CN113318592A - 一种窑炉烟气治理装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业窑炉废气处理技术领域，具体涉及到一种窑炉烟气治理装置及其方法。本申请的窑炉烟气治理装置，包括窑炉、预除尘装置、换热器、SCR反应器、除尘脱硫消白塔，窑炉出口通过烟气管道与预除尘装置入口相连通；换热器包括冷气流侧和热气流侧，换热器的冷气流侧进口通过连通管道与预除尘装置出口相连通，换热器的冷气流侧出口通过连通管道与SCR反应器入口相连通，换热器的热气流侧进口与SCR反应器出口相连通，换热器的热气流侧出口通过连通管道与脱硫除尘消白塔相连通，实现除尘、脱硫、脱硝一体化处理，其除尘、脱硫、脱硝效率可达95％以上。本发明工艺简单，烟气中热量利用合理，成本低，占地面积少，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及工业窑炉废气处理技术领域，具体涉及到一种窑炉烟气治理装置及其方法。
背景技术
中档镁窑内菱镁石和焦炭装入竖窑中加热800℃-1000℃产生轻烧氧化镁，然后粉碎至200-250目，压制成球，再经高温加热到1800℃后，生成重烧氧化镁。因此，镁窑的污染物有煅烧过程中的烟尘和粉尘，煤或焦炭中硫燃烧生成的SO2，菱镁石分解产生的CO2和燃料燃烧产生的CO2、CO和NOX等，其中上述污染物中以烟尘和粉尘为主，SO2和NOX为辅，排污系数约为 1t镁产品产生粉尘32kg。因此，在镁砂生产过程中排出大量的含有MgO粉尘和SO2、NOX的粉尘，造成严重的环境污染，不仅污染了大气环境，同时使大气能见度降低，对生物影响也很大，使整个生态环境质量下降。
而目前电厂除尘脱硫脱硝技术虽都比较成熟，如现有的脱硫技术：脱硫工艺根据脱硫剂形态分为干法、半干法及湿法。干法和半干法具有投资低、能耗低的特点，在中小型燃煤锅炉领域占据一定的市场份额，但其脱硫效率通常不高于90％，湿法脱硫可以达到95％以上的脱硫效率，将是今后我国脱硫工艺技术发展的主要方向。根据脱硫剂的性质，湿法可分为石灰石/石膏法、海水法、氨法、双碱法、镁法、有机胺法等。
现有的脱硝技术：目前NOX脱除主要有两类：一类是通过改进燃烧技术控制氮氧化物的生成，效率在30％-50％左右，此法效率低，并且容易造成炉内管道结渣；第二类方法是欧美、日本等国家广泛应用的选择性催化还原脱硝技术(SCR)，脱硝效率一般在50％-90％左右，该法催化反应需要在烟气的高温段进行，反应温度在320℃-400℃，但在高温段烟气未经除尘，烟气中粉尘较多，易引起反应器间烟道的堵塞、磨碎，粉煤灰中的重金属还会引起催化剂的中毒，使脱硝效率降低，而且选择性催化还原脱硝技术 (SCR)运行和投资费用非常昂贵，增加了企业的生产成本。
现有的除尘技术：目前主要有四种除尘方式：①机械除尘器；②电除尘器；③袋式除尘器；④湿式除尘器。
机械除尘器包括重力沉降室，惯性除尘器，旋风除尘器等。重力沉降室结构简单，投资少，压力损失小，维修管理容易，但是它的体积大，效率低，只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子；惯性除尘器对于密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘具有较高的除尘效率，可用作多级除尘的第一级，捕集10-20μm以上的粗粒径；旋风除尘器具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点。
电除尘器具有耗能小、气流阻力小的特点，对亚微米级的粒子也能有效地捕集。
袋式除尘器的除尘效率一般可达99％以上。由于效率高、性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用，但不易处理湿度大粘度大的气流，因为材料受耐湿耐腐蚀限制，烟气温度小于300℃。
电袋除尘器是将电除尘技术和袋式除尘技术结合起来的新型高效除尘器，除尘滤高达99.9％以上。
湿式除尘器除尘效率高、结构简单、占地面积小、一次性投资低、操作及维护方便。能处理高温、高湿或黏性大的含尘气体，兼有脱除气态污染物的作用，特别适用于生产工艺本身具有水处理设备的场合。
现有的消白技术：目前常用的脱硫消白烟设备为MGGH***，烟气经过除尘器除尘后进入脱硫塔，脱硫后的烟气经过烟气加热器加热后通过烟囱排放。其中烟气加热器使用热水加热器升温后的水加热，在烟气加热器中换热后的水回到热水加热器重新加热后通过循环泵输送到烟气加热器循环使用。
