一种自燃式烟气净化系统及方法与流程

本发明涉及烟气净化技术，特别涉及一种自燃式烟气净化系统及自燃式烟气净化方法。

背景技术：

燃烧炉(烧结炉、竖炉、回转窑和鼓风炉)排放的烟气包括灰尘、nox、sox、co(6-100kmg/nm³)、vocs(1000mg/nm³)、二恶英等等有害的污染物。为了减少烟气中有害的污染物，通常需要对烟气进行净化处理。

烟气净化流程一般包括除尘、脱硫、脱硝，然后排空，这样在排空之前可以去除硝和硫，实现烟气的净化。其中，挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds，vocs)、二恶英往往在脱硫、脱硝过程中，进入吸收浆液，成为吸收浆液的成份。在对吸收浆液进行过滤处理过程中，vocs、二恶英形成的有害物会留在滤饼中，这会导致滤饼难以处理，进而成为滤饼利用的重要障碍。现有技术中，或者对吸收浆液进行特殊处理，或者对滤饼进行专门处理，这些处理均导致工艺复杂及成本提高。

另外，在按现有烟气处理过程，经过除尘后，由于烟气温度较低，不利于脱硝处理，需要设置专门的加热或增温手段提高进入脱硝装置的烟气温度，导致烟气处理能耗较高。

如何进一步提高烟气净化效果，减少有害污染物的不利影响，降低烟气净化处理成本，减少烟气净化能耗，是当前本领域技术人员需要解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自燃式烟气净化系统，该自燃式烟气净化系统，可以利用待处理烟气中的可燃成份作为能量来源，实现烟气自燃，去除烟气中污染物，降低烟气净化能耗。

同时，相对应，本发明还提供一种自燃式烟气净化方法，通过该自燃式烟气净化方法，也可以达到相同的效果。

本发明提供的自燃式烟气净化系统，包括通过烟气管道顺序相连通的除尘装置、脱硝装置和排空管，还包括通过烟气管道连通在所述排空管之前的自燃装置；所述自燃装置用于使待处理烟气中的co燃烧，使待处理烟气自燃，以去除待处理烟气中的污染物。这样，可以充分利用待处理烟气中co作为燃料，使待处理烟气自燃，可以不需要外部燃料的加入，或者可以大幅度地减少外部燃料的加入，进而可以大幅度降低烟气净化能耗。在烟气自燃过程中可以去除待处理烟气中的污染物，避免或减少vocs和二恶英进入脱硫等吸收浆液中，省去吸收浆液后续处理工序。该自燃式烟气净化系统降低烟气脱vocs、脱二恶英、脱硝、脱硫处理成本。

优选技术方案中，所述自燃装置通过所述烟气管道连通在所述除尘装置和脱硝装置之间。由于脱硝装置进行脱硝处理时，需要将待处理烟气加热到一定的温度，而从燃烧炉排出、经过除尘处理后的烟气温度低于脱硝所需要的温度。待处理烟气通过自燃装置自燃后，在去除vocs和二恶英等污染物之后，可以将待处理烟气温度提高，可以为脱硝处理提供良好条件，可以减少在脱硝之前加热烟气的能耗，进而降低成本，即自燃处理可以实现脱硝烟气预热的功能和效果。

进一步的优选技术方案中，还包括预热换热器；所述预热换热器包括用于热交换的第一通路和第二通路；所述第一通路的进烟口通过烟气管道与所述除尘装置的排烟口相通，出烟口通过烟气管道与所述自燃装置的进烟口相通；所述第二通路的进烟口通过烟气管道与所述脱硝装置的排烟口相通，出烟口通过烟气管道与所述排空管相通。通过预热换热器，可以利用脱硝处理后烟气中热量对进入自燃装置的烟气进行预热，充分利用系统热量，减少或降低自燃装置消耗，提高系统整体效能。

