CN209752576U - 一种处理固体燃烧废气的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种处理固体燃烧废气的装置，所述处理固体燃烧废气的装置，包括用于去除固体燃烧废气中SOX、NOX和可能的其他污染物的移动床反应器，用于向所述移动床反应器提供含NH3混合物的NH3供应单元和用于将所述移动床反应器排出的吸附有废气污染物的吸附剂进行再生的再生单元；用于将所述再生单元中的吸附剂冷却的空气从所述再生单元的冷却段流出后，可通入所述NH3供应单元中的稀释风机中。本实用新型处理固体燃烧废气的装置既可实现简便的产NH3，实现吸附剂再生时气体的循环利用，且可将吸附剂再生时的气体用于NH3供应单元中。

Description

一种处理固体燃烧废气的装置
技术领域
本实用新型涉及废气处理技术领域，具体为一种处理固体燃烧废气的装置。
背景技术
在矿石材料的燃烧中，矿石材料与含有小颗粒碳的固体混合并置于烧结带上，在该烧结带上向前输送的过程中，矿石材料至少会部分燃烧，所述至少部分燃烧的材料被输送至出料端。在烧结过程中，材料经过阴燃和至少部分燃烧过程，而由此释放出大量气体，该气体除组分CO2及可能的CO、O2、H2O和/或N2外还含有一系列污染物。特别地，所述污染物是氮氧化物(NOx)、SO2、HCl、二噁英、呋喃类物质、粉尘和由阴燃工艺产生的可升华的或可凝结的残留物、重烃和/或重金属。
来***结带的废气在金属制备过程中所产生的全部杂质中占有很大的比例，如在铁和钢的生产中相应排放物的90％以上的污染物是二噁英和呋喃类物质。目前对烧结带的废气的处理通常花费较大，从而增加钢生产的总成本。另外，由于烧结带废气中污染物的级分不同以及其组成随进料有很大不同，并且由于污染物不同的反应和可利用的净化方法，因此必须采取多个净化步骤以除去不同的污染物成分。
专利WO 01/17663、WO 2006/084671 A1公开了对烧结废气的净化方法，但是，上述两种专利中的方法均需昂贵的设备，需使用消耗的材料，因此，专利CN 101605589B公开了用于克服上述问题的净化烧结废气的方法和设备，但是该专利中的供NH3单元较为复杂且没有充分的实现资源的循环利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种更加简便的处理固体燃烧废气的装置，本实用新型既可实现简便的产NH3，实现吸附剂再生时气体的循环利用，且可将吸附剂再生时的气体用于NH3供应单元中。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种处理固体燃烧废气的方法，包括，
去除至少主要量的SOX和可能的其他污染物步骤：将废气从下面通入移动床反应器，通过所述移动床反应器的水平气体流入和散装材料排出下板，进入吸附剂下层，其中，所述吸附剂下层中的吸附剂的孔体系对所述废气中的至少主要量的SOX和可能的其他污染物进行吸附，得到初次净化气；
预除NOX步骤：所述初次净化气从所述吸附剂下层的上表面离开所述下层，接着与用于转化NOX的含NH3混合物充分混合，得到混合气；
去除NOX和/或其他反应产物步骤：所述混合气从下面进入，流经所述移动床反应器的水平气体流入和散装材料排出上板，进入吸附剂上层，其中，至少主要量的NOX和/或其他反应产物吸附在所述吸附剂上层中的吸附剂表面，得到再次净化气；
所述再次净化气从所述吸附剂上层的上表面离开所述吸附剂上层，随后离开所述移动床反应器。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，还包括吸附剂的添加及控制步骤：
吸附剂的添加步骤：将吸附剂经所述移动床反应器上端的散装材料分布板从上面加到所述吸附剂上层的上表面，接着从上向下通过所述移动床反应器的上层和下层，由此，首先在所述吸附剂表面上负载NOX或N2和水蒸气，其次，在所述吸附剂的孔体系中负载SOX和可能的其他污染物，然后通过所述移动床反应器的水平气体流入和散装材料排出下板；
