CN112642275A - 有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法 - Google Patents
有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于烟气脱硝技术领域，本发明涉及有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法，具体步骤为：有机废弃物进行热解气化，得到活性炭和热解气；热解气通入烧结炉内，作为还原气参与燃烧和还原反应；烧结炉内的烟气在活性炭为载体的条件下，进行脱硝处理。采用固体有机废弃物热解气作为脱硝过程的还原气，热解气中的还原性气体替代或部分替代常用的氨基还原气，减少氨气泄露、氨逃逸等问题，在钢铁厂烧结过程进行“过程控制”，同时热解气化炉产生的活性炭作为烧结烟气脱硝催化剂载体，综合脱硝成本显著降低。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
钢铁公司烧结厂铁矿石在烧结生产过程中，烧结烟气含有多种大气污染物，主要包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等有毒有害物质，严重影响自然生态环境。
目前，通过现有高效的脱硫技术和脱硫设施，烧结过程二氧化硫的排放已逐渐得到控制；针对烟气脱硝，电力***广泛采用的烟气脱硝技术因烧结烟气温度不匹配而无法直接应用于烧结烟气脱硝，为满足烧结烟气脱硝催化剂的活性，目前普遍采用烟道气加热调质，将烧结烟气由180-220℃提高至300-350℃，提高温度后的烧结烟气满足低温脱硝催化剂活性，实现高效率脱硝。由此可见，烟气再加热、调质工艺能源消耗量大；同时，该工艺用氨作还原剂脱硝引发氨逃逸导致生成臭氧，对生态环境破坏严重。
显然，“末端治理”不是解决环境污染的最佳选择，“源头削减——过程控制——末端治理”三方面协同控制烧结过程污染物的产生和排放是最优策略。烧结过程源头控制一般采用含氮量较低的焦粉作为燃料，但选煤难度较大，成本较高，若采用生物质燃料，烧结机内占位问题难解决。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***和方法。采用有机固体废弃物热解气作为脱硝过程的还原气，热解气中的还原性气体替代或部分替代常用的氨基还原气，减少氨气泄露、氨逃逸等问题，在钢铁厂烧结过程进行“过程控制”，同时热解气化炉产生的活性炭作为烧结烟气脱硝催化剂载体，综合脱硝成本显著降低，此外，热解气热值较高，可为烧结过程提供热量，减少含氮燃料的使用比例，在源头上削减了NOx的排放，同时有机废弃物实现资源最优化利用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，具体步骤为：
有机废弃物进行热解气化，得到活性炭和热解气；
热解气通入烧结炉内，作为还原气参与燃烧和还原反应；
烧结炉内的烟气在烟道内以活性炭为载体的催化条件下，进行脱硝处理。
有机废弃物的热解过程，产生还原性气体，并且得到多孔的活性炭，还原性气体通入烧结炉内，还原NOx气体，从源头上减少烧结炉中产生的NOx。
解决了烧结烟气温度较低，脱硝效率较低的问题。从烧结机产生烟气的过程中，减少烟气中的NOx气体含量，然后还原性气体能够使燃烧产生的大部分NOx气体还原为N2和H2O气体，极大减少了烧结烟气中NOx的含量，并且提高了烧结炉产生的烟气的温度，有利于提高脱硝装置的脱硝效率。
在脱硝装置内，利用热解过程中产生的多孔活性炭作为载体，对烟气中的剩余NOx气体进行催化脱除。
在本发明的一些实施方式中，有机废弃物进行热解的温度750-850℃，空燃比0.25-0.35。含氧量极低，接近于零。热解气化过程控制一定的空燃比，保持特定的温度、含氧量，实现气炭联产，可调节活性炭产量，使所得热解气主要成分为还原性气体(CO、H2、CH4等)。
在本发明的一些实施方式中，有机废弃物为有机固体废弃物，具体为农业废弃物、木质素、木材类、竹类等。
在本发明的一些实施方式中，热解气的主要成分为CO、H2、CH4等。通过有机固体废弃物的热解过程，产生了具有还原性的气体。
在本发明的一些实施方式中，热解气通入烧结炉之前进行除尘净化处理。去除灰尘颗粒和部分焦油。
在本发明的一些实施方式中，在烧结炉内，铁矿粉和熔剂、燃料混合燃烧，产生烟气，热解气与烟气中的NOx反应。铁粉矿，熔剂(石灰石、生石灰、消石灰、白云石和菱镁石等)和燃料(焦粉和无烟煤)等，按要求比例配合，平铺在烧结台车上，经点火抽风烧结成块，烧结过程可以分为：干燥去水、烧结料预热、燃料燃烧、高温固结和冷却等阶段。在燃烧层中使固体燃料燃烧，放出热量，获得高温。热解气与高浓度NOx充分接触，完成化学反应使部分NOx还原为N2和H2O气体，实现烧结过程脱硝，属“过程控制”方法减少NOx排放。还原性可燃气体参与燃烧，贡献大量热能，可减少含氮燃料的使用比例，属“源头削减”方法减少NOx排放，不影响主烧结工艺和烧结品质。