进一步的技术方案中，自燃式烟气净化系统还包括脱硫装置，所述脱硫装置通过烟气管道连通在脱硝装置的排烟口和所述排空管之间；

还包括消白换热器：所述消白换热器包括用于热交换的消白烟气通道和消白气体通道；所述消白烟气通道的进烟口通过烟气管道与所述除尘装置的排烟口相通，出口通过烟气管道与所述脱硫装置的进烟口相通；所述消白气体通路的进口通过烟气管道与消白风机出口相通，以引入消白气体，出口通过烟气管道与所述排空管相通。消白换热器可以利用脱硝处理后烟气中热量对消白气体进行预热，经过预热的消白气体与待排空气体混合，可以提高排空烟气温度，降低烟气湿度，减少或消除排空烟气白烟现象，降低排空烟气对排空管的腐蚀。

优选技术方案中，所述自燃装置包括点燃装置，以使待处理烟气的co燃烧。与焚烧装置不同，自燃装置中点燃装置只在温度较低的开始阶段或特定工况下引燃等处理烟气。

优选技术方案中，所述自燃装置包括自燃控制器、自燃炉和多个与所述自燃炉相通的储能氧化炉；每个储能氧化炉包括氧化室、与氧化室相通的进烟支管和出烟支管；多个储能氧化炉的进烟支管与所述自燃装置的进烟口相通；多个储能氧化炉的出烟支管与所述自燃装置的排烟口相通；所述进烟支管和出烟支管设置有电控开关阀；所述自燃控制器的控制端分别与电控开关阀信号输入端信号相连，以控制储能氧化炉的氧化。这样可以使每个储能氧化炉间歇工作，使每个储能氧化炉的温度保持在适合的范围，避免储能氧化炉过热，提高自燃装置的可靠性和使用寿命。

进一步的可选技术方案中，多个所述氧化室之间设置有隔热结构。

可选技术方案中，所述排空管中设置有排空除尘器，所述排空除尘器位于所述消白气体通路的出口与所述排空管的连通位置之间。

可选技术方案中，所述排空管中还设置有除雾器，所述除雾器位于所述排空除尘器之前。

本发明提供的自燃式烟气净化方法包括通过除尘步骤、脱硝步骤对待处理烟气进行处理后进行排空，所述待处理烟气中具有适当含量的co，在排空之前还包括自燃步骤；所述自燃步骤包括：使待处理烟气中co燃烧，进而使待处理烟气自燃，去除烟气中一氧化碳、vocs和二恶英等污染物。与上述自燃式烟气净化系统相对应，该自燃式烟气净化方法可以充分利用待处理烟气中的co作为燃料，使待处理烟气进行自燃，在自燃过程中去除待处理烟气中的污染物，不需要外部燃料的加入或可以大幅度地减少外部燃料的加入，进而可以大幅度降低烟气净化能耗。自燃过程中，可以同时将vocs和二恶英转换为二氧化碳或水，避免或减少vocs和二恶英进入脱硫吸收浆液或其他浆液中，省去浆液的后续处理工艺，降低自燃式烟气净化处理的成本。

优选技术方案中，所述自燃步骤在脱硝步骤之前；通过所述自燃步骤，将待净化烟气温度升高到脱硝温度后，所述脱硝准备温度在250度至450度之间。通过自燃装置自燃在去除vocs和二恶英的同时，可以将待处理烟气温度提高到250度至450度之间，为脱硝处理提供适合的温度条件，可以省去在脱硝之前加热烟气的过程和步骤，进而降低能耗，简化处理工序，降低烟气净化成本。

优选技术方案中，利用所述脱硝步骤处理后的烟气加热所述自燃步骤待处理的烟气。可以利用脱硝处理后烟气中热量对进入自燃步骤的烟气进行预热，充分利用系统热量，方便自燃步骤，减少对点燃的依赖，提高系统整体效能。