吸附剂的控制步骤：所述吸附剂的传递、排出、移动速度，以及所述吸附剂在所述移动床反应器的上层中对SOX和可能的其它污染物的负载量通过散装材料排出单元控制，所述散装材料排出单元控制位于所述气体流入和散装材料排出下板下面或在所述气体流入和散装材料排出下板上。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，所述吸附剂在所述移动床反应器的上层对SOX和可能的其他污染物的负载量限制在所述散装材料排出单元上排出的吸附剂的重量的10重量％内，此限制可使得烧结废气中的NOX沉积程度高且不会阻碍移动床反应器的吸附剂下层对SOX和/或HCl去除的吸附剂。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，所述含NH3混合物为空气/H2O 蒸汽/NH3气混合物。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，所述空气/H2O蒸汽/NH3气混合物的制备方法为：首先，氨水通过氨水蒸发器蒸发形成氨气；其次，氨气和稀释风机鼓入的热空气通过“氨气/空气混合器”进行混合，即得到空气/H2O蒸汽 /NH3气混合物。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，还包括吸附剂再生步骤：
将来自所述移动床反应器的负载SO2的吸附剂从上面引入再生单元中，
在所述再生单元中，所述吸附剂首先通过被加热的上部除气段，接着从上通过中后段脱气段以吸出解吸的污染气体，最后从上通过被冷却的冷却段。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，所述上部除气段为管式解吸器。
一种处理固体燃烧废气的方法，在所述处理固体燃烧废气的方法中，用于得到可转化NOX的混合气的含NH3混合物为空气/H2O蒸汽/NH3气混合物。
一种处理固体燃烧废气的方法，在所述处理固体燃烧废气的方法中，所述空气/H2O蒸汽/NH3气混合物的制备方法为：首先，氨水通过氨水蒸发器蒸发形成氨气；其次，氨气和稀释风机鼓入的热空气通过“氨气/空气混合器”进行混合，即得到空气/H2O蒸汽/NH3气混合物。
一种处理固体燃烧废气的方法，包括吸附剂再生步骤：
将来自所述移动床反应器的负载SO2的吸附剂从上面引入再生单元中，
在所述再生单元中，所述吸附剂首先通过被加热的上部除气段，接着从上通过中后段脱气段以吸出解吸的污染气体，最后从上通过被冷却的冷却段。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的方法中，所述上部除气段为管式解吸器。
一种处理固体燃烧废气的装置，包括
用于去除固体燃烧废气中SOX、NOX和可能的其他污染物的移动床反应器，
用于向所述移动床反应器提供含NH3混合物的NH3供应单元和
用于将所述移动床反应器排出的吸附有废气污染物的吸附剂进行再生的再生单元；
用于将所述再生单元中的高温吸附剂冷却的空气从所述再生单元的冷却段流出后，可用作所述NH3供应单元的热空气源通入所述NH3供应单元中的稀释风机中。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的装置中，所述NH3供应单元包括
用于将氨水蒸发为氨气的氨水蒸发器，
用于鼓入热空气的稀释风机，
用于氨气和热空气混合的氨气/空气混合器，
所述氨水蒸发器形成的氨气和从所述稀释风机流出的热空气流入所述氨气/ 空气混合器，在所述氨气/空气混合器中混合形成含NH3混合物。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的装置中，还包括吸附剂的再生单元，
