烟气净化处理方法与流程

本发明涉及烟气处理的技术领域，具体而言，烟气净化处理方法。

背景技术：

矿热炉一般分为三种炉型，第一种是全封闭型，第二种是半开式型，第三种是敞口型。全封闭型矿热炉烟气产生量少，但是由于铁合金及工业硅冶炼料面温度高易结壳，必须进行捣炉操作，改善透气条件，使还原过程产生的一氧化碳气体能顺利排出，所以，采用全封闭型矿热炉时所需矿热炉的结构复杂，投入的设备成本非常高，目前，国内少有铁合金及工业硅全封闭矿热炉的成功案例，我国极少数5000KVA以下的小矿热炉仍采用敞口型矿热炉，而绝大多数大中型矿热炉采用半开式矿热炉。半开式矿热炉的主要特点是矿热炉产生的煤气在炉口直接燃烧，排放的煤气变成了烟气。

现有半开式矿热炉对烟气净化处理较为简单，通常工艺为：半开式矿热炉高温烟气由收尘罩进行收集，烟气经配风控温后达到除尘器(布袋除尘器或电除尘器)可接受的温度后进入除尘器，经除尘器除尘后的烟气进行碱液吸收，脱硫后烟气直接进行排放。该技术工艺路径存在主要问题如下：

(1)半开式矿热炉因生产工艺将在矿热炉炉口产生大量的氮氧化合物，而前述工艺烟气未进行脱硝处理，造成大量的氮氧化合物排放进入大气，造成环境污染。

(2)为满足除尘器对进气温度的要求，常采用配风方式进行温度控制，烟气热量未得到有效回收利用。

(3)除尘器过滤精度较难满足更加严格的粉尘排放要求。

(4)除尘后烟气采用碱液吸收，脱硫效率低且产生较大的污水需进行处理。

(5)烟气碱液吸收后直接排放易产生可视白烟，造成视觉污染，通常还需进行脱白处理。

除铁合金、工业硅矿热炉外，其它矿热炉均需采用全封闭式矿热炉。现有全封闭式矿热炉烟气处理中虽然也有许多脱硫脱硝一体化工艺，但是却不能直接用于半开式矿热炉，这是由于半开式矿热炉的炉门敞开而混入大量的冷空气，因此半开式矿热炉的烟气量基本是全封闭矿热炉煤气量的10-15倍左右；例如，半开式矿热炉生产一吨锰硅合金产生的烟气量为24000-27000立方米，半开式矿热炉生产一吨高碳锰铁产生的烟气量为28000-36000立方米，半开式矿热炉生产一吨高碳铬铁产生的烟气量为26000-30000立方米，半开式矿热炉生产一吨硅铁产生的烟气量为44000-50000立方米，而当成功采用全封闭式矿热炉时产生的烟气量约为3000立方米左右；由于烟气量巨大且热量高，现有的工艺的烟气处理效率难以满足需求，因此必须设置独有的烟气处理工艺。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法，以解决现有工艺设备处理半开式矿热炉烟气存在的处理不彻底的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烟气净化处理设备。该烟气净化处理设备包括：

脱硫单元，所述脱硫单元利用固体和/或液体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；

除尘单元，所述除尘单元利用气固分离部件对已脱硫烟气进行气固分离处理形成已除尘烟气；以及

脱硝单元，所述脱硝单元利用脱硝还原剂与已除尘烟气混合并在有或没有催化剂催化的条件下反应脱硝形成已脱硝烟气；

其中，在由所述脱硫单元、除尘单元和脱硝单元依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度≥已脱硝烟气的温度。