在本发明的一些实施方式中，烧结炉内反应的温度为1250～1500℃。
在本发明的一些实施方式中，烧结炉产生的烟气在脱硝之前先进行除尘处理。除去烟气中的灰尘颗粒。
第二方面，有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***，包括依次通过气体管道连接的热解气化炉、第一除尘器、烧结炉、脱硝装置，热解气化炉产生的活性炭送入脱硝装置。
解决了选煤难度大，成本较高，采用生物质燃料，烧结机内占位的问题。设置热解气化炉，有机固体废弃物经过热解后得到多孔活性炭，然后产生还原气，进入到烧结炉内，还原性气体燃烧产生大量的热量，有利于提高烧结炉内的温度。
热解气送入到烧结炉内参与燃烧还原反应，脱硝装置中利用热解气化炉产生的活性炭为载体，进行烧结炉内的烟气的脱硝，在烧结炉内热解气与烟气的NOx反应，使烧结炉内的烟气中减少NOx的排放。脱硝装置中使用活性炭作为载体进行催化，提高了脱硝的效率。
在本发明的一些实施方式中，还包括第二除尘器，第二除尘器位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上。
在本发明的一些实施方式中，还包括烟囱，脱硝装置与烟囱连接。
在本发明的一些实施方式中，还包括第一风机、第二风机、第三风机，第一风机位于第一除尘器与烧结炉连接的管路上，第二风机位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上，第三风机位于脱硝装置与烟囱的连接管路上。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
1、本发明采用“源头削减——过程控制——末端治理”策略来控制钢铁厂烧结工段NOx的产生，降低烧结烟气脱硝处理成本；
2、本发明还原性气体在烧结过程对NOx进行还原，减少氨基还原剂的使用，因此可显著减少氨气泄露、氨逃逸等问题；
3、本发明烧结机内接入还原性可燃气体，减少含氮燃料的使用比例，采用“源头削减”方法减少NOx排放，不影响烧结原料配比，不影响主烧结工艺和烧结品质；
4、本发明热解气化炉生产的活性炭原位利用，作为低温脱硝催化剂的载体，实现高效脱硝，提高“末端治理”脱硝效率，减少烧结过程有毒有害气体排放；
5、本发明对有机固体废弃物多级利用，实现有机固体废弃物热解协同非选择性脱硝一体化，工艺简单，设备成本低
6、本发明烧结机后的烟气中脱硝可采用现有的SCR低温脱硝工艺，烧结机内的热解气还原脱硝可减少约35-40％NOx的生成，本发明“源头削减——过程控制”脱硝工艺减少NOx的生成，后续的活性炭载体脱硝催化剂对“末端治理”有进一步的增效作用；
7、本发明也可以用于大型燃煤锅炉，但其“不占位”优点在烧结工艺中最突出，烧结原料有严格控制，同时因为烧结烟气量大、NOx的产生比重高，脱硝成本高，本发明应用于烧结厂NOx的“源头削减——过程控制——末端治理”，对钢铁厂烧结过程脱硝有效性最显著。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***结构图；
其中，1、热解气化炉，2、袋式除尘器，3、第一风机，4、烧结机，5、热解气入管，6、电除尘器，7、第二风机Ⅰ，8、SCR反应器，9、第三风机，10、烟囱，11、热解活性炭。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明
实施例1
有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***，包括依次通过气体管道连接的热解气化炉、第一除尘器、烧结炉、脱硝装置，热解气化炉产生的活性炭送入脱硝装置。
烧结炉的热解气入口通入烧结炉的中后段，烧结炉的中后段内产生了大量的NOx气体，并且在钢铁厂的烧结机内，物料车在烧结机的前端点燃后渐次后移，从前端移至后端的过程中完成烧结，所以在中后段中，烧结机内的燃烧反应比较集中，并且产生的NOx气体较多，所以有助于热解气充分的参与烧结炉内的反应，充分的减少烟气中NOx气体含量。
有机固体废弃物在热解气化炉内进行热解后产生了热解气和多孔的活性炭，热解气经过第一除尘器除尘后，进入到烧结炉中参与反应，然后烧结炉产生的烟气进入到脱硝装置中进行脱硝，第一除尘器可以为袋式除尘器。
还包括第二除尘器，第二除尘器位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上。第二除尘器可以为电除尘器，烧结炉产生的烟气进行电除尘器除去灰尘。