所述再生单元包括上部除气段，中后部脱气段、冷却段和热燃烧空气循环加热组件；
所述中后部脱气段的上端和所述上部除气段的下端相连，下端和所述冷却段的上端相连；
所述热燃烧空气循环加热组件包括加热器，空气和燃气经所述加热器形成热燃烧空气后进入所述上部除气段的下端，之后所述热燃烧空气从所述上部除气段的下端向上流动，接着从所述上部除气段的上端流出，最后，从所述上部除气段的上端流出的热燃烧空气重新流入所述加热器。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的装置中，所述上部除气段为管式解吸器。
一种处理固体燃烧废气的装置，包括NH3供应单元，所述NH3供应单元包括
用于将氨水蒸发为氨气的氨水蒸发器，
用于鼓入热空气的稀释风机，
用于氨气和热空气混合的氨气/空气混合器，
所述氨水蒸发器形成的氨气和从所述稀释风机流出的热空气流入所述氨气/ 空气混合器，在所述氨气/空气混合器中混合形成含NH3混合物。
一种处理固体燃烧废气的装置，包括吸附剂的再生单元，所述再生单元包括上部除气段，中后部脱气段、冷却段和热燃烧空气循环加热组件；
所述中后部脱气段的上端和所述上部除气段的下端相连，下端和所述冷却段的上端相连；
所述热燃烧空气循环加热组件包括加热器，空气和燃气经所述加热器形成热燃烧空气后进入所述上部除气段的下端，之后所述热燃烧空气从所述上部除气段的下端向上流动，接着从所述上部除气段的上端流出，最后，从所述上部除气段的上端流出的热燃烧空气重新流入所述加热器。
优选的，在上述处理固体燃烧废气的装置中，所述上部除气段为管式解吸器。
所述吸附剂可为含碳吸附剂，含碳吸附剂可使得烧结废气中待去除的污染物达到高的沉积度，优选的，含碳吸附剂可为成型的活性焦炭；优选的，含碳吸附剂的粒度可为1-10mm。
优选的，所述吸附剂上层的高度为1.5-4.5mm。
优选的，所述吸附剂下层的高度可为0.5-3.0mm。
优选的，所述吸附剂上层的高度大于下层的高度。
优选的，所述吸附剂上的气体净化温度在大于80℃的温度下进行。
优选的，进入移动床反应器之前的烧结废气可采用氧化钙、氢氧化钙和/或类似的碱金属化合物或碱金属化合物以与烧结废气中SOX、HS和或HCl相结合来进行预净化。
本实用新型的上述废气，不限于背景技术提及的烧结废气，可以是钢铁制造工艺中产生的任何废气，废气的成分可以为背景技术中烧结废气成分中的一种或多种，且不限于这些。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型设有NH3供应单元，在所述NH3供应单元中，氨水通过氨水蒸发器蒸发形成氨气，氨气和稀释风机鼓入的热空气进入到氨气/空气混合器，形成空气/H2O蒸汽/NH3气混合物，本实用新型的NH3供应单元可更简单、方便的为移动反应器的转向区提供含NH3混合物。
2.本实用新型中的吸附剂再生单元中，空气和燃气经加热器加热后形成的热燃烧空气用于加热上部除气段的活性焦炭，之后，热燃烧空气从上部除气段的上端流出，经管线再次流入加热器，从而实现热燃烧空气的循环加热利用。
3.本实用新型中的吸附剂再生单元中，用于冷却段的压缩空气从冷却段流出后，流入NH3供应单元，作为NH3供应单元中由稀释风机鼓入的热空气而使用，从而实现热空气的再利用，可节省NH3供应单元中热空气的加热步骤，既简化了工艺，又节省了成本。
4.本实用新型大大简化了方法，使用单个逆流移动床反应器即可使NOx和 SOx和/或HCl以及可能的其它污染物完全充分地沉积，并且所用吸附剂的吸附/ 吸收容量利用率高达100％，且可充分去除预净化后烧结废气中仍存在的流向移动床反应器的粉尘。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的流程图；
图2为本实用新型移动床反应器的结构示意图；
图3是本实用新型吸附剂的再生单元的结构示意图。
