國(guó)家環(huán)境保護(hù)部頒布了《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB28662-2012)》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燒結(jié)煙氣大氣污染物的排放與控制提出了新的要求。因此，鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫脫硝將是鋼鐵工業(yè)SO2和NOx排放控制的重心。
[0003]燒結(jié)煙氣是各種粉狀含鐵原料、燃料和熔劑在點(diǎn)火熔化、高溫?zé)Y(jié)成型過程中所產(chǎn)生的含有多種污染成分的氣體。燒結(jié)煙氣具有煙氣量大(4000?6000m3/噸燒結(jié)礦)、溫度變化大(120?1800C )、CO濃度高(0.5?2.0%)、SO2濃度變化大(1000?3000mg/Nm3)、NOx濃度低(300?500mg/Nm3)、含濕量大(7?12%)和含氧量高(15?18%)等特點(diǎn)。與電廠煙氣相比具有許多自身的特點(diǎn)，其煙氣成分更復(fù)雜，變化波動(dòng)更大，處理更困難。
[0004]國(guó)外燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)研究起步較早，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，脫硫技術(shù)種類很多，且相對(duì)成熟。在日本，以石灰石-石膏法和氧化鎂法為主，近年來(lái)建設(shè)的燒結(jié)煙氣脫硫設(shè)施則是以活性炭法為主。歐洲則形成了以循環(huán)流化床為主的干法與半干法脫硫技術(shù)格局。我國(guó)采用的燒結(jié)煙氣脫硫工藝有10余種，已投產(chǎn)和在建的燒結(jié)煙氣脫硫工藝主要有循環(huán)流化床法、氨-硫銨法、石灰石-石膏法、NID法等，其中氨-硫銨法脫硫應(yīng)用較多。
[0005]相比燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)，國(guó)內(nèi)外燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)相對(duì)較少，特別是成熟的技術(shù)更少。我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)研究起步較晚，目前還沒有開發(fā)出成熟的燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)。但是NH3選擇性催化還原(NH3-SCR)法已成功應(yīng)用于燃煤煙氣脫硝。SCR技術(shù)是指在催化劑存在下，向煙氣中噴入NH3，使其選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2，而不與O2發(fā)生非選擇性氧化，從而達(dá)到降低NOx還原溫度、提高NOx脫除效率的目的。NH3-SCR技術(shù)的核心是SCR催化劑體系；SCR催化劑不同，其還原NOx的最佳溫度區(qū)間不同。目前工業(yè)上用于SCR脫硝的催化劑(V2O5-WO3 (MoO3) /TiO2)在350?400°C溫度窗口內(nèi)具有優(yōu)異的NOx凈化效率，但是存在催化劑成本較高、容易硫化失活等問題。
[0006]德國(guó)、美國(guó)、日本、以色列等國(guó)在煙氣脫硫、脫硝技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，已成功開發(fā)出了幾種煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)，如活性炭吸收同步脫硫脫硝工藝、CuO同時(shí)脫硫脫硝工藝、電子束法、絡(luò)合吸收法等。我國(guó)燒結(jié)煙氣污染物綜合治理還處于發(fā)展階段，燒結(jié)煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)還處于研究階段。目前我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝基本采用聯(lián)合方式來(lái)進(jìn)行，即脫硫與脫硝分開處理，比較主流的方法是氨法脫硫-SCR脫硝相結(jié)合法。氨法脫硫-SCR脫硝相結(jié)合法凈化燒結(jié)煙氣主要有兩種工藝路線。一種是采用先除塵再SCR脫硝最后進(jìn)行濕法脫硫的技術(shù)路線，即將煙氣脫硝工藝置于脫硫工藝之前，除塵后的燒結(jié)煙氣先進(jìn)行SCR技術(shù)脫硝，然后用換熱裝置進(jìn)行降溫處理，最后將煙氣經(jīng)濕法脫硫裝置凈化后，從煙?排出。該技術(shù)路線存在工藝較復(fù)雜、占地面積較大和煙氣中高濃度的SO2容易使SCR脫硝催化劑中毒失活等問題。為了防止煙氣中粉塵和SO2對(duì)SCR脫硝催化劑的毒害作用，學(xué)者提出了先除塵再脫硫最后進(jìn)行SCR脫硝的技術(shù)路線，即將煙氣脫硝工藝置于脫硫工藝之后，燒結(jié)煙氣先經(jīng)過電除塵、濕法脫硫后，再通過加熱裝置升溫到350°C左右進(jìn)行脫硝，最后用換熱裝置進(jìn)行降溫處理，凈化后煙氣經(jīng)煙?排出。但是由于該工藝先進(jìn)行濕法脫硫，則煙氣溫度大幅度降低，需要經(jīng)加熱裝置升溫達(dá)350°C左右后，方能進(jìn)行脫硝處理。該工藝存在能源消耗較大，運(yùn)行成本較高和占地面積較大等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、能耗低、不消耗SCR催化劑、脫硝脫硫效果好、投資成本和運(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境友好的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法。
