一种黄磷尾气锅炉烟气净化系统及净化方法与流程

本发明涉及黄磷尾气净化领域，具体涉及一种黄磷尾气锅炉烟气净化系统及净化方法。

背景技术：

目前，国内主要采用电炉法进行黄磷生产，为节约高温黄磷尾气的热能，生产单位往往会将电炉产生的黄磷尾气用作锅炉燃料气。在黄磷尾气用作锅炉燃料气的燃烧过程中，为使燃烧后的锅炉烟气符合环保要求，需要对黄磷尾气燃烧锅炉烟气中的硫化物、nox进行净化去除处理。

常规锅炉系统中含脱硫、脱硝的尾气净化装置通常是使用水洗、碱洗等设备对尾气中的硫化物进行去除，对烟气中的nox采用使用氨法及scr在炉内脱硝，但由于以下原因，常规脱硫、脱硝的尾气净化装置难以直接对黄磷尾气燃烧锅炉产生的烟气进行净化达标处理，满足环保要求：

1、一般脱硫装置只能净化so2气体等无机硫，对复杂化合物中有机硫无净化效果，易在后续过程中反应生成其他硫化物造成二次污染。

2、一般脱硫装置使用水洗、碱洗进行脱硫；一般脱硝装置使用尿素、氨水及scr(选择性催化还原)等进行炉内脱硝，在相应过程中都会使烟气与水接触并且在反应中生成大量的水，而黄磷烟气中含有大量hf、ph3、so2、p2o5等气体，其遇水后产生氢氟酸、硫酸、亚硫酸、磷酸、偏磷酸等酸性物质，这些酸性物质会形成对锅炉、烟风管道和引风机等产生严重的电化学腐蚀。

3、一般脱硫、脱硝装置均设置在锅炉出口端，对燃料经燃烧装置燃烧、锅炉换热后所排放的烟气进行净化，即先通过锅炉换热，后烟气净化的传统方法，但在黄磷生产中，由于黄磷尾气中含有大量的酸性气体，采用该传统方法会造成锅炉换热元件受到烟气中酸物侵蚀，造成损坏，影响锅炉连续稳定运行，同时尾气燃烧后形成含硫烟气体积较之前尾气的体积大幅增加，造成处理成本上升。

为解决以上问题，近年来出现了针对黄磷尾气催化脱硫方法的相关研究文献，但目前技术水平的催化脱硫脱硝方法工序复杂、成本较高，难以进行实际应用；同时该方法处理尾气的目的是将尾气中的co提纯后作为碳一化工的原料气，只能使用其化学能，采用该方法对尾气处理的净化成本，远高出将尾气用作燃料气使用的经济价值，无法应用到黄磷尾气的热能综合利用领域。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种黄磷尾气锅炉烟气净化系统及净化方法，可在保证黄磷尾气中硫化物、nox净化去除效果的同时，有效降低黄磷尾气锅炉烟气的净化成本。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种黄磷尾气锅炉烟气净化系统，用于在黄磷尾气用作锅炉燃料气时的黄磷电炉尾气和锅炉燃烧烟气净化处理，包括脱硫系统和脱硝系统，所述脱硫系统设于所述锅炉与所述黄磷电炉之间，用于对所述黄磷电炉尾气进行脱硫；所述脱硝系统入口与所述脱硫系统出口相连，所述脱硝系统与锅炉循环连接，用于抑制尾气燃烧过程中与锅炉换热过程中的nox生成。

在上述技术方案的基础上，所述脱硫系统包括顺次连接的尾气风机、脱硫装置和捕滴器；

所述脱硝系统包括顺次连接的低氮燃烧装置、烟气再循环装置、余热回收装置、引风机和烟囱；

所述烟气再循环装置包括顺次连接的二次风机和一次风机，所述二次风机进风口与所述锅炉烟气出口处管路相连，所述二次风机与所述锅炉构成循环烟气通路，所述二次风机出风口还与所述一次风机进风口连通；所述一次风机出风口与所述低氮燃烧装置相连。

在上述技术方案的基础上，所述低氮燃烧装置为低氮燃烧器。

在上述技术方案的基础上，所述脱硫装置包括顺次相连的脱硫塔、富液槽、再生泵、脱硫泵、贫液槽、加药槽和喷射再生槽，所述富液槽底部与所述加药槽连通，所述脱硫泵与所述脱硫塔顶部相连，所述喷射再生槽与所述贫液槽间设有一液位调节器，所述喷射再生槽顶部设有一喷射器，所述再生泵出口与所述喷射器相连。

在上述技术方案的基础上，所述脱硫塔包括塔体、除雾器、光触媒隔板和防腐蚀紫外灯，所述除雾器、光触媒隔板和防腐蚀紫外灯固定在所述塔体上，所述除雾器、光触媒隔板载有除硫光触媒，所述防腐蚀紫外灯能够照射除硫光触媒。

在上述技术方案的基础上，还包括尾气深度净化设备，所述尾气深净化设备包括静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备，所述静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备顺次连接，所述尾气深净化设备位于脱硫装置与捕滴器之间。