图中：1为烧结带，2为电过滤器，3为第一鼓风机，4为袋滤器，5为第二鼓风机，6为移动床反应器，6-1为水平气体流入/散装材料排出下板，6-2为散装材料下层(吸附剂下层)，6-2-1为散装材料下层的上表面，6-3为转向区，6-4为水平气体流入/散装材料排出上板，6-5为散装材料上层(吸附剂上层)，6-5-1为散装材料上层的上表面，6-6为储料斗，6-7为活性焦炭经散装材料分配板，6-8 为散装材料分配管，6-9为散装材料排出管，6-10为中间板，6-11为散装材料排出管，6-12为中间板，6-13为排出器，6-14为排出漏斗，6-15为喷氨格栅，7为 NH3供应单元，7-1为氨水蒸发器，7-2为稀释风机，7-3为氨气/空气混合器，8 为管线，9为筛分设备，10为再生单元，10-1为上部除气段，10-2为中后部脱气段，10-3为冷却段，10-4为储料段，10-5为排出斗，10-6为加热器，10-7为风机，10-8、10-9为管线，11为管线，12为硫酸生产装置，13为抽吸式鼓风机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
参见图1，在烧结带1上产生的废气经管线传送到电过滤器(现有技术)中，电过滤器2过滤产生的粉尘经管线传送回烧结带，从电过滤器2流出的约150-165℃的废气依次流经第一鼓风机3进入袋滤器4，其中，鼓风机3可为装置运行提供足够的增压。也可在流出第一鼓风机3及流入袋滤器4之前的烧结废气中加入氧化钙、氢氧化钙和/或类似的碱金属化合物或碱金属化合物以与烧结废气中SOX、HS和或HCl相结合，以显著降低较贵的吸附剂的消耗量。
经袋滤器4离开的烧结废气首先通过水蒸发冷却至约135℃，后经第二鼓风机5导入在逆流运行的移动床反应器6，其中，为了将经袋滤器4离开的烧结废气冷却到所希望的温度(例如135℃)，也可通过混入环境空气和/或喷入水以蒸发冷却。
参见图2，进入移动床反应器6的烧结废气首先进入水平气体流入/散装材料排出下板6-1，后进入散装材料下层6-2，散装材料下层6-2为吸附剂下层，由活性焦炭颗粒组成。废气中的粉尘残留物，包括水银、其它重金属和可能的其它污染物如有机化合物，特别是重烃、二噁英和呋喃类物质等在水平气体流入/散装材料排出下板6-1和其上的散装材料下层6-2被吸附、吸收或粘附而沉积；
之后，烧结废气在转向区6-3与NH3充分混合，NH3通过本实用新型的独特的NH3供应单元7提供。NH3供应单元7的运行过程如下：氨水通过输送泵输送至氨水蒸发器7-1蒸发形成氨气，氨气通过氨气/空气混合器7-3与稀释风机 7-2鼓入的热空气混合，使NH3浓度低于***下限，稀释后的氨气在移动反应器 6的转向区6-3内由喷氨格栅6-15均匀喷入。氨气和稀释风机7-2鼓入的热空气通过到氨气/空气混合器7-3混合形成空气/H2O蒸汽/NH3气混合物，空气/H2O蒸汽/NH3气混合物通过供料管输入到移动床反应器6的转向区6-3。
与进入移动床反应器6的转向区6-3的空气/H2O蒸汽/NH3气混合物混合后的烧结废气进入移动床反应器6的水平气体流入/散装材料排出上板6-4，并向上进入散装材料上层(即吸附剂上层)6-5以脱氮。吸附剂上层6-5中，烧结废气基本仅含NOx、二噁英/呋喃类物质或任何其它污染物如PCB和/或PAK，这些物质与来自储料斗6-6的新鲜的或再生的吸附剂结合。在吸附剂，例如活性焦炭的催化作用下，NOx和NH3基本形成水蒸气和氮，最后，被净化后的废气从移动床反应器6 上层的上方输出，最后经管线8导出后可直接送入废气烟囱及排入大气。