优选技术方案中，在进行脱硝步骤之后，排空之前，还包括脱硫步骤；通过所述脱硫步骤对脱硝处理之后的烟气进行脱硫处理；还包括：利用所述脱硝步骤处理后、进行脱硫步骤之间的烟气加热预定的消白气体，并将加热后的消白气体与脱硫步骤的烟气进行混合的步骤。这样可以利用脱硝处理后烟气中热量对消白气体进行预热，经过预热的消白气体与待排空气体混合，可以提高排空气体温度，减少或消除排空烟气白烟现象，降低排空烟气对排空管的腐蚀。

附图说明

图1为本发明自燃式烟气净化系统的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明自燃式烟气净化方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明提供的自燃式烟气净化系统及自燃式烟气净化方法的实施例进行描述。本文件中，使用的“前”、“后”等方位词的意义同时考虑自燃式烟气净化系统及自燃式烟气净化方法的实施状态及过程顺序确定，不应当理解为对本专利的任何限制。另外，本文件中，“自燃”是指利用待处理烟气中成份特性，未加入外部燃料的燃烧，“自燃”可以是利用外部燃料或装置点燃而进行，也可以加入通往空气或氧以使co燃烧。

请参考图1，该图为本发明自燃式烟气净化系统的一个实施例的结构示意图。该自燃式烟气净化系统包括通过烟气管道依次相连通的除尘装置100、脱硝装置200、排空管300和自燃装置400。

其中，除尘装置100可以选用现有的除尘设备或利用现有除尘方式对待处理烟气进行除尘处理。一个实施例中，除尘装置100可以包括旋风除尘器和脉冲布袋除尘器。当然，根据实际需要，可以选用多个除尘器进行组合使用。

脱硝装置200可以利用现有的脱硝设备或脱硝方式进行，以消除或减少烟气中的nox，如可以选用氧化法进行脱硝，也可以选用还原方式进行脱硝。本实施例中，选用选择性催化还原法(selectivecatalyticreduction,scr)法进行脱硝，即加入热氨气，利用反应器中催化剂将nox转化氮气，实现烟气脱硝目的。

通过净化的烟气达到排放标准后，可以通过排空管300排入空气。排空管300可以选择适当的高度，可以形成烟囱，以将达到排放标准的气体在适当的高度排入大气。

自燃装置400可以包括自燃炉，自燃炉可以是直燃式燃烧炉，也可以是蓄热式燃烧炉(regenerativethermaloxidizer,rto)。一个实施例中，可以选择蓄热式燃烧炉，以降低能耗，保证安全性。可以理解，自燃装置400可以包括点燃装置，以点燃待处理烟气中的co，实现待处理烟气的自燃。待处理烟气在自燃过程中，可以将一氧化碳、vocs和二恶英进行加热处理，转化为二氧化碳或水等无害成份，实现烟气净化的效果。

在一个实施例中，通过适当的烟气管道在所述除尘装置100和脱硝装置200之间设置自燃装置400。待处理烟气中，co含量为7000-18000mg/nm³、vocs含量为300-500mg/nm³、co2含量为12.0％(vol)、水含量为13.0％(vol)、二恶英含量为6-9ngteq/nm³。利用蓄热式自燃炉，在保持820-1100℃温度的情况下，使待处理烟气中的co燃烧，使待处理烟气自燃。经检测，自燃处理后的烟气中，co含量约为100-800mg/nm³、vocs含量为5-8mg/nm³、co2含量为12.4％(vol)、水含量为13.2％(vol)、二恶英含量为＜0.1ngteq/nm³。即自燃处理后，co转化为co2，vocs和二恶英转换为二氧化碳或水。

在另一个实施例中，通过适当的烟气管道在所述除尘装置100和脱硝装置200之间设置自燃装置400。待处理烟气中，co含量为1200-2500mg/nm³、vocs含量为1000-1500mg/nm³、co2含量为8.5％(vol)、水含量12％(vol)、so2含量500-600mg/nm³、有机硫300-500mg/nm³、二恶英含量为1-5ngteq/nm³。在保持800-1100℃温度的情况下，使待处理烟气中的co与vocs燃烧，使待处理烟气自燃。经检测，自燃处理后的烟气中，co含量为200-600mg/nm³、vocs含量为10-15mg/nm³、co2含量为8.8％(vol)、水含量12.3％(vol)、二恶英含量为＜0.1ngteq/nm³、so2含量为900-1200mg/nm³。即自燃处理后，co转化为co2，vocs和二恶英转换为二氧化碳或水、有机硫转换为so2。