但中档镁砂窑炉烟气具有以下特点：烟气温度波动范围大，烟温在 50-800℃，烟气含尘量大，且烟气湿度比较大，烟气净化处理难度非常大。因此，如何将上述技术应用到镁窑烟气治理上难度很大，需要根据烟气的特点选择技术可靠，可行度高且成本可让镁窑企业接受的技术路线，目前尚无相关专利
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种窑炉烟气治理装置及其方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种窑炉烟气治理装置，包括窑炉、预除尘装置、换热器、SCR反应器、除尘脱硫消白塔，所述窑炉出口通过烟气管道与所述预除尘装置入口相连通；所述换热器包括冷气流侧和热气流侧，所述换热器的冷气流侧进口通过连通管道与所述预除尘装置出口相连通，所述换热器的冷气流侧出口通过连通管道与所述SCR反应器入口相连通，所述换热器的热气流侧进口与所述SCR反应器出口相连通，所述换热器的热气流侧出口通过连通管道与所述脱硫除尘消白塔相连通。
进一步的，预除尘装置包括一级除尘器、二级除尘器，所述一级除尘器包括机械除尘器、多管旋风除尘器、PV高效旋风除尘器中的一种或多种；所述二级除尘器包括湿法机械除尘器、湿式电除尘器、与脱硫塔一体布置或分体布置的除尘器中的至少一种。
进一步的，SCR反应器内设置有蓄热体、催化体，所述蓄热体设置在所述催化体的前端。
进一步的，蓄热体采用耐火陶瓷制成蜂窝状。
进一步的，SCR反应器后端设置有第一支路，所述第一支路与所述窑炉出口的烟气管道相连通。
进一步的，第一支路与所述窑炉出口的烟气管道之间设置有第一风机，所述第一风机用于将脱硝后烟气送至窑炉出口的烟气管道。
进一步的，换热器的冷气流侧出口设置有第二支路，所述第二支路上依次设置有第二风机、助燃炉，所述第二风机用于将经所述换热器初步升温后的部分烟气送至助燃炉，所述助燃炉用于助燃提温烟气。
进一步的，换热器的热气流侧出口与所述脱硫除尘消白塔相连通的管道上设置有第三风机，所述第三风机用于将脱硝后烟气经换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后引至除尘脱硫消白塔内处理；所述除尘脱硫消白塔内部设置有湍流装置、喷淋装置、涡旋喷雾除尘装置、加热装置，所述湍流装置在脱硫运行时上部产生一定水膜，所述水膜用于增加传质和捕集粉尘；所述喷淋装置根据脱硫效率的不同设置2-4层喷淋层；所述涡旋喷雾除尘装置由布置在下端的旋流装置和布置在上端的湍流装置组合而成；所述加热装置采用间接式加热方式。
进一步的，窑炉包括中档镁砂竖窑、中档镁砂窑、高纯镁砂窑、重烧镁砂窑、轻烧镁砂窑、石灰竖窑中的一种或多种。
一种窑炉烟气治理方法，利用上述的窑炉烟气治理装置，其步骤如下：
步骤一，预除尘：窑炉中烟气进入预除尘装置进行预除尘；
步骤二，烟气调温：采用烟气回流、蓄热体、补燃炉补热的方式对烟气进行升温，使得烟气温度进入到SCR反应器的温度在250-400℃之间；
步骤三，脱硝：烟气在SCR反应器进行脱硝反应；
步骤四，深度除尘脱硫消白：脱硝后烟气经换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后由第三风机引至除尘脱硫消白塔处理，经除尘脱硫消白塔处理后排入大气中。
本发明的有益效果：由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，(1) 本发明通过对镁砂竖窑烟气进行除尘、脱硝、脱硫、消白处理后，可以将镁砂竖窑烟气中的氮氧化物脱除到100mg/Nm3以下，二氧化硫脱除到 30mg/Nm3以下，尘脱除到10mg/Nm3以下，均能达到当地环保部门规定的限值。
(2)本发明除尘脱硫脱硝一体化处理，除尘效率可达95％，脱硫效率可达95％以上，脱硝效率可达到95％以上。
(3)本发明采用烟气回流、蓄热体、加热炉补热的方式对烟气进行升温，使得烟气温度进入到脱硝反应器的温度在250-400℃之间，保障了催化剂的使用，避免对催化剂造成损坏。
(4)本发明采用烟气回流和补燃加热的方式将烟气温度保持在露点以上，有效避免了烟气中的水凝结造成预除尘器腐蚀和堵塞；
(5)本发明工艺简单，烟气中热量利用合理，成本低，占地面积少，具有较高的推广价值。
附图说明
图1为本发明优选实施例中窑炉烟气治理的结构示意图。
