专利名称：烧结烟气湿法脱硝法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大气污染防治领域，尤其涉及一种烧结烟气湿法脱硝工艺。
背景技术：
烟气脱硝技术主要有三种SCR (Selective Catalytic Reduction简称SCR，选择性催化还原法)、SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR，选择性非催化还原法)和催化氧化/还原法，其中SCR、SNCR均属于干法；催化氧化/还原法，属于湿法。 目前，应用最多的是SCR法。但SCR法工程费用极其昂贵，运行费用也很高，占地面积大； 所用液氨为国家二级危险品，管理维护要求严格；所产生的固体催化剂废物处理困难。催化氧化/还原法是采用专门配方的强氧化剂通过对NO的催化氧化，然后还原，与石灰石-石膏喷淋塔脱硫系统结合起来，强氧化剂在喷淋脱硫塔某喷淋层喷入，将部分NO去除。这种方法虽然比SCR、SNCR法简单易行，但催化氧化剂费用不菲，还需对已有的脱硫系统改造和增加一些设施，这种方法用于已上脱硫系统的电厂发电锅炉高NOx浓度烟气的脱硝比较合理。烧结烟气中NOx的浓度一般在300mg/m3左右，浓度不高，建立专门的脱硝装置，如采用目前烟气主要脱硝技术SCR、SNCR等干法技术，极不经济合理。催化氧化/还原法也要有相当的运行费用投入和对脱硫系统的改造，因此，烧结烟气用此法也很不合理。但是对烧结烟气的NOx不治理又将会造成超标排放(即将下达的锅炉综合排放标准NOx的浓度将控制在 200mg/m3)。现有的气喷旋冲烧结烟气脱硫工艺及装备是一项脱硫工艺系统，其流程见附图1。 待处理烧结烟气经增压风机1升压后，首先进入吸收塔3前的冷却预处理装置2，与冷却工艺水和冷却浆液接触，随后进入根据空气动力学原理开发的气喷旋冲吸收塔3内，在稳压段均压后高速冲入按一定规律排布的、由若干根气喷管组成的气喷旋冲装置，烟气沿气喷管下部的气喷孔切线方向旋切喷入吸收浆液中。所述的浆液为石灰石浆液，浆液由石灰石粉仓8经给料机9进入供浆槽10经制浆后注入吸收塔3内下部的浆池。由于特殊的气喷装置，使喷出的微细气泡在浆液中产生剧烈的对冲、剪切、旋流、破碎等效应，从而产生一个高度掺混、强烈干涉的气液两相紊流区，极大地提升了气液传质效果和对烟气量大幅波动的自适应力。在这一过程中，烟气中的sq等污染物在液相中充分传质并发生化学吸收反应， 烟气中残留的粉尘等污染物也在接触液体后被进一步除去，烟气在吸收塔3浆液区被弥散成微细气泡，在三相湍流传质中不断得以净化，直至升抵浆液面处破裂，完成净化过程。净化后的烟气进入吸收塔3上部的缓冲段和外置式水平烟道式除雾器4 (二者合称为组合式除雾器)进行后处理，净烟气达到设定指标要求，由烟 5排放。反应后主要生成的亚硫酸钙在吸收塔3下部浆液区，与氧化风机6强制鼓入的空气作用，被氧化成硫酸钙，进而结晶生成石膏，经旋流和真空皮带脱水机7脱水后外运利用
发明内容
本发明的目的在于提供一种烧结烟气湿法脱硝法，该脱硝法是在现有的气喷旋冲或其它鼓泡类等水浴式脱硫装置湿式石灰石石膏烧结烟气脱硫系统上，即浆液与烟气能充分混合条件下，通过增加脱硝所需的石灰石浆液量和增加NO氧化为NO2A2O5所需的氧化空气量，从而实现有效脱硝和低运行成本的湿法脱硝工艺。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种烧结烟气湿法脱硝法，在脱硫装置采用气喷旋冲吸收塔或其他鼓泡类等水浴式吸收塔，即浆液与烟气充分混合条件下，实现脱硫的同时进行脱硝，所述脱硝是在吸收塔的浆池加入脱硫剂石灰石浆液时，增加脱硝所需的石灰石浆液量；在浆池中鼓入亚硫酸钙氧化为硫酸钙的氧化空气量时，增加NO氧化为N02、N2O5所需的氧化空气量。 所述增加脱硝所需的石灰石量的计算公式为 NOx 的脱除量Rnox= Q烟气 XCnoxX nNOX/1000/MNOX 需耗石灰石量NCaCQ3，NQX= RnoxXO. 5XMCaCO3/1000/1000。所述脱除NOx氧化所需要空气量计算公式如下 Go2=Q烟气 XCno2X Π N02+1000+MNO2 X 0. 10 X 22. 4 + 21%+1000 Go=Q烟气 xCnoX ηno+1000+MnoXO. 90X22. 4 + 21%+1000 Gnox _ Gn02 + Gno ；