这样，可以充分利用待处理烟气中co作为燃料，使待处理烟气自燃，可以不需要外部燃料的加入，或者可以大幅度地减少外部燃料的加入，进而可以大幅度降低烟气净化能耗。在烟气自燃过程中可以将vocs、二恶英或/和有机硫转换为二氧化碳、水和二氧化硫，而二氧化硫可以很容易被后续脱硫处理工序中去除，实现对vocs、二恶英、有机硫等污染物的去除，避免或减少vocs、二恶英和有机硫进入脱硫吸收浆液中，省去脱硫吸收浆液后续处理工序。

可以理解，使待处理烟气的co含量保持在适当的范围，可以通过现有的点燃方式实现待处理烟气的自燃，或者通过保持适当温度，使待处理烟气保持自燃。优选实施例中，待处理烟气的co含量大于6000mg/nm³时，可以实现待处理烟气的自燃；当然，本领域技术人员可以根据自燃环境，待处理烟气中成份及成份之间比例，通过在开始阶段点燃方式使待处理烟气燃烧，然后保持自燃。根据上述描述，也可以确定，待处理烟气中，可燃成份越高，自燃性能越好；根据待处理烟气自燃性能不同，可以控制燃烧炉内温度，以平衡自燃装置400耐热和烟气净化效能。

另外，特别重要的是，由于脱硝装置200进行脱硝处理时，需要将待处理烟气加热到一定的温度，而从燃烧炉排出经过除尘处理后的烟气温度低于脱硝所需要的温度。利用本发明实施例，通过自燃装置400去除vocs和二恶英等污染物之后，可以待处理烟气的温度提高至250度至450度，可以为脱硝处理提供良好条件，可以省去在脱硝之前专门加热烟气的过程和步骤，即自燃处理可以实现脱硝预热的功能和效果，降低烟气净化处理成本。一般来讲，对于一个10万nm3/h烟气量的项目，利用现有技术，通过加入燃料提高待处理烟气时，每年的燃料成本大约在800万元；利用本专利提供的技术，每年的燃料成本(仅用于点燃待处理烟气)仅为100万元，这样就大大降低了烟气净化的成本。

当然，本发明的主要目的在于充分利用待处理烟气中的co，使co燃烧，使待处理烟气燃烧，在燃烧过程中去除待处理烟气中的污染物，不需要或大幅度地减少外部燃料的加入，进而可以大幅度降低烟气净化能耗。同时，可以避免或减少在自燃式烟气净化过程中，由于存在vocs、二恶英而导致的工艺复杂、处理成本高的不足，因此，自燃装置400的设置位置可以根据实际需要确定，只要通过所述烟气管道连通在所述排空管300之前即可，而不必一定设置在所述除尘装置100和脱硝装置200之间。

