一种电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统及方法与流程

1.本发明属于工业烟气污染控制技术领域，具体涉及一种适用于废钢冶炼电炉烟气、和工业烟气中含二恶英的抑制协同吸附控制系统及方法。


背景技术：

2.二恶英是一种氯代芳香烃混合物，难以降解，一旦进入环境将长期残留，是亟待治理的一种非常规污染物。
3.电炉冶炼工序二恶英产生量大，电炉炼钢二恶英排放总量占比为14%，是我国主要二恶英工业污染源之一。
4.电炉烟气中二恶英存以气、固两种形态存在，一是以气态二恶英，二是吸附在颗粒物表面的固态二恶英。
5.因此，需综合治理烟气中的气态二恶英和含二恶英的固态颗粒物，以实现二恶英的最终达标排放。
6.二恶英源头控制技术主要有废钢预处理、烟气急冷、二次燃烧、喷射抑制剂， 我国废钢来源不稳定、参差不齐，难以通过预处理实现氯源和有机源的控制；二恶英在高温850℃环境下可分解，但二次燃烧会消耗煤气热源运行费用高；烟气急冷因浪费烟气热量无法回收利用且出口烟温无法控制而影响后续袋除尘器。
7.喷射抑制剂通过喷入碱性物质结合氯源来切断二恶英的生成原料，但该技术应用较少。
8.末端控制技术主要有吸附技术、催化分解技术。现行的吸附剂吸附容量有限、吸附效果差，吸附剂造价高、运行费用高企业难以负担。催化分解技术，催化剂成本较高、易中毒且反应温度需大于300℃，工业应用案例较少。
9.专利文献cn201911117488一种控制电炉炼钢过程中二噁英排放的方法，该文献结合超声波振荡采用na2co3或nahco3碱性溶液清洗废钢，并使用caco3、cao及白云石作为抑制剂，清洗废钢会产生废水造成二次污染，冶炼掺杂废水的废钢会影响电炉冶炼，同时抑制剂喷射在废钢表面，难以有效切断氯源而降低二恶英的生成。
10.专利文献cn201911140071电炉烟气余热利用方法及系统，该专利使电炉烟气中的可燃组分至少部分地燃烧，得到高温烟气并使烟气中的二噁英类物质分解；将高温烟气送入余热锅炉进行余热回收，然后排放；电炉烟气中co含量约为不大于5%，难以在不需要外能源协助下自持二次燃烧提高烟温至850℃以上而高温分解二恶英；另外，由于烟气中存在氯源和碳源，高温烟气在余热锅炉内经换热降温会二次产生二恶英，造成排放二次污染；再是，该文献未考虑电炉二次烟气的二恶英污染。
11.专利文献cn 201910245549一种治理电炉二噁英的直接蒸发冷却装置，该文献采用绝热烟道兼做烟气通道和燃烧室用，蒸发冷却器兼做急冷塔和沉降室用；该方法存在二次燃烧消耗额外能源，运行费用高；急冷塔烟气流速为3～4m/s，设备占地面积大；同时，急冷塔出口烟温难以控制，易造成喷水量大而影响袋除尘器的除尘效果。
12.专利文献cn 201910757859.x一种垃圾焚烧过程中烟气二噁英减排系统和方法，该专利将吸附剂喷入到耐高温过滤单元入口前烟道中实现二恶英的吸附，吸附剂高温吸附效率低而低温吸附效率高，因此该方法喷射位置有问题不能广泛应用。
13.我国电炉二恶英主要来源一次烟气和二次烟气，一次烟气普遍采用绝热烟道+燃烧沉降室+急冷余热锅炉+袋滤式除尘器的净化方案，而二次烟气普遍采用狗屋+顶部集气罩+袋滤式除尘器的方案，上述方案不能控制二恶英污染问题；采用急冷喷雾塔、二次燃烧、催化剂分解技术因投资高、运行成本高、实施难度大而鲜有工程应用。