上述公式中Rnqx NOx的脱除量，mol/h ； Ncac03,N0X =NOx转化为硝酸钙需要消耗的CaCO3量，t/h; Gnox 脱除NOx氧化所需要理论空气量，NmVh ； Q烟气处理烟气量，NmVh ； Cnox :烟气中 NOx 浓度，mg/Nm3 ； nN0X 脱硝效率，% ； Mtox =NOx 摩尔质量，g/mol。本发明是在气喷旋冲湿式石灰石石膏法烧结脱硫装置或其它鼓泡类等水浴式脱硫装置中，即浆液与烟气充分混合条件下，采用在吸收塔增加氧化空气量将湿法脱硫塔中捕集下来烟气中的NOx (其中主要为NO)氧化为Ν02、Ν205等易溶于水的价态，进而在吸收塔的反应池内增加一定量的脱硫剂CaCO3,供脱硝反应。通过烟气与CaCO3浆液充分旋冲混合高效传质，在脱硫的同时，一举多得，使烟气中的Ν02、Ν205与浆液中的水(H2O)结合生成硝酸 (HNO3),硝酸(HNO3)与碳酸钙(CaCO3 )反应生成硝酸钙，达到外排烟气NOx脱除50%以上的效果，满足高标准排放要求。本发明的烧结烟气湿法脱硝法是通过增加脱硝所需的石灰石浆液量和增加NO氧化为NO2、N2O5所需的氧化空气量，从而实现有效脱硝和低运行成本的湿法脱硝工艺。本发明与现有的SCR脱硝技术相比，其有益效果如下
1)工程造价低，不需发生专门的工程费用，在脱硫的同时脱硝；
2)运行费用低，仅增加所需的氧化空气量和脱硫剂量；
3)维护量低，不单独发生，与脱硫同步；
4)运行控制简单灵活，与脱硫同步，无特殊要求；
5)副产物是硝酸钙废水，可用作树木和青草的肥料，实现废水的零排放；
6)适用于气喷旋冲吸收塔或其它鼓泡类等水浴式脱硫塔脱硫系统。
图1为现有的气喷旋冲烧结烟气脱硫工艺流程示意图。图中1增压风机，2冷却预处理装置，3气喷旋冲吸收塔，4除雾器，5烟囱，6氧化风机，7脱水机，8石灰石粉仓，9给料机，10供浆槽。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的烧结烟气湿法脱硝法，是在脱硫装置采用气喷旋冲吸收塔或其他鼓泡类等水浴式吸收塔进行脱硫的同时，进行脱硝。气喷旋冲湿式石灰石一石膏法烧结脱硫脱硝工艺流程如图1所示。烧结主抽风机出来的烟气经增压风机1增压后，进入冷却预处理装置2进行预处理，而后进入气喷旋冲吸收塔3脱硫、脱硝反应一次完成，净化达标的烟气经除雾器4除雾后从烟囱5排出。脱硝氧化空气和脱硫的氧化空气由氧化风机6鼓入，脱硫、 脱硝所用的250目石灰石粉由石灰石粉仓8经给料机9进入供浆槽10经制浆后注入吸收塔3内下部的浆池，烟气经气喷旋冲装置进入浆液，旋切搅动高效传质，达到脱硫脱硝的目的。反应后主要生成的亚硫酸钙在吸收塔3下部浆液区，与氧化风机6强制鼓入的空气作用，被氧化成硫酸钙，进而结晶生成石膏，经旋流和真空皮带脱水机7脱水后外运利用。本发明不需增加专门的强氧化剂和专门的脱硝剂，也不需增加专门的脱硝设备， 是在脱硫的同时脱硝。脱硫反应过程如下
吸收(气)+H2O — SO2 (溶)+ H2O — H+ + HSO3 —— 2H+ + SO32 一溶解H+ + CaCO3 — Ca2+ + HCO3 一
氧化=HSO3 — + 1/2 (溶)一SO42 — + H+SO32 — + 1/2 (溶)一SO42 一
中和:H+ + HCO3 一一 H2O + CO2
结晶Ca2++S032 —+ 1/2H20 — CaS03 l/2H20 (固)
Ca2++SO42— +2H20 — CaS04 2H20 (固)
整个脱硝反应过程如下
2N0 + O2 — 2N02
4N02 + O2 — 2N205
N2O5 + H2O — 2HN03
4N0 + 302 + 2H20 — 4HN03 ；