还包括烟囱，脱硝装置与烟囱连接。脱硝装置可以为SCR脱硝一体化装置，脱硝装置内，低温脱硝催化剂以活性炭为载体，对烟气进行催化反应脱硝。然后将烟气经烟囱进行排放。
还包括第一风机、第二风机、第三风机，第一风机位于第一除尘器与烧结炉连接的管路上，第二风机位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上，第三风机位于脱硝装置与烟囱的连接管路上。第一风机、第二风机、第三风机对气体提供动力。
实施例2
在实施例1的脱硝一体化***的基础上，进行有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，有机废固体弃物在热解炉气化1内热解气化，热解气化过程控制一定的空燃比0.25-0.35，热解的温度800℃。实现气炭联产，可调节活性炭产量，所得热解气(CO、H2、CH4等)经过袋式除尘净化装置2，滤掉95％以上的灰尘颗粒与部分焦油，然后通过管路***由第一风机3加压送入烧结机4内，通过热解气入管5进入烧结机4的中后端，与高浓度NOx充分接触，烧结炉内的反应条件1350℃。完成化学反应使部分NOx还原为N2和H2O气体，实现烧结过程脱硝，属“过程控制”方法减少NOx排放。还原性可燃气体参与燃烧，贡献大量热能，可减少含氮燃料的使用比例，属“源头削减”方法减少NOx排放，不影响主烧结工艺和烧结品质；烧结烟气经电除尘6除去灰尘颗粒后，由第二风机7送入脱硝反应器8内，热解气化炉1所产生的热解活性炭11原位转化为低温脱硝催化剂载体，用于烧结尾部烟气脱硝反应器8内烟气脱硝流程，属于“末端治理”方法减少NOx排放，脱硝完成后，洁净烟气由第三风机9加压送入烟囱10高空排放，完成烧结脱硝后排放。
本发明提供了一种固体有机废弃物热解气协同选择性非催化脱硝一体化技术与***，集成“源头削减”、“过程控制”和“末端治理”全流程协同降低污染物排放的工艺，***结构简单，设备加工成本低、节能效果显著，用于烧结厂脱硝成本降低约35-40％，并实现了有机固体废弃物资源的最优化利用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：具体步骤为：
有机废弃物进行热解气化，得到活性炭和热解气；
热解气通入烧结炉内，作为还原气参与燃烧和还原反应；
烧结炉内的烟气在活性炭为载体的条件下，进行脱硝处理。
2.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：有机废弃物进行热解的温度750-850℃，空燃比0.25-0.35。
3.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：有机废弃物为有机固体废弃物，具体为农业废弃物、木质素、木材类、竹类。
4.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：热解气的主要成分为CO、H2、CH4。
5.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：热解气通入烧结炉之前进行除尘净化处理。
6.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：烧结炉内反应的温度为1250～1500℃。
7.如权利要求1所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化方法，其特征在于：烧结炉产生的烟气在脱硝之前先进行除尘处理。
8.有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***，其特征在于：包括依次通过气体管道连接的热解气化炉、第一除尘器、烧结炉、脱硝装置，热解气化炉产生的活性炭送入脱硝装置。
9.如权利要求8所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***，其特征在于：还包括第二除尘器，第二除尘器位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上；
或，还包括烟囱，脱硝装置与烟囱连接。
10.如权利要求8所述的有机废弃物热解气化燃烧协同烧结脱硝一体化***，其特征在于：还包括第一风机、第二风机、第三风机，第一风机位于第一除尘器与烧结炉连接的管路上，第二风机位于烧结炉与脱硝装置连接的管路上，第三风机位于脱硝装置与烟囱的连接管路上。
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