技术实现要素：

14.本发明针对现有技术存在不足，提供一种电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统及方法。
15.发明人研究发现炼钢、炼铁产生的灰渣具有很强的碱性，能与烟气中氯源有效结合形成稳定的含氯化合物，从而切断二恶英生成条件；同时，废炭类的炭基材料经造孔改造后可以有效增大孔径、比表面积，从而提高吸附二恶英的能力。
16.本发明的技术解决方案是：一种电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统，包括一次烟气净化系统、二次烟气净化系统，所述一次烟气净化系统包括电炉、绝热烟道、燃烧沉降室、余热锅炉、一次烟气超净袋滤器、烟囱，依次烟道连接；所述二次烟气净化系统包括狗屋、烟气捕集罩、二次烟气超净袋滤器、烟囱，烟气捕集罩设置在狗屋的顶部，烟气捕集罩、二次烟气超净袋滤器、烟囱依次烟道连接；在电炉和绝热烟道之间设置抑制剂喷射系统；一次烟气超净袋滤器和余热锅炉之间设置一次烟气吸附剂喷射系统；烟气捕集罩和超净袋滤器之间设置二次烟气吸附剂喷射系统。
17.根据本发明实施例，所述电炉是吊篮顶部进料电炉、水平进料通廊式废钢预热电炉、顶部进料竖井式废钢预热电炉或者复合型废钢预热式电炉。
18.根据本发明实施例，所述一次烟气超净袋滤器采用垂直顶部进风袋滤器。
19.根据本发明实施例，所述二次烟气超净袋滤器采用预荷电袋滤器。
20.根据本发明实施例，所述抑制剂喷射系统的喷口位于绝热烟道入口烟道，所述一次烟气吸附剂喷射系统的喷口位于一次烟气超净袋滤器入口烟道；二次烟气吸附剂喷射系统的喷口位于二次烟气超净袋滤器入口烟道。
21.一种电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制方法，其步骤是：步骤1：电炉产生一次烟气由电炉本体抽出，经绝热烟道、燃烧沉降室到达余热锅炉，在绝热烟道入口烟道处由抑制剂喷射系统喷入抑制剂结合烟气中的氯源，发生反应后的烟气进入一次烟气超净袋滤器；步骤2：在一次烟气超净袋滤器入口烟道内由一次烟气吸附剂喷射系统喷入吸附剂，吸附剂能吸附烟气中的气态二恶英，同时一次烟气超净袋滤器滤袋表面的粉饼进一步吸附脱除气态二恶英，最终烟气中的抑制剂、吸附剂、飞灰等颗粒物经超净滤袋过滤分离，净化后由烟囱排出；步骤3：电炉二次烟气，由狗屋和顶部的烟气捕集罩进行收集，烟气烟温不大于80℃，烟气经烟气捕集罩及烟道到达二次烟气超净袋滤器，二次烟气吸附剂喷射系统在二次超净袋滤器入口烟道内喷射吸附剂，吸附剂和二次超净袋滤器表面粉饼协同吸附脱除气态
二恶英，最后含二恶英的吸附剂、飞灰的颗粒物经二次超净袋滤器过滤分离，净化后的烟气由烟囱排出。
22.根据本发明实施例，所述抑制剂为炼铁、炼钢产生的碱性飞灰或经碱性溶液改性后的飞灰。
23.根据本发明实施例，所述吸附剂原料为废炭或炭基材料，经过造孔改造后孔径平均值2~20nm，筛选比表面积大于700、粒径95%大于75μm。
24.根据本发明实施例，所述抑制剂喷射系统的抑制剂采用压缩空气输入到烟道中。