参见图2，从移动床反应器6的上端将活性焦炭补充到位于上方的储料斗6-6 中，之后活性焦炭经散装材料分配板6-7、以矩阵形式布置的散装材料分配管6-8 到达散装材料上层(即活性焦炭上层)6-5。上述活性焦炭在移动过程中无阻挡单元或不关闭设备下完成，使得可利用自身纯重力完成填充，待活性焦炭上层6-5 的上表面6-5-1到达散装材料分配管6-8的排出端时填充自动结束。在散装材料分配管6-8之间，以现有已知的方式形成气体排出空间。在吸附剂上层(即活性焦炭上层)6-5的下端，设有同WO 88/08746 A1中相同结构的水平气体流入和散装材料排出上板6-4。散装材料(即活性焦炭)通过水平气体流入和散装材料排出上板6-4向下移动，烧结废气通过水平气体流入和散装材料排出上板6-4向上流动。以矩阵形式排列的散装材料排出管6-9穿过中间板6-10，并将散装材料如活性焦炭排放到其下面的散装材料下层(即活性焦炭下层)6-2的上表面6-2-1，此处未设置活性焦炭的阻挡单元及不关闭设备。在活性焦炭下层6-2的下端有水平气体流入和散装材料排出下板6-1。在水平气体流入和散装材料排出下板6-1下的矩阵形式排列的散装材料排出管6-11穿过中间板6-12，中间板6-12下面设有包括散装材料排出单元的排出器6-13，散装材料排出单元可从WO 90/14156 A1中得知。负载的活性焦炭从穿过中间板6-12的散装材料排出管6-11依次排出到排出器6-13、排出漏斗6-14，最后排出移动床反应器6。
用过的活性焦炭送入筛分设备9，筛出的细粒材料(尺寸不足的材料)可重新进入烧结带用作燃料燃烧，而筛出的粗粒材料经管线进入再生单元10(图3)。参见图3，再生单元10自上而下包括储料段10-4、上部除气段10-1、中后部脱气段10-2 和冷却段10-3。负载的活性焦炭自上而下通过再生单元10，在上部除气段10-1中，将活性焦炭加热到约450℃，在中后部脱气段10-2中，以约450℃的温度停留约1-2 个小时，脱除聚集的富SO2气体经管线送往处理装置，如硫酸生产装置12(图1)。从再生单元10，将经再生的吸附剂，如活性焦炭也可经管线再送回移动床反应器 6。本实用新型独特的再生单元10的具体运行过程如下：
来自移动床反应器6的用过的活性焦炭经筛分设备9和管线到达位于再生单元10上部的储料段10-4。储料段10-4下面的上部除气段10-1可为管式解吸器，活性焦炭从储料段10-4进入管式解吸器且通过管式解吸器的竖直管向下移动，同时这些竖直管被其外侧的约450℃的热燃烧空气加热。之后，活性焦炭进入横截面扩大的中后部脱气段10-2中，且在中后部脱气段10-2中在约450℃下停留约1-2个小时，接着活性焦炭通过中后部脱气段10-2的下端到达冷却段10-3中被间接冷却，冷却段10-3可为管式反应器，其中在冷却段10-3中作为冷却气的室温空气用在管式反应器中的竖直管的外侧。在再生段10-3的下端，活性焦炭通过冷却管的下端进入下方的排出斗10-5中。
特别的，在本实施例再生单元10中，在上部除气段10-1内的450℃的热燃烧空气由空气和燃气经加热器10-6加热后提供，空气和燃气按图3中示的流经方向进入加热器10-6后形成热燃烧空气，之后被送入上部除气段10-1的下端，热燃烧空气从上部除气段10-1的下端向上端流动，上部除气段10-1内的热燃烧空气对上部除气段10-1内的活性焦炭进行加热，之后，热燃烧空气从上部除气段10-1的上端流出、再重新流入加热器10-6，从而实现热燃烧空气的循环加热利用；在冷却段10-3下端经风机10-7引入20度的压缩空气，且20度的空气在不与活性焦炭相接触下传送到冷却段10-3的上端，在压缩空气从冷却段10-3下端到上端的流经过程中实现对冷却段10-3中活性焦炭的冷却，随后，在传送到冷却段10-3的上端的空气经管线11(图1中)导向NH3供应单元；
随负载的活性焦炭到达上部除气段10-1的污染物在热燃烧空气的加热下解吸，且在中后部脱气段10-2经管线10-8以及经储料斗10-4和管线10-9作为富SO2气离开再生单元10、抽吸式鼓风机13产生所需的减压并进一步将富SO2气传送到硫酸生产装置12(现有技术)进一步处理。通过管线10-9向上升的解吸气可促进热向在中后部脱气段10-2中外部受热的解吸管内的活性焦炭转移。作为替代方案，可将含氮吹扫气输送到储料段10-4中，之后将该吹扫气通过解吸器的竖直管导入中后部脱气段10-2、最后通过管线10-8送往硫酸生产装置12。