本发明还提供一种基于如上任意一项所述的黄磷尾气锅炉烟气净化系统的净化方法，包括以下步骤：

s1、在所述锅炉与所述黄磷电炉之间设置脱硫系统，在所述脱硫系统出口设置脱硝系统，在所述脱硫系统中加入除硫光触媒；

s2、将黄磷电炉尾气引入所述脱硫系统，将所述脱硫系统处理后的尾气通入脱硝系统，脱硝系统与锅炉循环连接，即所述脱硝系统通过低氮燃烧装置与锅炉直接连接，经低氮燃烧装置燃烧后的尾气，释放热量并形成高温烟气在锅炉中换热，经锅炉导出的一部分烟气再通过循环管路导入所述烟气再循环装置；

s3、将所述脱硝系统处理后的烟气通入余热回收装置，随后通过引风机导入烟囱后排出。

在上述技术方案的基础上，所述脱硫系统包括顺次连接的尾气风机、脱硫装置和捕滴器；

所述脱硝系统包括顺次连接的低氮燃烧装置、烟气再循环装置、余热回收装置、引风机和烟囱；所述烟气再循环装置包括顺次连接的二次风机和一次风机，所述二次风机进风口与所述锅炉烟气出口处管路相连，所述二次风机出风口还与所述一次风机进风口连通；所述一次风机出风口与所述低氮燃烧装置相连。

所述步骤s2中，将黄磷电炉尾气顺次通过尾气风机、脱硫装置和捕滴器后，引入到低氮燃烧装置燃烧，释放热量并形成高温烟气，从锅炉引出的一部分烟气顺次通过二次风机、一次风机、进入锅炉与低氮燃烧器中，形成烟气循环；从锅炉引出的另一部分烟气顺次通过余热回收装置、引风机和烟囱后排出。

在上述技术方案的基础上，在锅炉和所述黄磷电炉之间设置尾气深净化设备，所述尾气深净化设备包括静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备，所述静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备顺次连接，所述尾气深净化设备位于脱硫装置与捕滴器之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的黄磷尾气锅炉烟气净化系统可有效将尾气净化装置与尾气热能回收系统有机结合，可在保证有效去除黄磷尾气中硫化物、抑制尾气燃烧与锅炉换热过程中nox生成，在满足环保要求的同时，有效利用黄磷尾气的热能，同时达到降低黄磷尾气净化成本的效果。

(2)本发明的黄磷尾气锅炉烟气净化系统可在锅炉燃烧前对黄磷尾气进行脱硫处理，较传统的对尾气燃烧后所产烟气进行脱硫相比，所处理的气量体积减少了80％以上，缩减了脱硫装置的体积与材料成本，进一步降低了黄磷尾气处理的总体成本。

(3)本发明的黄磷尾气锅炉烟气净化系统及净化方法可对锅炉燃烧前的黄磷尾气和尾气燃烧后的黄磷烟气进行分别处理，分别用光触媒催化去除硫化物和低氮燃烧器去除nox的方式进行尾气净化处理，全过程中避免了黄磷尾气与水的接触，减轻黄磷尾气净化和热能利用过程中气体对锅炉的腐蚀。

(4)本发明的黄磷尾气锅炉烟气净化系统通过低氮燃烧器、烟气再循环装置等围绕锅炉构成烟气循环管路的设置，可将高温烟气重复低氮燃烧，重复利用热源的同时提升热效率和nox的去除率，进一步降低了黄磷尾气处理的总体成本。

(5)本发明的黄磷尾气锅炉烟气净化系统中经锅炉排放的高温烟气再通过余热回收装置进行热能回收，所回收的热量用于生产，提高能尾气热能的综合利用率。

附图说明

图1为本发明实施例中黄磷尾气锅炉烟气净化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中黄磷尾气锅炉烟气除硫系统的设备装置图。

其中，1-脱硫塔，2-捕滴器，3-富液槽，4-再生泵，5-脱硫泵，6-贫液槽，7-加药槽，8-加药泵，9-喷射再生槽，10-液位调节器，11-喷射器，12-喷射再生槽，13-防腐蚀紫外灯。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种黄磷尾气锅炉烟气净化系统，用于在黄磷尾气用作锅炉燃料气时的黄磷电炉尾气和锅炉燃烧烟气净化处理，包括脱硫系统和脱硝系统，脱硫系统设于锅炉与所述黄磷电炉之间，用于对黄磷电炉尾气进行脱硫；脱硝系统入口与脱硫系统出口相连，脱硝系统与锅炉循环连接，用于抑制尾气燃烧过程中与锅炉换热过程中的nox生成。

脱硝系统与锅炉循环连接，是指脱硝系统与锅炉的连接管路中包括至少一个循环回路，锅炉的进气口和出气口均连接到脱硝系统中的装置，且锅炉出气口引出部分烟气可在脱硝系统中通过循环回路后经锅炉进气口回到锅炉中再次换热。如在本实施例中，锅炉-二次风机-锅炉形成第一个循环回路，锅炉-二次风机-一次风机-低氮燃烧器-锅炉形成第二个循环回路。