烟气在取气后即进行高温酸碱化学反应，因反应温度高，因此转化率高，单位时间烟气处理量得到提升；化学反应后的烟气的腐蚀性和温度大幅度降低，对后续设备是一种保护；已脱硫烟气的温度仍高于布袋除尘器的使用温度，采用布袋除尘器除尘需要先进行配风降温，否则容易出现糊袋现象，因此本发明采用能承受高温的除尘单元对已脱硫烟气直接进行除尘净化，可以有效节约工序；部份被除尘单元的气固分离部件拦截的脱硫剂可以与烟气中未完全脱队的酸性物质进一步反应，实现深度脱硫。当采用脱硝催化剂进行脱硝时，经除尘单元获得的高温无尘烟气不仅不会使脱硝催化剂产生堵塞、中毒等问题，而且可以确保脱硝催化剂在脱硝适宜温度范围内发挥最大的脱硝催化效率；可见，本发明根据烟气取气后的温度变化趋势，设定特定的单元顺序，使单元温度与烟气的温度相匹配以发挥最大的净化效果，通过各个关节协同作用，实现深度脱硫除尘一体化。本发明的烟气净化处理设备非常适合于处理半开式矿热炉的烟气，当然也能适用于全封闭型狂热炉的烟气处理。

进一步地，还包括对已除尘烟气或已脱硝烟气的温度进行检测的第一检测器；并且/或者，还包括对已脱硫烟气或已除尘烟气的含硫量进行检测的第二检测器；并且/或者，还包括对已脱硝烟气的氮氧化合物含量进行检测的第三检测器。由此，通过检测结果来适应性调节各个单元的参数，确保烟气净化效果。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了另一种烟气净化处理设备。该烟气净化处理设备包括：

脱硫单元，所述脱硫单元利用固体和/或液体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；

除尘单元，所述除尘单元利用气固分离部件对已脱硫烟气进行气固分离处理形成已除尘烟气；

其中，在由所述脱硫单元和除尘单元依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度。

进一步地，包括余热回收单元，所述余热回收单元设置在所述烟气净化处理流路的输出端；并且，所述烟气净化处理流路中未设置烟气余热回收设施。经脱硫、除尘、脱硝后的高温烟气进行余热回收，回收热效率高，不存在余热回收设备腐蚀等问题；可见，各个关节按照特定的顺序协同作用，与传统的半开式矿热炉烟气处理设备相比，单位时间的烟气处理量显著提升。

进一步地，所述余热回收单元采用余热锅炉和/或列管换热器；并且/或者，所述余热回收单元是一种将烟气净化处理流路输出的烟气降温至80℃-100℃的余热回收单元；并且/或者，还包括对余热回收单元余热回收后的烟气进行排放的烟气排放单元。将烟气温度降至80-100℃可以确保较高的热量回收量、较快的回收速度以及不产生白烟。经余热回收后的烟气达到了排放标准，可以直接从烟气排放单元排放。

进一步地所述除尘单元采用对已脱硫烟气中的固体颗粒物进行机械拦截而实现气固分离的滤芯为气固分离部件；并且/或者，所述除尘单元采用可将已除尘烟气中的固体颗粒物含量控制在20mg/Nm³以下、优选10mg/Nm³以下、更优选5mg/Nm³以下的金属滤芯或陶瓷滤芯。由此，满足含尘量排放要求。

进一步地，用于对半开式矿热炉炉顶收尘罩吸收的烟气的净化处理；并且/或者，所述待净化处理烟气的平均温度≥250℃，优选是300℃-600℃，更优选是450℃-550℃。由此，各个单元可以在适宜的烟气温度下对烟气进行高效净化，无需额外升温或降温。

进一步地，所述脱硫单元是一种能够在控制下使该脱硫单元供给的部分固体和/或液体颗粒状脱硫剂过量而被已脱硫烟气带入除尘单元的脱硫单元。由此，确保在除尘单元的气固分离部件表面形成脱硫剂滤饼层，实现对烟气的深度脱硫。

进一步地，还包括将所述固体颗粒状脱硫剂溶解为吸收剂的溶解单元以及将所述吸收剂雾化为液体颗粒状脱硫剂并喷入所述脱硫单元的雾化单元。通过雾化的方式，可以使脱硫剂非常均匀地分布于烟气中从而快速发生化学反应，而且雾化液滴中的水分在高温下被迅速蒸干，可以使得烟气温度随之降低，而且反应产物及未被利用的脱硫剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出脱硫单元。