[0008]本發(fā)明方法包括將燒結(jié)機(jī)引出的除塵后120~180°C的燒結(jié)煙氣與燒結(jié)機(jī)引出的800~900°C的燒結(jié)礦在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中直接換熱，并在燒結(jié)礦作用下進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)，將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為N2，通過向進(jìn)入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備前的燒結(jié)煙氣中加入氨的方式控制煙氣中ΝΗ3/Ν0χ的體積比=0.4~0.5，出燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的換熱升溫至450~500°C的脫硝煙氣經(jīng)回收余熱降溫至100~150°C后，再進(jìn)行氨法脫硫脫硝得到潔凈煙氣，再由煙囪排出，在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中換熱降溫至150°C以下后的燒結(jié)礦送入下一工序。
[0009]進(jìn)一步的，控制所述進(jìn)入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備前的燒結(jié)煙氣中O2濃度為體積百分比14-18%, NO 濃度為 400mg/Nm3，SO2 的濃度為 1400mg/Nm3。
[0010]所述燒結(jié)礦的成分為:Fe含量為55_65wt%，F(xiàn)eO含量為8.0-15.0wt%, CaO的含量為8.0-15wt%, SiO2的含量為5.0-10.0wt%, MgO的含量為1.0-5.0wt%，其它物質(zhì)總含量為0-5.0%。
[0011]在所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中，所述燒結(jié)煙氣在400~500°C環(huán)境下停留時(shí)間不少于
1.6s,在> 600°C的環(huán)境下不少于0.4s。
[0012]在所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中，所述燒結(jié)煙氣在400-500°C環(huán)境下停留時(shí)間1.6~
2.0s，在600°C的環(huán)境停留時(shí)間為0.4~2.0s。
[0013]本發(fā)明系統(tǒng)用于上述基于熱燒結(jié)礦催化還原的燒結(jié)煙氣凈化方法，包括燒結(jié)機(jī)，所述燒結(jié)機(jī)的礦石出口與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備連接，所述燒結(jié)機(jī)的煙氣出口與除塵裝置、燒結(jié)礦冷卻設(shè)備、換熱鍋爐、氨法脫硫脫硝系統(tǒng)及煙園依次連接。
[0014]所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備由依次連接的高溫段和低溫段組成，所述燒結(jié)機(jī)的礦石出口與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的高溫段入口連接，所述燒結(jié)機(jī)的煙氣出口與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的高溫段出口連接，所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的高溫段入口與換熱鍋爐連接。