可以理解，为了保证自燃效果，所述自燃装置400可以包括点燃装置，以使待处理烟气的co燃烧。这样可以保证co燃烧可靠性，保证燃烧效果，保证烟气净化效果。

如图所示，本实施例提供的自燃式烟气净化系统中，还可以包括预热换热器500；预热换热器500设置在除尘器装置100和自燃装置400之间。预热换热器500包括用于热交换的第一通路和第二通路。第一通路提供烟气通道，包括进烟口511和排烟口512，进烟口511通过烟气管道与所述除尘装置100的排烟口102相通，出烟口512通过烟气管道与所述自燃装置400的进烟口401相通。第二通路为从脱硝装置200排出的烟气提供通道，其进烟口521通过烟气管道与所述脱硝装置200的排烟口202相通，出烟口522通过烟气管道直接或间接与所述排空管300相通。从脱硝装置200排出烟气温度较高，从除尘装置100排出烟气温度较低；二者通过预热换热器500可以进行热量交换，使进入自燃装置400的烟气温度升高，同时降低从脱硝装置200中排出烟气的温度。通过预热换热器500，可以利用脱硝处理后烟气中热量对进入自燃装置400的烟气进行预热，充分利用系统热量，减少或降低自燃装置400消耗，提高系统整体效能。具备烟气换热功能的设备均可以作为本发明中的预热换热器500，对此本发明并无特殊限制。

为了促进烟气顺畅通流，在预热换热器500的第一通路前的烟气通道中还可以设置相应的引风机，以促进烟气流动。

如图1所示，本实施例提供的自燃式烟气净化系统还包括脱硫装置600和消白换热器700。

脱硫装置600通过烟气管道连通在脱硝装置200的排烟口202和所述排空管300之间。这样，脱硝处理之后的烟气就可以进入脱硫装置600中进行脱硫处理。脱硫装置600可以选用现有的脱硫设备，如可以选用多相反应器，也可以选择喷淋塔；可以选择湿式方式脱硫，也可以选用干法脱硫。为了控制进入脱硫装置600烟气，保证烟气流通顺畅，脱硫装置600的引入烟气管道中可以设置适当的引风机。

消白换热器700可以连接在脱硝装置200之后。本实施例中，消白换热器700设置在预热换热器500之后。消白换热器700包括用于热交换的消白烟气通道和消白气体通道。消白烟气通道进烟口711通过适当的烟气管道与所述脱硝装置200的排烟口202相通，出烟口712通过烟气管道与所述脱硫装置600的进烟口相通。消白气体通路的进口721引入消白气体，出口722通过烟气管道与所述排空管300相通，消白气体可以是空气，当然也可以是其他气体。为了控制引入消白气体，消白气体通路的进口721可以设置适当的引风机，控制消白气体(空气)引入。

本实施例中，消白换热器700的工作原理是：利用脱硝处理后烟气中热量对空气进行预热，经过预热的空气与净化处理后、待排空气体混合，可以提高排空气体的温度，减少排空气体白烟现象，降低排空所体对排空管300的腐蚀。

为了避免自燃装置400过热，影响自燃装置400的可靠性和使用寿命，自燃式烟气净化系统中所述自燃装置400包括自燃控制器(图中未示出)、自燃炉420和多个与所述自燃炉420相通的储能氧化炉410。自燃炉420为等处理烟气的自燃提供空间。本实施例中，多具储能氧化炉410位于自燃炉420上方。每个储能氧化炉410又包括氧化室411、与氧化室411相通的进烟支管412和出烟支管413；多个储能氧化炉410的进烟支管412与所述自燃装置400的进烟口401相通；多个储能氧化炉410的出烟支管413与所述自燃装置400的排烟口402相通。氧化室411为烟气或可燃成份提供燃烧或燃烧准备。

本实施例中，进烟支管412和出烟支管413设置有电控开关阀；以控制管道通断，实现烟气的进入与排出，进而可以控制每个储能氧化炉410的烟气进入、烟气清扫及排出过程，进而控制每个储能氧化炉410的工作周期。

所述自燃控制器的控制端分别与电控开关阀信号输入端信号相连。这样可以使每个自燃炉间歇工作，使每个储能氧化炉410及氧化室411的温度保持在适合的范围，避免储能氧化炉410及氧化室411过热，提高自燃装置400的可靠性和使用寿命。

自燃炉420可以设置有点火装置，以在开始阶段或温度较低时点燃烟气，并为烟气自燃提供前提。多个储能氧化炉410的氧化室411之间设置有隔热结构，比如填充隔热材料等，这样可以防止各氧化室411之间相互影响，进一步提高自燃装置400的可靠性和使用寿命。