进一步地，还包括将所述除尘单元所拦截的颗粒物重新输入所述脱硫单元中的输灰单元；并且/或者，还包括为待净化处理烟气的逐级流动提供动力的烟气吸引单元。由此，部份被除尘单元的气固分离部件拦截的脱硫剂可以重新进入脱硫单元中参与脱硫反应，显著降低脱硫成本。烟气吸引单元可以给烟气的流动提供牵引力，提升烟气处理速度。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种烟气净化处理方法。该烟气净化处理方法包括：

通过脱硫单元对待净化处理烟气进行处理，所述脱硫单元利用固体和/或液体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；

通过除尘单元对已脱硫烟气进行处理，所述除尘单元利用气固分离部件对已脱硫烟气进行气固分离处理形成已除尘烟气；以及

通过脱硝单元对已除尘烟气进行处理，所述脱硝单元利用脱硝还原剂与已除尘烟气混合并在有或没有催化剂催化的条件下反应脱硝形成已脱硝烟气；

其中，在由所述脱硫单元、除尘单元和脱硝单元依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度≥已脱硝烟气的温度。

进一步地，包括以下控制步骤：

a)对已除尘烟气或已脱硝烟气的温度进行第一检测，并根据第一检测结果判断已除尘烟气的温度是否属于设定的脱硝适宜温度，是则进入步骤c)，否则进入步骤b)；

b)根据第一检测结果对脱硫单元的烟气处理流量进行调节：当第一检测结果高于设定的脱硝适宜温度时令烟气处理流量降低，当低于设定的脱硝适宜温度时令烟气处理流量升高；

c)对已脱硫烟气或已除尘烟气的含硫量进行第二检测，并根据第二检测结果判断脱硫后的硫含量是否达标，是则进入步骤e)，否则进入步骤d)；

d)按设定方式增加脱硫单元对所述固体和/或液体颗粒状脱硫剂的供给量，然后重新回到步骤c)；

e)按设定周期重复步骤a)。

进一步地，所述脱硝单元利用脱硝还原剂与已除尘烟气混合并在有SCR催化剂催化的条件下反应脱硝形成已脱硝烟气，此时，SCR催化剂为钒钨钛系催化剂，脱硝适宜温度为350-390℃；并且/或者，还包括对已脱硝烟气的氮氧化合物含量进行第三检测，并根据第三检测结果判断氮氧化合物是否达标，若达标，则维持现有脱硝单元状态，若未达标，则按设定方式增加脱硝单元对SCR催化剂和/或脱硝还原剂的供给量。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了另一种烟气净化处理方法。该烟气净化处理方法包括：

通过脱硫单元对待净化处理烟气进行处理，所述脱硫单元利用固体和/或液体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；

通过除尘单元对已脱硫烟气进行处理，所述除尘单元利用气固分离部件对已脱硫烟气进行气固分离处理形成已除尘烟气；

其中，在由所述脱硫单元和除尘单元依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度。

进一步地，使该脱硫单元供给的部分固体和/或液体颗粒状脱硫剂过量而被已脱硫烟气带入除尘单元；并且/或者，当脱硫单元供给液体颗粒状脱硫剂时，所述烟气净化处理流路中的温度能够使液体颗粒状脱硫剂在通过除尘单元的气固分离部件之前转变为固体颗粒状脱硫剂；并且/或者，所述液体颗粒状脱硫剂由所述固体颗粒状脱硫剂经溶解、雾化后得到。

进一步地，用于对半开式矿热炉炉顶收尘罩吸收的烟气的净化处理；并且/或者，所述待净化处理烟气的平均温度≥250℃，优选是300℃-600℃，更优选是450℃-550℃。