[0015]本發(fā)明將燒結(jié)機(jī)引出的燒結(jié)煙氣和燒結(jié)礦同時(shí)送入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中，一方面利用燒結(jié)礦的高溫對(duì)燒結(jié)煙氣升溫，使其滿足反應(yīng)溫度的要求，另一方面，利用燒結(jié)礦本身作為催化劑替代原有的SCR催化劑使燒結(jié)煙氣在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)，達(dá)到脫硝的目的。[0016]上述反應(yīng)中，本發(fā)明特別采用燒結(jié)機(jī)引出的高溫?zé)Y(jié)礦替代現(xiàn)有的SCR催化劑作為脫硝催化劑，發(fā)明人認(rèn)為熱燒結(jié)礦SCR脫除NOx的反應(yīng)機(jī)制為Eley-Rideal型，起催化作用的主要成分為Y-Fe2O3，脫硝機(jī)制如圖2所示。其作用原理是:氨吸附在Fe2O3鐵的Lewis酸性位上，NH3分子的I個(gè)H原子與Fe2O3鐵表面的晶格氧反應(yīng)，來(lái)自氨氣中N原子的I個(gè)電子被吸附在Fe2O3上，同時(shí)，電子在吸附和被吸附物種之間相互轉(zhuǎn)移。電子轉(zhuǎn)移后形成的電子洞被吸附態(tài)氨氣產(chǎn)生的NH2自由基轉(zhuǎn)變的NH2_占據(jù)，被吸附了 NH3的I個(gè)N中的一個(gè)電子轉(zhuǎn)向Fe2O3中的鐵離子，形成的NH2自由基和來(lái)自氣態(tài)中的NO反應(yīng)產(chǎn)生NH2NO中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物然后分解為N2和H2O,然后2價(jià)鐵離子被氧氣重新氧化到3價(jià)鐵離子。Y -Fe2O3有較低的活化能且處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，使其上的Lewis酸性位較活潑，較易同NH3中的H原子發(fā)生反應(yīng)，所以Y-Fe2O3的催化脫硝效果較好。
[0017]并且，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)采用高溫的燒結(jié)礦石進(jìn)行脫硝具有多種效果:1)其本身組成成份中含有作用催化劑的成份，而且也來(lái)自燒結(jié)機(jī)，也就是說(shuō)，處理燒結(jié)煙氣時(shí)，能夠有效保證燒結(jié)礦的持續(xù)同步供給，保證了催化劑的需求量；2)由于燒結(jié)機(jī)連續(xù)不斷的向冷卻設(shè)備中供給熱燒結(jié)礦，即使煙氣中含有高濃度的SO2，也不存在作為催化劑的燒結(jié)礦發(fā)生中毒失活的問題，保證了脫硝的正常進(jìn)行，解決了先脫硝再脫硫工藝存在的催化劑中毒失活的問題，燒結(jié)煙氣可直接送入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中先進(jìn)行脫硝，而把氨法脫硫工藝放在脫硝之后，從而也同時(shí)解決了先脫硫再脫硝存在的資源消耗大，運(yùn)行成本較高和占地面積大的問題；3)來(lái)自燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)礦石溫度高，為800~900°C，這部分熱完全滿足脫硝催化反應(yīng)所需的反應(yīng)溫度要求，不需要另外增加升溫設(shè)備，使燒結(jié)礦的余熱得到充分利用；4)由于燒結(jié)礦溫度可高達(dá)800~900°C，因而燒結(jié)煙氣在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中與燒結(jié)礦直接換熱的后期，其周圍的環(huán)境溫度可達(dá)600°C以上，而發(fā)明人在該溫度下意外發(fā)現(xiàn)，采用燒結(jié)煙氣和燒結(jié)礦逆向直接換熱的方式，會(huì)隨著煙氣流動(dòng)其溫度會(huì)逐漸增高，因而會(huì)先發(fā)生SCR的脫硝，當(dāng)溫度升高至600°C以上時(shí)，脫硝基本完成，此時(shí)檢測(cè)脫硝后的煙氣成分時(shí)，發(fā)現(xiàn)在> 600°C高溫下，煙氣中會(huì)有30~80mg/Nm3的NO2生成，初步分析是由于燒結(jié)煙氣中O2濃度高達(dá)14~18%，在大于600°C高溫下，燒結(jié)煙氣中未被還原的NO部分會(huì)進(jìn)一步氧化生成NO2，而這一部分NO2有利于在所述的氨法脫硫 時(shí)同步對(duì)NOx進(jìn)行進(jìn)一步脫除。
[0018]進(jìn)一步的，在為了保證高效脫硝效率，所述燒結(jié)煙氣在350-600°C (優(yōu)選400~500°C)環(huán)境下停留時(shí)間不少于1.6s,以保證催化反應(yīng)充分，優(yōu)選停留時(shí)間為1.6-2.0s，停留時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致催化反應(yīng)不夠充分，停留時(shí)間過短會(huì)使NO與NH3反應(yīng)不夠充分，導(dǎo)致脫硝率低；在大于600°C的環(huán)境下不少于0.4s,以保證氧化反應(yīng)充分進(jìn)行，優(yōu)選0.4-2.0s，停留時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致NH3的氧化率上升，停留時(shí)間過短會(huì)使NO與NH3反應(yīng)不夠充分，導(dǎo)致脫硝率低，綜合考慮氨氣利用率和采用燒結(jié)礦作為催化劑的脫硝效率，優(yōu)選ΝΗ3/Ν0=0.4-0.5，NH3/NO過大會(huì)導(dǎo)致NH3利用率低、氨逃逸嚴(yán)重，ΝΗ3/Ν0過小會(huì)導(dǎo)致脫硝率過低。