其中，脱硫系统可设置为顺次连接的尾气风机、脱硫装置和捕滴器；脱硝系统可设置为顺次连接的低氮燃烧装置、烟气再循环装置、余热回收装置、引风机和烟囱；烟气再循环装置包括顺次连接的二次风机和一次风机，二次风机进风口与锅炉烟气出口处管路相连，二次风机与锅炉构成循环烟气通路，二次风机出风口还与一次风机进风口连通；一次风机出风口与低氮燃烧装置相连。

可将低氮燃烧装置设置为一低氮燃烧器，该低氮燃烧器可实现保证燃料稳定着火燃烧和燃料的完全燃烧等过程，并抑制燃烧过程中nox的生成量。在本专利申请文件中记述的低氮燃烧器与本公司在前的中国专利申请“用于燃烧黄磷尾气的燃烧器”中记载一致。

优选的，如图2所示，可将脱硫装置设置为顺次相连的脱硫塔、富液槽、再生泵、脱硫泵、贫液槽、加药槽和喷射再生槽，并将富液槽底部与加药槽连通，脱硫泵与脱硫塔顶部相连，在喷射再生槽与贫液槽间设置液位调节器，在喷射再生槽顶部设置一喷射器，将再生泵出口与所述喷射器相连。

脱硫塔包括塔体、除雾器、光触媒隔板和防腐蚀紫外灯，除雾器、光触媒隔板和防腐蚀紫外灯固定在塔体上，除雾器、光触媒隔板载有除硫光触媒，防腐蚀紫外灯能够照射光触媒隔板上放置的除硫光触媒。

可在黄磷电炉与尾气锅炉间设置尾气深度净化设备，尾气深度净化设备包括静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备，静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备顺次连接，尾气深净化设备位于脱硫装置与捕滴器之间，进一步提升黄磷电炉尾气净化处理效果。

本发明实施例还提供一种基于如上所述的黄磷尾气锅炉烟气净化系统的黄磷尾气锅炉烟气净化方法，包括以下步骤：

s1、在锅炉与黄磷电炉之间设置脱硫系统，在脱硫系统出口、锅炉烟气出口设置脱硝系统，在脱硫系统中加入除硫光触媒；

s2、将黄磷电炉尾气引入脱硫系统，将脱硫系统处理后的尾气通入脱硝系统，脱硝系统与锅炉循环连接，具体连接方式为通过低氮燃烧装置与锅炉直接连接，经低氮燃烧装置燃烧后的尾气，释放热量并形成高温烟气在锅炉中换热，经锅炉出来后的一部分烟气再通过循环装置导入烟气再循环装置；

s3、将所述脱硝系统处理后经过锅炉排放出的高温烟气再通过余热回收装置进行热能二次回收，所回收的热量用于生产，提高能尾气热能的综合利用率。

s4、将所述脱硝系统处理后的烟气通入余热回收装置进行热能二次回收后，随后引流最终排入烟囱。

步骤s2中，可进一步根据实际装置的改进和设置方式对黄磷尾气及锅炉烟气的净化方法做适配调整，如将黄磷电炉尾气顺次通过尾气风机、脱硫塔和捕滴器后，引入到低氮燃烧装置燃烧，释放热量并形成高温烟气，从锅炉引出的一部分烟气顺次通过二次风机、一次风机、进入锅炉与低氮燃烧器中，形成循环；从锅炉引出的另一部分烟气顺次通过余热回收装置、引风机和烟囱后排出。这样可分别用用光触媒催化去除硫化物和低氮燃烧器抑制nox产生的方式进行尾气净化处理，全过程中避免了黄磷尾气与水的接触，减轻黄磷尾气净化和热能利用过程中气体对锅炉的腐蚀。

本实施例中，上述设备的改进方式为在黄磷电炉与尾气锅炉间设置尾气深净化设备。尾气深净化设备包括静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备，静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备顺次连接，尾气深净化设备位于脱硫装置与捕滴器之间。因此可在本实施例中黄磷尾气锅炉烟气净化方法步骤s2中，将黄磷电炉尾气依次通过静电除尘装置、脱磷装置、精脱硫设备，以达到进一步增强尾气净化效果的目的。同理，其他根据系统设备变化进行的合理步骤改动都是包括在本发明保护范围内的。

在本发明实施例提供的黄磷尾气锅炉烟气净化系统进行黄磷尾气和尾气燃烧锅炉烟气的过程中，黄磷电炉产生尾气经过脱硫-低氮燃烧-锅炉换热-脱硝-余热回收的处理流程，既有效的提高了黄磷尾气的热能综合利用率，又通过脱硫装置位置的合理设置，使得该工艺较传统的对尾气燃烧后所产烟气进行脱硫工艺相比，所处理的气量体积减少了80％以上，大大缩减了脱硫装置的体积与材料成本进一步降低了黄磷尾气净化成本。

同时，本发明中通过特殊除硫光触媒的设置，避免了对黄磷尾气或燃烧烟气的水洗、碱洗处理，在缩短工艺流程，减少了脱硫成本的同时，减轻黄磷尾气热能利用时的烟气对锅炉的腐蚀。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。