附图标记：1、窑炉；2、预除尘装置；3、换热器；4、第二风机；5、助燃炉；6、SCR反应器；61、蓄热体；62、催化体；7、第三风机；8.、除尘脱硫消白塔；81、湍流装置；82、喷淋装置；83、涡旋喷雾除尘装置；84、加热装置；9、第一风机。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明的优选实施例，一种窑炉烟气治理装置，包括窑炉1、预除尘装置2、换热器3、SCR反应器6、除尘脱硫消白塔8，其中窑炉1包括中档镁砂竖窑、中档镁砂窑、高纯镁砂窑、重烧镁砂窑、轻烧镁砂窑、石灰竖窑等，本实例以中档镁砂竖窑为例进行说明。所述中档窑出口通过烟气管道与所述预除尘装置2入口相连通；所述换热器3包括冷气流侧和热气流侧，所述换热器的冷气流侧进口通过连通管道与所述预除尘装置2出口相连通，所述换热器3的冷气流侧出口通过连通管道与所述SCR反应器6 入口相连通，所述换热器3的热气流侧进口与所述SCR反应器6出口相连通，所述换热器3的热气流侧出口通过连通管道与所述脱硫除尘消白塔8相连通，实现对镁砂竖窑烟气进行除尘、脱硝、脱硫、消白处理后，可以将镁砂竖窑烟气中的氮氧化物脱除到100mg/Nm3以下，二氧化硫脱除到 30mg/Nm3以下，尘脱除到10mg/Nm3以下，均能达到当地环保部门规定的限值。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：预除尘装置 2包括一级除尘器、二级除尘器，所述一级除尘器包括机械除尘器、多管旋风除尘器、PV高效旋风除尘器中的一种或多种，本实施例以高效多管旋风除尘器为例进行说明；所述二级除尘器包括湿法机械除尘器、湿式电除尘器、与脱硫塔一体布置或分体布置的除尘器中的至少一种，其中当采用与脱硫塔一体布置时，该脱硫部分采用湿法脱硫，脱硫剂采用氧化镁。
本实施例中，SCR反应器6内设置有蓄热体61、催化体62，所述蓄热体61设置在所述催化体62的前端，且蓄热体61采用耐火陶瓷制成蜂窝状，使得高温烟气通过吸收热量，低温烟气通过释放热量，对烟气温度的稳定起到一定作用；且SCR反应器6后端设置有第一支路，所述第一支路与所述窑炉出口的烟气管道相连通，同时第一支路与所述窑炉出口的烟气管道之间设置有第一风机9，使得脱硝后的烟气经热循环风机送至窑炉出口烟气管道，与原烟气充分混合后进入高效预除尘装置，使得烟气温度进入到脱硝反应器的温度在250-400℃之间，保障了催化剂的使用，避免对催化剂造成损坏。
本实施例中，为了降低烟气补燃所需的热量，通过设置换热器3对烟气进行换热；同时在换热器3的冷气流侧出口设置第二支路，所述第二支路上依次设置有第二风机4、助燃炉5，使得经过换热器进行初步升温后的烟气一部分烟气经助燃风机进入助燃炉进行助燃提温，再与未补燃的烟气进行混合后进入SCR反应器，进行SCR脱硝，实现通过采用烟气回流和补燃加热的方式将烟气温度保持在露点以上，有效避免了烟气中的水凝结造成预除尘器腐蚀和堵塞。
本实施例中，换热器3的热气流侧出口与所述脱硫除尘消白塔8相连通的管路上设置有第三风机7，所述第三风机7用于将脱硝后烟气经换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后引至除尘脱硫消白塔内处理；所述除尘脱硫消白塔8内部设置有湍流装置81、喷淋装置82、涡旋喷雾除尘装置83、加热装置84，所述湍流装置81在脱硫运行时上部产生一定水膜，所述水膜在增加传质效果的同时也有一定的捕集粉尘效果；所述喷淋装置82根据脱硫效率的不同设置2-4层喷淋层；所述涡旋喷雾除尘装置83由布置在下端的旋流装置和布置在上端的湍流装置组合而成，使得含有大量液滴50℃的饱和净烟气自下而上经过高效涡旋喷雾除尘装置；所述加热装置84采用间接式加热方式，热源可以采用热烟气。
一种窑炉烟气治理方法，利用上述的窑炉烟气治理装置，其步骤如下：
步骤一，预除尘：窑炉中烟气进入预除尘装置进行预除尘；
步骤二，烟气调温：采用烟气回流、蓄热体、补燃炉补热的方式对烟气进行升温，使得烟气温度进入到SCR反应器的温度在250-400℃之间，保障了催化剂的使用，避免对催化剂造成损坏；
步骤三，脱硝：烟气在SCR反应器进行脱硝反应；
步骤四，深度除尘脱硫消白：脱硝后烟气经换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后由第三风机引至除尘脱硫消白塔处理，经除尘脱硫消白塔处理后排入大气中。
具体实施例：中档镁砂竖窑烟气，经过高效多管旋风除尘器进行初步除尘，然后经过换热器冷气流侧进行初步升温，部分烟气经助燃风机进入助燃炉进行助燃提温后与未助燃烟气混合，接着进入SCR反应器进行脱硝反应，脱硝后烟气经过换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后由引风机引至深度除尘脱硫消白塔后排入大气。
检测污染物含量：分别取烟气入口处未经处理的镁窑烟气和烟囱处已处理的镁窑烟气进行污染物含量的测定，结果如表1。
表1未处理窑炉烟气和已处理窑炉烟气的污染物含量