25.本发明的有益技术效果是：电炉产生的一次烟气二恶英采用先抑制再协同吸附的工艺进行控制，二次烟气二恶英采用吸附技术末端控制，同时辅以超净袋滤技术，实现了对两种形态二恶英和pm2.5细颗粒物的协同高效控制，解决了传统技术应用局限性大、运行费用高、能耗高等问题，具有简单易行、占地少、去除效率高、投资省、运行成本低的特点，适用于废钢冶炼烧等工业烟气二恶英和细颗粒物高效净化。
附图说明
26.图1是100t传统吊篮电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统图。
27.图2是100t康斯迪电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统图。
28.图3是100t量子迪电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统图。
29.图中：1-电炉，2-狗屋，3-绝热烟道，4-燃烧沉降室，5-余热锅炉，6-一次烟气超净袋滤器，7-烟囱，8-烟气捕集罩，9-二次烟气超净袋滤器，10-抑制剂喷射系统，11-一次烟气吸附剂喷射系统，12-二次烟气吸附剂喷射系统。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步地说明。
31.一种电炉烟气二恶英抑制协同吸附控制系统，包括一次烟气净化系统、二次烟气净化系统，所述一次烟气净化系统包括电炉1、绝热烟道3、燃烧沉降室4、余热锅炉5、一次烟气超净袋滤器6、烟囱7，依次烟道连接；所述二次烟气净化系统包括狗屋2、烟气捕集罩8、二次烟气超净袋滤器9、烟囱7，烟气捕集罩8设置在狗屋2的顶部，烟气捕集罩8、二次烟气超净袋滤器9、烟囱7依次烟道连接；在电炉1和绝热烟道3之间设置抑制剂喷射系统10；一次烟气超净袋滤器6和余热锅炉5之间设置一次烟气吸附剂喷射系统11；烟气捕集罩8和超净袋滤器9之间设置二次烟气吸附剂喷射系统12。
32.所述抑制剂喷射系统10的喷口位于绝热烟道3入口烟道，所述一次烟气吸附剂喷射系统11的喷口位于一次烟气超净袋滤器6入口烟道；二次烟气吸附剂喷射系统12的喷口位于二次烟气超净袋滤器9入口烟道；喷入的吸附剂能有效的吸附烟气中的气态二恶英，将烟气中的二恶英浓度控制在0.1ng-teq/m3。
33.电炉1产生的一次烟气二恶英采用先抑制再协同吸附的工艺进行控制，二次烟气二恶英采用吸附技术末端控制，该工艺简单易行、运行成本低、效果好。
34.一次烟气抑制剂喷射系统11，在烟气降温前喷入抑制剂，用于阻断因烟气降温而导致的二恶英二次生成问题；抑制剂采用压缩空气输入到烟道中，可以短时间与烟气均匀混合。
35.所述的抑制剂优先为炼铁、炼钢产生的碱性飞灰或经碱性溶液改性后的飞灰，带碱性的飞灰能与烟气中的氯源结合从而切断二恶英的二次生成路径。
36.所述的吸附剂采用压缩空气输入到烟道中，可以短时间与烟气均匀混合。
37.吸附剂原料为废炭或炭基材料，经过造孔改造后孔径平均值在2~20nm，筛选比表面积大于700、粒径95%大于75μm的材料，该吸附剂可以高效的吸附大分子二恶英。
38.所述一次烟气超净袋滤器6采用垂直顶部进风袋滤器，作用是垂直进风布置袋滤器场地适应性强、气流分布好、压降运行低，较传统除尘器可缩小20%的体积，钢材用量可至少降低20%以上。
39.所述二次烟气超净袋滤器9采用预荷电袋滤器，其功能是能适应百万级大风量除尘、除尘效率高、运行阻力低。