进一步地，还包括采用余热回收单元回收所述烟气净化处理流路输出端的烟气热量；并且，所述烟气净化处理流路中未设置烟气余热回收设施。

进一步地，所述余热回收单元采用余热锅炉和/或列管换热器；并且/或者，所述余热回收单元是一种将烟气净化处理流路输出的烟气降温至80℃-100℃的余热回收单元；并且/或者，还包括烟气排放单元对余热回收单元余热回收后的烟气进行排放。

进一步地，所述除尘单元采用对已脱硫烟气中的固体颗粒物进行机械拦截而实现气固分离的滤芯为气固分离部件；并且/或者，所述除尘单元采用可将已除尘烟气中的固体颗粒物含量控制在20mg/Nm³以下、优选10mg/Nm³以下、更优选5mg/Nm³以下的金属滤芯或陶瓷滤芯。

进一步地，还包括通过输灰单元将所述除尘单元所拦截的颗粒物重新输入所述脱硫单元中；并且/或者，还包括采用烟气吸引单元为待净化处理烟气的逐级流动提供动力。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1的烟气净化处理设备的示意图。

图2为本发明实施例2的烟气净化处理设备的示意图。

图3为本发明实施例3的烟气净化处理设备的示意图。

图4为本发明实施例4的烟气净化处理设备的示意图。

图5为本发明实施例5的烟气净化处理设备的示意图。

图6为本发明实施例6的烟气净化处理设备的示意图。

上述附图中的有关标记为：

100：半开式矿热炉；

101：脱硫单元；

102：除尘单元；

103：脱硝单元；

104：余热回收单元；

106：收尘罩；

107：输灰单元；

108：烟气吸引单元；

109：烟气排放单元；

110：送料单元；

111：溶解单元；

112：雾化单元；

113：第一检测器；

114：第二检测器；

115：第三检测器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例1

图1为本发明实施例1的烟气净化处理设备的示意图。如图1所示，该烟气净化处理设备包括：

收尘罩106，用于对半开式矿热炉100炉顶的烟气进行收集以获得待净化处理烟气，所述待净化处理烟气的平均温度为450℃-550℃；

脱硫单元101，所述脱硫单元101利用固体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气，并在控制下使该脱硫单元101供给的部分固体颗粒状脱硫剂过量而被已脱硫烟气带入除尘单元102；所述固体颗粒状脱硫剂为生石灰；

除尘单元102，所述除尘单元102采用对已脱硫烟气中的固体颗粒物进行机械拦截而将已除尘烟气中的固体颗粒物含量控制在10mg/Nm³以下的金属滤芯为气固分离部件；

其中，在由所述脱硫单元101和除尘单元102依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度；

余热回收单元104，所述余热回收单元104设置在所述烟气净化处理流路的输出端，采用将烟气净化处理流路输出的烟气降温至80℃-100℃的余热锅炉；

烟气吸引单元108，采用给所述待净化处理烟气的逐级流动提供动力的引风机；

烟气排放单元109，采用将余热回收后的烟气排放的烟囱；

送料单元110，输送所述固体颗粒状脱硫剂。

第二检测器114，设于除尘单元102输入端，用于对已脱硫烟气的含硫量进行检测；

采用该烟气净化处理设备的烟气净化处理方法包括：

通过脱硫单元101对待净化处理烟气进行处理，所述脱硫单元101利用固体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；

通过除尘单元102对已脱硫烟气进行处理，所述除尘单元102利用气固分离部件对已脱硫烟气进行气固分离处理形成已除尘烟气；

控制步骤包括：

采用第二检测器114对已脱硫烟气的含硫量进行检测，并根据检测结果判断已脱硫烟气的硫含量是否达标，如达标，则维持现有脱硫单元101状态，若不达标，则按设定方式增加脱硫单元101对所述固体颗粒状脱硫剂的供给量；所述硫含量指标为≤30mg/m³。

实施例2

与实施例1相比，本实施例的烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法具有以下区别：如图2所示，还包括：