[0019]進(jìn)一步的，本發(fā)明中作了催化劑的燒結(jié)礦的成分為燒結(jié)石引出的高溫的燒結(jié)礦，為了保證其高效催化效果，要求燒結(jié)礦中Fe含量為不小于50wt%，因?yàn)樵跓Y(jié)礦催化反應(yīng)過程中，起催化作用的主要物質(zhì)為鐵基氧化物，更為優(yōu)選為Fe含量為55-65wt%，F(xiàn)eO含量為 8.0-15.0wt%, CaO 的含量為 8.0_15wt%，SiO2 的含量為 5.0-10.0wt%, MgO 的含量為1.0-5.0wt%，其它物質(zhì)總含量為0-5.0%。
[0020]本發(fā)明系統(tǒng)中，為了盡快使燒結(jié)煙氣升溫至脫硝窗口溫度，優(yōu)選所述燒結(jié)煙氣可直接由燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的高溫段出口進(jìn)入，由高溫段入口排出，在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的高溫段與燒結(jié)礦直接逆向接觸，高效脫硝。
[0021]有益效果:
[0022]①本發(fā)明以鐵基氧化物(熱燒結(jié)礦)作為脫硝催化劑完全替代現(xiàn)有SCR催化劑，其來(lái)源廣泛、成本較低，大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并且，將燒結(jié)煙氣在除塵后直接進(jìn)行脫硝，也不存在對(duì)使作為脫硝催化劑的燒結(jié)礦失活的問題。
[0023]②本發(fā)明充分利用燒結(jié)礦余熱來(lái)加熱煙氣，不需要額外補(bǔ)充能源給煙氣加熱，使其達(dá)到SCR脫硝的窗口溫度，同時(shí)加熱后煙氣溫度達(dá)到450-500°C，可加以利用；
[0024]③本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、占地面積較小，脫硝的催化反應(yīng)在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中完成，不需要額外安裝SCR脫硝反應(yīng)系統(tǒng)、設(shè)備投入成本降低；整個(gè)系統(tǒng)余熱利用率高，節(jié)能降耗效
果顯著。
[0025]④本發(fā)明工藝可以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣同時(shí)脫硫脫硝，凈化效果好，對(duì)NOx的含量高達(dá)300-500mg/Nm3，硫高達(dá)1000-3000mg/Nm3的燒結(jié)煙氣均適用，其脫硫效率≥95%，脫硝效率為50-70%，凈化后的煙氣滿足國(guó)家規(guī)定的燒結(jié)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 28662-2012)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1本發(fā)明工藝流程圖。
[0027]圖2熱燒結(jié)礦SCR脫除NOx的反應(yīng)機(jī)制圖。
[0028]圖3為本發(fā)明中反應(yīng)溫度和ΝΗ3/Ν0比對(duì)脫硝效率的影響。
[0029]圖4燒結(jié)煙氣停留時(shí)間對(duì)脫硝效率的影響。
[0030]圖5反應(yīng)溫度對(duì)NO2生成量的影響。
[0031]其中，1-燒結(jié)機(jī)、2-除塵裝置、3-燒結(jié)礦冷卻設(shè)備、3.1-高溫段、3.2-低溫段、4-換熱鍋爐、5-氨法脫硫脫硝系統(tǒng)、6-煙囪。
【具體實(shí)施方式】
[0032]所述SCR脫硝階段的反應(yīng)的理如下:
[0033]
ANO + 4冊(cè)3 + O2 臟 >4N2+6H20(I)
[0034]
INO2+4NII, +Oz>3；V:+6//:0(2)
[0035]
6NO + WHi 隨劑 >TN2 +IlH1O(3)
[0036]
4冊(cè),+ 50、離 > ANO + 6H20(4)
[0037]
2N0 + 02 高溫 >2N02(5)
[0038]在反應(yīng)溫度為350_600°C時(shí)，煙氣中的NOx與NH3在熱燒結(jié)礦作用下進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)，將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為N2 (如反應(yīng)方程式(I)- (3))，從而實(shí)現(xiàn)SCR脫硝，由于燒結(jié)煙氣中O2濃度高達(dá)14-18%，因此，在高溫(≥600°C)下，未被反應(yīng)的NO部分會(huì)進(jìn)一步氧化生成NO2 ((如反應(yīng)方程式(4)- (5))。
[0039]所述氨法脫硫脫硝工藝，在脫硫同時(shí)還能同步脫除煙氣中未脫除的硝，其反應(yīng)原理如下:
[0040]脫硝后的燒結(jié)煙氣引入到脫硫脫硝塔內(nèi)，采用氨水作為同步脫硫脫硝的吸收劑，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0041]2NH3+H20+S02 — (NH4) 2S03 (6)
[0042]NH3+H20+S02 — NH4HSO3 (7)