4N02 + O2 + 2H20 — 4HN03 ；
2HN03 + CaCO3 = Ca (NO3) 2 + H2O+ CO2
脱硫反应的副产物为石膏，脱硝产物为硝酸钙。本发明的脱硝工艺是在吸收塔的浆池加入脱硫剂石灰石浆液时，增加脱硝所需的石灰石浆液量；在浆池中鼓入亚硫酸钙氧化为硫酸钙的氧化空气量时，增加NO氧化为N02、 N2O5所需的氧化空气量。即在计算脱硫所需氧化理论空气量的时候，要考虑、计算并增加脱
5硝所需的氧化空气量；在确定脱硫剂量时要考虑、计算和增加脱硝所需的CaCO3量。脱硝增加的氧化空气量和硝酸钙量计算公式具体如下 1、设定脱除NOx氧化所需要空气量。Gn02=Q烟气 XCn02X η N02 +1000+Mn02 X0. 25X22. 4 +21%+1000
Go=Q烟气 XCnoX ηno+1000+MnoXO. 75X22. 4 + 21%+1000 Gnox _ Gn02 + Gno ；
2、设定NOx转化为硝酸钙需要消耗的CaCO3量 NOx 的脱除量Rnox= Q烟气 XCnoxX nNOX/1000/MNOX 需耗石灰石量Nc_nqx= RnoxXO. 5XMCaCO3/1000/1000 式中GNra 脱除NOx氧化所需要空气量，NmVh ； Rnox =NOx 的脱除量，mol/h;
Ncac03,N0X =NOx转化为硝酸钙需要消耗的CaCO3量，t/h; Q烟气处理烟气量，NmVh ； Cnox :烟气中 NOx 浓度，mg/Nm3 ； nN0X 脱硝效率，% ； Mtox =NOx 摩尔质量，g/mol。实施例1
130万/Nm3烧结烟气采用气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫，烟气中NOx的含量为300mg/Nm3，按去除50%的NOx，依据上述计算公式计算出脱硝增加的相应的氧化空气量和增加相应的石灰石量。(1)转化NOx所需空气量
130万/Nm3由于烧结烟气中NOx为300mg/Nm3 (主要为NO和NO2，一般两者比例为 0. 75 0. 25)在强制氧化条件下，可发生氧化反应(设定转化率均为50%)，生成硝酸根离子， 继而与碳酸钙转化成硝酸钙；按照NOx氧气所需空气量的公式，分别计算NO2和NO转化所需要的理论空气量
Gn02=Q烟气 X Cn02 X nN02 + 1000 + Mn02 X0. 25 X22.4 +21% + 1000 =1300000 X300 X0. 25 X 50% + 1000 + 46 X0. 25 Χ22·4 + 21% + 1000 m3/ h =28. 26 m3/h
Gno=Q烟气 X Cno X nN0 + 1000 + Mno XO. 75 X22. 4 +21% + 1000 =1300000 X 300X0. 75 X 50% + 1000 + 30 X0. 75 Χ22·4 + 21% + 1000 m3/ h =390 m3/h
因此，脱除50%的NOx所需增加的理论空气量为
Gnox = Gn02 + Gno = 28. 26 m3/h + 390m3/h = 418. 26 m3/h
(2)入塔烟气中脱除NOx需要消耗的脱硝剂量
NOx的脱除量 Rno= Q 烟气 XCnqX nNOX/1000/MNO
=1, 300, 000X300X0. 75X0. 5/1000/30 mol/h =4875 mol/h Rn02= Q 烟气 XCnq2X nNOX/1000/MNO2
=1, 300, 000X300X0. 25X0. 5/1000/46 mol/h =1059.78 mol/hRnox=Rno + Rn02= 5934. 78 mol/h 需增加的石灰石消耗量为
Ncac03, NOX= RnoxXO. 5 X Mcac03/1000/1000
=5934. 78X0. 5X100 /1000/1000 t/h = 0.297 t/h 按计算确定的氧化空气量418. m3/h和脱硝所需的石灰石量0^97 t/h，与脱硫所需的氧化空气量和石灰石量一并(同时、同配置点)加入到系统中参加反应，达到脱硫的同时脱硝。自动监测显示脱硝效率为50% 60%。实施例2