40.一次烟气超净袋滤器6和二次烟气超净袋滤器9的滤袋优先采用pm2.5超细面层梯度滤料，高效过滤分离抑制剂、含有二恶英的吸附剂和飞灰颗粒物，同时滤袋因过滤pm2.5级别颗粒后其表面形成了一定厚度的粉饼从而能进一步吸附脱除烟气中气态二恶英。
41.所述电炉1是吊篮顶部进料电炉、水平进料通廊式废钢预热电炉、顶部进料竖井式废钢预热电炉或者复合型废钢预热式电炉；抑制协同吸附工艺能适应不同形式电炉排放的一次烟气、二次烟气中产生二恶英污染控制问题。
42.如图1，以100t吊篮电炉为例，废钢经吊篮钢包从电炉1顶部送入电炉1内，电炉1冶炼产生的一次烟气经第四孔抽出，一次烟气温度高达1000~1200℃，烟气经绝热烟道3到达燃烧沉降室4，颗粒较大的炼钢粉尘经沉降室后去除，然后烟气进入余热锅炉5，烟气温度由1000℃经换热后降低到200℃，余热锅炉产生的蒸汽可供发电。
43.如图2所示，以100t康斯迪电炉为例，废钢经传输带运送至康斯迪电炉的预热通廊，在预热通廊内，废钢被电炉1冶炼产生的高温烟气预热，预热后废钢温度可达500℃，预热后的废钢通过传输带进入电炉1内进行冶炼；电炉1冶炼产生的一次烟气经预热通廊抽出，一次烟气温度高达1000~1200℃，烟气经绝热烟道3到达燃烧沉降室4，颗粒较大的炼钢粉尘经沉降室后去除，然后烟气进入余热锅炉5，烟气温度由1000℃经换热后降低到200℃，余热锅炉5产生的蒸汽可供发电。
44.如图3所示，以100t量子电炉为例，废钢经提升机运送至量子电炉顶部的竖井内，高温烟气经抽风机输入到竖井内预热废钢，废钢温度可达到600℃，预热后的废钢垂直下落到电炉1内进行冶炼；电炉1冶炼产生的一次烟气经两侧绝热烟道3抽出，一次烟气温度约为600℃，烟气经绝热烟道3到达燃烧沉降室4，颗粒较大的炼钢粉尘经沉降室后去除，然后烟气进入余热锅炉5，烟气温度由600℃经换热后降低到200℃，余热锅炉5产生的蒸汽可供发电。
45.如图1、图2、图3，抑制剂喷射系统,10在绝热烟道3处喷入抑制剂，抑制剂与烟气中的氯源形成稳定的氯化物从而有效的切断二恶英在余热锅炉内的二次合成；然后烟气进入垂直顶部进风袋滤器，在袋滤器入口烟道内喷射吸附剂，吸附剂能吸附烟气中的气态二恶英，同时袋滤器滤袋表面的粉饼对气态二恶英进一步吸附脱除，最终烟气中的抑制剂、吸附剂、飞灰经超净滤袋过滤分离，实现了对一次烟气二恶英的抑制、吸附协同高效控制，此时一次烟气污染物颗粒物排放浓度小于5mg/nm3，二恶英排放浓度小于0.1ng—teq/m3。
46.如图1、图2、图3，电炉1在吹氧阶段会产生爆发性的二次烟气，该烟气一般由加废
钢口、电炉缝隙、电炉出钢口、电极缝隙等位置泄露到环境中，由狗屋2和顶部的烟气捕集罩8进行收集，二次烟气烟温一般不大于80℃，烟气经烟气捕集罩8及烟道到达预荷电袋滤器，在袋滤器入口烟道内喷射吸附剂，吸附剂和袋滤器表面粉饼协同吸附脱除气态二恶英，最后富含二恶英的吸附剂、飞灰经超净滤袋过滤分离，此时二次烟气污染物颗粒物排放浓度小于5mg/nm3，二恶英排放浓度小于0.1ng—teq/m3。
47.以上实施方案描述仅为本发明的优选实施方案，但本发明并不限于上述方案中的具体实施细节，凡是在本发明的思想和原则内所作的任何修改、替换，均属本发明的保护范畴。