[0043](NH4) 2S03+H20+S02 — 2NH4HS03 (8)
[0044]在吸收過程中所生成的酸式鹽NH4HSO3對(duì)SO2不具有吸收能力，隨著吸收過程的進(jìn)行，吸收液中NH4HSO3的數(shù)量增加，吸收液的吸收能力下降，因此需要向吸收液中補(bǔ)充氨水(控制吸收液的PH為5.0-6.5)，使其轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO3以保持吸收液的吸收能力，其方程式如下:
[0045]NH4HS03+NH3+H20 — (NH4) 2S03 (9)
[0046]向同步脫硫脫硝的吸收劑-氨水添加亞鐵鹽為主的絡(luò)合劑以提高吸收液對(duì)NOx絡(luò)
合吸收效果。其化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0047]
4冊(cè)3 +IH2O + ANO + 302 絡(luò)歸.> 4NH4 NO3(I O)
[0048]2NH3+H20+2N02 — 2NH4N03 (11)
[0049]吸收液中的(NH4)2SO3除了吸收煙氣中SO2外，還對(duì)煙氣中的NOx具有一定的還原作用，其化學(xué)反應(yīng)成如下:
[0050]2 (NH4) 2S03+2N0 — 2 (NH4) 2S03+N2 (12)
[0051 ] 4 (NH4) 2S03+2N02 — 4 (NH4) 2S04+N2 (13)
[0052]系統(tǒng)實(shí)施例:
[0053]燒結(jié)機(jī)I的礦石出口與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3的高溫段3.1入口連接，所述燒結(jié)機(jī)I的煙氣出口與除塵裝置2、燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3、換熱鍋爐4、氨法脫硫脫硝系統(tǒng)5及煙囪6依次連接。所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3由依次連接的高溫段3.1和低溫段3.2組成，所述燒結(jié)機(jī)I的礦石出口與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備2的高溫段入口 3.1連接，所述燒結(jié)機(jī)I的煙氣出口經(jīng)除塵裝置2與燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3的高溫段3.1出口連接，所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備2的高溫段3.1入口與換熱鍋爐4連接。所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備2優(yōu)選為環(huán)型冷卻機(jī)，本實(shí)施例中包括5個(gè)冷卻段，由燒結(jié)礦入口至出口依次為I段、II段、III段、IV段、V段，其中1-1II段為高溫段3.1，IV段和V段為低溫段3.2。所述氨法脫硫脫硝系統(tǒng)5為現(xiàn)有的可實(shí)現(xiàn)氨法脫硫脫硝工藝的系統(tǒng)(為現(xiàn)有技術(shù)，不作詳述)。本實(shí)施例1低溫段3.2以空氣作為換熱介質(zhì)，低溫段3.2的空氣出口也與煙囪6連接。
[0054]工藝實(shí)施例:
[0055]燒結(jié)機(jī)I引出的120_180°C的煙氣(又稱燒結(jié)煙氣)經(jīng)除塵裝置2除塵，除塵后的燒結(jié)煙氣溫度為120-180°C，其中煙氣中O2的含量為14-18vol%，CO2的含量為3.0-7.0vo 1%,CO的含量為0-2.0vol%，N0x，的含量為300-500mg/Nm3 (其中90-95%的NO)，SO2,的含量為1000-3000mg/Nm3 ；向除塵后的煙氣中噴入NH3控制煙氣中的ΝΗ3/Ν0χ=0.4-0.5送入燒結(jié)機(jī)I的高溫段3.1出口 ；燒結(jié)機(jī)引出的燒結(jié)礦(燒結(jié)機(jī)引出的燒結(jié)礦的溫度為800-900°C，粒徑為1-lOOmm，其中，以合計(jì)總量100%計(jì)，F(xiàn)e含量為55_65wt%，F(xiàn)eO含量為8.0-15.0wt%, CaO的含量為8.0-15wt%，Si02的含量為5.0-10.0wt%，Mg0的含量為1.0-5.0wt%，其它物質(zhì)總含量為0-5.0%。由燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3的高溫段3.1入口進(jìn)入、低溫段出口排出，所述煙氣和燒結(jié)礦在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備3中的換熱段3.1逆向直接換熱，煙氣向換熱段出口方向行進(jìn)過程中，環(huán)境溫度逐漸升高，首先在300-600°C的環(huán)境下(煙氣在此溫度范圍的停留時(shí)間不少于