70万/Nm3烧结烟气采用气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫，烟气中NOx的含量为 320mg/Nm3,在脱硫塔内按去除50%的NOx，同样按上述计算公式和计算方法计算出增加的相应的氧化空气量M0. 23 m3/h和增加相应的石灰石量0. 1704 t/h，与脱硫所需的氧化空气量和石灰石量一并加入系统参加反应；净化后的烟气自动监测系统显示脱硝效率为 52% 65%。实施例3
87. 5万/Nm3烧结烟气采用气喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫，烟气中NOx的含量为350mg/Nm3，按去除50%的NOx，按上述计算公式和计算方法计算出增加的相应的氧化空气量328. 44m3/h和增加相应的石灰石量0. 233 t/h,与脱硫所需的氧化空气量和石灰石量一并加入系统参加反应；硫脱硝前后的烟气检测数据表明，脱硝效率为55%左右。
权利要求
1.一种烧结烟气湿法脱硝法，其特征是，在脱硫装置采用气喷旋冲吸收塔或其他鼓泡类等水浴式吸收塔，即浆液与烟气充分混合条件下，脱硫的同时进行脱硝；所述脱硝是在吸收塔的浆池加入脱硫剂石灰石浆液时，增加脱硝所需的石灰石浆液量；在浆池中鼓入亚硫酸钙氧化为硫酸钙的氧化空气量时，增加NO氧化为N02、N2O5所需的氧化空气量。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气湿法脱硝法，其特征是所述增加脱硝所需的石灰石量的计算公式为NOx 的脱除量Rnox= Q烟气 XCnoxX nNOX/1000/MNOX 需耗石灰石量Nc_nqx= RnoxXO. 5XMCaCO3/1000/1000 式中Rnqx NOx的脱除量，molt/h ； Ncac03,N0X =NOx转化为硝酸钙需要消耗的CaCO3量，t/h; Q烟气处理烟气量，NmVh ； Cnox :烟气中 NOx 浓度，mg/Nm3 ； ηΝ。χ:脱硝效率，％ ； Mnox =NOx 摩尔质量，g/mol ；iViCaC03=CaCO3 摩尔质量，g/mol。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气湿法脱硝法，其特征是所述脱除NOx氧化所需要空气量计算公式如下Go2=Q烟气 XCNO2X Π N02+1000+MNO2 X 0. 10 X 22. 4 + 21%+1000 Gno =Q烟气 XCnoX ηΝΟ+1000+ΜΝΟΧ0· 90X22. 4 + 21%+1000 Gnox _ Gn02 + Gno式中6胃:脱除NOx氧化所需要空气量，NmVh ； Q烟气处理烟气量，NmVh ； Cnox :烟气中 NOx 浓度，mg/Nm3 ； ηNOX 脱硝效率，% ； Mtox =NOx 摩尔质量，g/mol。
全文摘要
本发明涉及一种大气污染防治领域，尤其涉及一种烧结烟气湿法脱硝工艺。一种烧结烟气湿法脱硝法，是在脱硫装置采用气喷旋冲吸收塔或其他鼓泡类吸收塔进行脱硫的同时，进行脱硝；所述脱硝是在吸收塔的浆池加入脱硫剂石灰石浆液时，增加脱硝所需的石灰石浆液量；在浆池中鼓入亚硫酸钙氧化为硫酸钙的氧化空气量时，增加NO氧化为NO2、N2O5所需的氧化空气量。本发明是在现有的气喷旋冲或其它鼓泡类等水浴式脱硫装置湿式石灰石石膏烧结烟气脱硫系统上，即浆液与烟气充分混合条件情况下，通过增加脱硝所需的石灰石浆液量和增加NO氧化为NO2、N2O5所需的氧化空气量，从而实现有效脱硝和低运行成本的湿法脱硝工艺。
文档编号B01D53/56GK102407066SQ20101029196
公开日2012年4月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者刘道清, 沈晓林, 石磊 申请人:宝山钢铁股份有限公司