溶解单元111，将所述送料单元110输送的固体颗粒状脱硫剂溶解为吸收剂；

雾化单元112，将所述吸收剂雾化为液体颗粒状脱硫剂并喷入所述脱硫单元101，所述脱硫单元101利用液体颗粒状脱硫剂与待净化处理烟气混合并反应脱硫形成已脱硫烟气；所述液体颗粒状脱硫剂为生石灰水浆；

在烟气净化处理流路的烟气温度下，部分未参与反应而被已脱硫烟气携带的液体颗粒状脱硫剂在通过除尘单元102的气固分离部件之前转变为固体颗粒状脱硫剂。

所述第二检测器114设于除尘单元102输出端，用于对已除尘烟气的含硫量进行检测，可以避免含尘量对检测结果产生影响。采用第二检测器114对已除尘烟气的含硫量进行检测，并根据检测结果判断已除尘烟气的硫含量是否达标，如达标，则维持现有脱硫单元101状态，若不达标，则按设定方式增加脱硫单元101对所述液体颗粒状脱硫剂的供给量。

实施例3

与实施例2相比，本实施例的烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法具有以下区别：如图3所示，还包括：

脱硝单元103，所述脱硝单元103利用脱硝还原剂与已除尘烟气混合并在SCR催化剂催化的条件下反应脱硝形成已脱硝烟气；SCR催化剂为选择性催化还原脱硝催化剂，具体采用钒钨钛系催化剂；

其中，在由所述脱硫单元101、除尘单元102和脱硝单元103依次连接所形成的烟气净化处理流路中，所述待净化处理烟气的温度≥已脱硫烟气的温度≥已除尘烟气的温度≥已脱硝烟气的温度。

第一检测器113，设于除尘单元102输出端，用于对已除尘烟气的温度进行检测；

烟气净化处理方法还包括通过脱硝单元对已除尘烟气进行处理，所述脱硝单元利用脱硝还原剂与已除尘烟气混合并在有或没有催化剂催化的条件下反应脱硝形成已脱硝烟气。

控制步骤如下：

a)对已除尘烟气的温度进行第一检测，并根据第一检测结果判断已除尘烟气的温度是否属于设定的脱硝适宜温度，是则进入步骤c),否则进入步骤b)；

b)根据第一检测结果对脱硫单元101的烟气处理流量进行调节：当第一检测结果高于设定的脱硝适宜温度时令烟气处理流量降低，当低于设定的脱硝适宜温度时令烟气处理流量升高；

c)对已除尘烟气的含硫量进行第二检测，并根据第二检测结果判断已除尘烟气的硫含量是否达标，是则进入步骤e)，否则进入步骤d)；

d)按设定方式增加脱硫单元101对所述液体颗粒状脱硫剂的供给量，然后重新回到步骤c)；

e)按设定周期重复步骤a)。

所述脱硝适宜温度为350-390℃，所述硫含量指标为≤30mg/m³。

实施例4

与实施例3相比，本实施例的烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法具有以下区别：如图4所示，还包括：

第三检测器115，设于脱硝单元103输出端，用于对已脱硝烟气的氮氧化合物含量进行检测；

烟气净化处理方法的控制步骤还包括采用第三检测器115对已脱硝烟气的氮氧化合物含量进行第三检测，并根据第三检测结果判断氮氧化合物是否达标，若达标，则维持现有脱硝单元103状态，若未达标，则按设定方式增加脱硝单元103对SCR催化剂的供给量；所述氮氧化合物指标为≤30mg/m³。该步骤与实施例3的步骤a)-e)相互独立，可以同时进行或分开进行。

实施例5

与实施例4相比，本实施例的烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法具有以下区别：如图5所示，所述第一检测器113设于脱硝单元103输出端，用于对已脱硝烟气的温度进行检测，若已脱硝烟气温度不达标，则说明已除尘烟气的温度不属于设定的脱硝适宜温度。

实施例6

与实施例4相比，本实施例的烟气净化处理设备以及烟气净化处理方法具有以下区别：如图6所示：还包括将所述除尘单元102所拦截的颗粒物重新输入所述脱硫单元101中的输灰单元107。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。