可以理解的是，自燃装置400可以只包括一个储能氧化炉410，也可以是多个储能氧化炉410。

为了进一步净化烟气，保证排空气体达标，本实施例中，排空管300中还设置有排空除尘器310和除雾器320。排空除尘器310位于所述消白气体通路的出口722与所述排空管300的连通位置之间。除雾器320可以位于所述排空除尘器310之前，以减少气体中的含水量，减少对除尘器310的腐蚀性影响。当然，排空管300中还可以设置在线监测装置，以实时监测排空气体污染物含量。

基于上述自燃式烟气净化系统，本发明还提供一种自燃式烟气净化方法。当然，本发明提供的自燃式烟气净化方法可以用于上述自燃式烟气净化系统实施，但不限于上述自燃式烟气净化系统。

请参考图2，该图为本发明自燃式烟气净化方法的一个实施例的原理示意图。该实施例中，自燃式烟气净化方法对待处理烟气的处理步骤包括：

s100,除尘步骤，即将燃烧炉排出的烟气进行除尘处理，避免后续的自燃烟气预热与脱硝过程设备堵塞。通过除尘处理后，待处理烟气中具有预定含量的co,如大于6000mg/nm³，以方便co的点燃，进而促进待处理烟气的自燃。

s200,自燃烟气预热步骤，即利用脱硝步骤处理后烟气预热自燃步骤待处理的烟气，将脱硝步骤处理后烟气热量转移到自燃步骤待处理烟气中，以方便待处理烟气中自燃。

s300,自燃步骤，即使待处理烟气中co燃烧，使待处理烟气自燃，去除烟气中污染物。与上述自燃式烟气净化系统相对应，可以在自燃装置中能够保持预定的温度，使待处理烟气保持自燃；也可以通过点燃装置点燃待处理烟气，使待处理烟气自燃。

s400,脱硝步骤，去除待处理烟气的nox。

s500,消白气体加热步骤，即利用脱硝步骤处理后待处理烟气与空气(消白气体)进行热交换。通过该步骤，可以使进入脱硫步骤的待处理烟气温度降低，消白气体温度提高。待处理烟气降低可以减少脱硫步骤的蒸发量；消白气体温度提高可以减少烟气排放时的冷凝水蒸气，减少排空后烟气的白烟现象。

s600,脱硫步骤，去除待处理烟气中的二氧化硫。

经过净化满足排空条件之后，通过排空管排入大气。

与上述自燃式烟气净化系统相对应，一方面，可以将vocs和二恶英等污染物转换为二氧化碳或水或容易处理的份，避免或减少vocs和二恶英进入脱硫吸收浆液中，省去后续处理工艺，降低烟气净化处理成本；另一方面，由于自燃步骤设置在脱硝步骤之前，通过自燃装置去除一氧化碳、vocs和二恶英之后，待处理烟气温度提高到250度至450度之间，可以省去在脱硝之间加热烟气的过程和步骤，进而降低成本，降低烟气净化能耗。

可以理解的是，所述自燃步骤只要在排空之前即可，而不必一定设置在脱硝步骤之前，具体可以根据待处理烟气类型、成份及应用环境需要，相应安排具体的步骤相应设置。

为了可以利用脱硝处理后烟气中热量对进入自燃步骤的烟气进行预热，充分利用系统热量，减少或降低自燃步骤消耗，提高系统整体效能，利用所述脱硝步骤处理后的烟气预热所述自燃步骤待处理的烟气。这可以通过上述预热换热器500实现。

当然，在待处理烟气需要进行脱硫的情况下，可以在脱硝步骤之后，排空之前，包括脱硫步骤。通过所述脱硫步骤对脱硝处理之后的烟气进行脱硫处理。为了消除排空时白烟，可以利用所述脱硝步骤处理后、进行脱硫步骤之间的烟气加热空气(消白气体)，并将加热后的空气引入排空管300，提高排空气体温度，消除或减少排空气体白烟现象，降低排空气体对排空管的腐蚀。

以上对本发明所提供具体实施进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。