1.6s，優(yōu)選0.6-2s)，熱燒結(jié)礦作為催化劑，煙氣中的NOx與NH3在燒結(jié)礦作用下進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)進(jìn)行脫硝，將煙氣中的NO部分轉(zhuǎn)為N2和NO2，在大于600°C的環(huán)境下(煙氣在此溫度范圍的停留時(shí)間不少于0.4s，優(yōu)選0.4-2s),未被還原的NO部分會(huì)進(jìn)一步氧化生成NO2，脫硝后的450-500°C的脫硝煙氣由結(jié)礦冷卻設(shè)備3的高溫段入口 3.1排出送入余熱鍋爐4回收熱能降溫至100-150°C，換熱后的脫硝煙氣引入氨法脫硫脫硝系統(tǒng)5通過氨法脫硫脫硝工藝脫除煙氣中的SO2和N0X，脫硫后的潔凈煙氣的溫度降至50-60°C經(jīng)煙囪直接排放，在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備2中換熱降溫后的150°C以下的燒結(jié)礦由低溫段3.1的出口排出送入下一工序。所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備2低溫段3.2的冷卻介質(zhì)為空氣，換熱后與潔凈煙氣一起由煙囪排出。
[0056]測(cè)得經(jīng)氨法脫硫工序出口煙氣中NOx的濃度為105_250mg/Nm3，SO2的濃度為20-150mg/Nm3。本發(fā)明脫硫效率為95_98%，脫硝效率為50_70%。
[0057]按照上述方法，對(duì)燒結(jié)機(jī)I引出的不同NOx濃度的煙氣進(jìn)行處理，其處理指標(biāo)見下表。
[0058]
【權(quán)利要求】
1.一種基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，包括將燒結(jié)機(jī)引出的除塵后120-180°c的燒結(jié)煙氣與燒結(jié)機(jī)引出的800-900°C的燒結(jié)礦在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中直接換熱，并在燒結(jié)礦作用下進(jìn)行選擇性的催化還原反應(yīng)，將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為N2，通過向進(jìn)入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備前的燒結(jié)煙氣中加入氨的方式控制煙氣中ΝΗ3/Ν0χ的體積比=0.4~0.5，出燒結(jié)礦冷卻設(shè)備的換熱升溫至450-500°C的脫硝煙氣經(jīng)余熱回收降溫至100~150°C后，再進(jìn)行氨法脫硫脫硝得到潔凈煙氣，再由煙囪排出，在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中換熱降溫至150°C以下后的燒結(jié)礦送入下一工序。
2.如權(quán)利要求1所述的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，所述燒結(jié)煙氣與燒結(jié)機(jī)引出的800-900°C的燒結(jié)礦在燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中逆向直接換熱。
3.如權(quán)利要求1所述的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，控制所述進(jìn)入燒結(jié)礦冷卻設(shè)備前的燒結(jié)煙氣中O2濃度為體積百分比14~18%，NO濃度為300-500mg/Nm3, SO2 的濃度為 1000-3000mg/Nm3。
4.如權(quán)利要求1所述的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，所述燒結(jié)礦中成分為:Fe含量為55-65wt%，F(xiàn)eO含量為8.0-15.0wt%, CaO的含量為8.0-15wt%, SiO2的含量為5.0-10.0wt%, MgO的含量為1.0-5.0wt%,其它物質(zhì)總含量為0-5.0%。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，在所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中，所述燒結(jié)煙氣在350~600°C環(huán)境下停留時(shí)間不少于1.6s,在> 600°C的環(huán)境下不少于0.4s。
6.如權(quán)利要求5所述的基于熱燒結(jié)礦催化作用的燒結(jié)煙氣凈化方法，其特征在于，在所述燒結(jié)礦冷卻設(shè)備中，所述燒結(jié)煙氣在350-600°C環(huán)境下停留時(shí)間1.6~2.0s，在≥600°C的環(huán)境停留時(shí)間為0.4~2.0s。
【文檔編號(hào)】B01D53/50GK103463946SQ201310459262
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】吳高明, 楊秀林, 肖揚(yáng), 陳旺生, 秦林波, 韓軍, 羅靜 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 武漢悟拓科技有限公司, 武漢科技大學(xué)