在实际生产中，也可将两个移动床反应器6叠加使用。
在本实用新型中，附图中的特征可单个或相互组合应用，这都在本实用新型单个实施方案和各种实施例的范围内。

Claims (8)

1.一种处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，包括
用于去除固体燃烧废气中SOX、NOX和可能的污染物的移动床反应器，
用于向所述移动床反应器提供含NH3混合物的NH3供应单元，和
用于将所述移动床反应器排出的吸附有废气污染物的吸附剂进行再生的再生单元；
用于将所述再生单元中的吸附剂冷却的空气从所述再生单元的冷却段流出后，可通入所述NH3供应单元中的稀释风机中。
2.根据权利要求1所述的处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，所述NH3供应单元包括
用于将氨水蒸发为氨气的氨水蒸发器，
用于鼓入热空气的稀释风机，和
用于氨气和热空气混合的氨气/空气混合器，
所述氨水蒸发器形成的氨气和从所述稀释风机流出的热空气流入所述氨气/空气混合器，在所述氨气/空气混合器中混合形成含NH3混合物。
3.根据权利要求1所述的处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，
所述再生单元包括上部除气段，中后部脱气段、冷却段和热燃烧空气循环加热组件；
所述中后部脱气段的上端和所述上部除气段的下端相连，下端和所述冷却段的上端相连；
所述热燃烧空气循环加热组件包括加热器，空气和燃气经所述加热器形成热燃烧空气后进入所述上部除气段的下端，之后所述热燃烧空气从所述上部除气段的下端向上流动，接着从所述上部除气段的上端流出，最后，从所述上部除气段的上端流出的热燃烧空气重新流入所述加热器。
4.根据权利要求3所述的处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，
所述上部除气段为管式解吸器。
5.一种处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，包括用于向移动床反应器提供含NH3混合物的NH3供应单元，所述NH3供应单元包括
用于将氨水蒸发为氨气的氨水蒸发器，
用于鼓入热空气的稀释风机，
用于氨气和热空气混合的氨气/空气混合器，
所述氨水蒸发器形成的氨气和从所述稀释风机流出的热空气流入所述氨气/空气混合器，在所述氨气/空气混合器中混合形成含NH3混合物。
6.一种处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，包括用于将吸附有废气污染物的吸附剂进行再生的再生单元，
所述再生单元包括上部除气段，中后部脱气段、冷却段和热燃烧空气循环加热组件；
所述中后部脱气段的上端和所述上部除气段的下端相连，所述中后部脱气段的下端和所述冷却段的上端相连；
所述热燃烧空气循环加热组件包括加热器，空气和燃气经所述加热器形成热燃烧空气后进入所述上部除气段的下端，之后所述热燃烧空气从所述上部除气段的下端向上流动，接着从所述上部除气段的上端流出，最后，从所述上部除气段的上端流出的热燃烧空气重新流入所述加热器。
7.根据权利要求6所述的处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，所述再生单元用于处理固体燃烧废气的装置。
8.根据权利要求6所述的处理固体燃烧废气的装置，其特征在于，所述上部除气段为管式解吸器。
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