由上表可以看出，经过本发明脱硫脱硝除尘消白后的镁砂竖窑烟气中的氮氧化物脱除到100mg/Nm3以下，二氧化硫脱除到30mg/Nm3以下，尘脱除到10mg/Nm3以下，均能达到当地环保部门规定的限值。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种窑炉烟气治理装置，其特征在于：包括窑炉(1)、预除尘装置(2)、换热器(3)、SCR反应器(6)、除尘脱硫消白塔(8)，所述窑炉(2)出口通过烟气管道与所述预除尘装置(2)入口相连通；所述换热器(3)包括冷气流侧和热气流侧，所述换热器(3)的冷气流侧进口通过连通管道与所述预除尘装置(2)出口相连通，所述换热器(3)的冷气流侧出口通过连通管道与所述SCR反应器(6)入口相连通，所述换热器(3)的热气流侧进口与所述SCR反应器(6)出口相连通，所述换热器(3)的热气流侧出口通过连通管道与所述脱硫除尘消白塔相连通。
2.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述预除尘装置(2)包括一级除尘器、二级除尘器，所述一级除尘器包括机械除尘器、多管旋风除尘器、PV高效旋风除尘器中的一种或多种；所述二级除尘器包括湿法机械除尘器、湿式电除尘器、与脱硫塔一体布置或分体布置的除尘器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述SCR反应器(6)内设置有蓄热体(61)、催化体(62)，所述蓄热体(61)设置在所述催化体(62)的前端。
4.根据权利要求3所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述蓄热体(61)采用耐火陶瓷制成蜂窝状。
5.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述SCR反应器(6)后端设置有第一支路，所述第一支路与所述窑炉出口的烟气管道相连通。
6.根据权利要求5所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述第一支路与所述窑炉出口的烟气管道之间设置有第一风机(9)，所述第一风机(9)用于将脱硝后烟气送至窑炉出口的烟气管道。
7.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述换热器(3)的冷气流侧出口设置有第二支路，所述第二支路上依次设置有第二风机(4)、助燃炉(5)，所述第二风机(4)用于将经所述换热器(3)初步升温后的部分烟气送至助燃炉(5)，所述助燃炉(5)用于助燃提温烟气。
8.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述换热器(3)的热气流侧出口与所述脱硫除尘消白塔相连通的管道上设置有第三风机(7)，所述第三风机(7)用于将脱硝后烟气经换热器(3)热气流侧与冷气流进行换热降温后引至除尘脱硫消白塔(8)内处理；所述除尘脱硫消白塔(8)内部设置有湍流装置(81)、喷淋装置(82)、涡旋喷雾除尘装置(83)、加热装置(84)，所述湍流装置(81)在脱硫运行时上部产生一定水膜，所述水膜用于增加传质和捕集粉尘；所述喷淋装置(82)根据脱硫效率的不同设置2-4层喷淋层；所述涡旋喷雾除尘装置(83)由布置在下端的旋流装置和布置在上端的湍流装置(81)组合而成；所述加热装置(84)采用间接式加热方式。
9.根据权利要求1所述的窑炉烟气治理装置，其特征在于：所述窑炉包括中档镁砂竖窑、中档镁砂窑、高纯镁砂窑、重烧镁砂窑、轻烧镁砂窑、石灰竖窑中的一种或多种。
10.一种窑炉烟气治理方法，其特征在于：利用权利要求1-9任一所述的窑炉烟气治理装置，其步骤如下：
步骤一，预除尘：窑炉中烟气进入预除尘装置进行预除尘；
步骤二，烟气调温：采用烟气回流、蓄热体、补燃炉补热的方式对烟气进行升温，使得烟气温度进入到SCR反应器的温度在250-400℃之间；
步骤三，脱硝：烟气在SCR反应器进行脱硝反应；
步骤四，深度除尘脱硫消白：脱硝后烟气经换热器热气流侧与冷气流进行换热降温后由第三风机引至除尘脱硫消白塔处理，经除尘脱硫消白塔处理后排入大气中。
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| CN113959229A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-01-21 | 无锡雪浪环境科技股份有限公司 | 一种含贵重金属污泥资源化焙烧炉的尾气净化*** |
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