一种用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统的制作方法

本实用新型属于烟气处理技术领域，特别涉及一种用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统。

背景技术：

自环保部颁布实施《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》对烧结烟气的处理提出了更高的要求。为实现烟气中SO2、NOx的联合脱除，目前通常采用臭氧等作为氧化剂，把烟气含有的NO氧化为NO2，然后借助湿法吸收塔实现SO2、NOx的联合脱除，这种方法已经在燃煤锅炉烟气中获得广泛应用。文献《烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析》(邹凌云，孙普，山西冶金，2016年第4期)对几种现有烧结烟气处理技术做了对比文分析，目前我国烧结烟气处理主要以脱硫为主，烟气联合脱硫脱硝技术一体化处理技术存在较多不足。

专利200910095344.4(公开号CN101485957A)公开了一种臭氧氧化结合双塔洗涤对烟气同时脱硫脱硝的装置及方法，锅炉烟气先进入碱液洗涤塔A，二氧化硫被吸入液相，臭氧发生器产生的臭氧将四价硫氧化成六价硫，生成稳定的硫酸盐；然后混合烟气中的氮氧化物在碱液洗涤塔B内被吸收，碱液洗涤塔中的碱液为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙或碳酸钙中的一种或氨水，但在实际应用中，此方法脱硝效率比较低。分析原因，主要是脱硫脱硝系统实现高效脱硝的前提是吸收剂先与SO2反应生成亚硫酸盐，然后利用亚硫酸盐才能高效脱除NO2，而烧结机等烟气氧含量高，脱硫反应生成的亚硫酸盐迅速被氧化为硫酸盐，无法与NO2反应，导致脱硝效率比较低。而且，排出的废水中含有大量的NO^2-、NO^3-、SO4^2-、Cl^-等离子，废水成分比较复杂，如果处理不好，容易形成二次污染。

此外，钢铁企业烧结过程存在的另一个重要问题就是余热回收问题。文献《烧结过程余热资源回收利用技术进步与展望》(董辉，王爱华，冯军胜，张琦，蔡九菊，钢铁，2014年9月)概述了国内外烧结余热回收与利用技术发展状况，从工艺流程、技术特点等角度阐述了烧结余热回收发电、梯级利用、与脱硫脱硝一体化工艺。文献《烧结余热梯级利用及脱硫脱硝一站式解决方案》(刘传鹏，杨东伟，惠建明，朱国荣，郁鸿凌，钢铁研究学报，2016年10月)公开了利用冷却机中温段热空气和脱硫系烟气以及其他外部热源对脱硫脱硝系烟气进行加热等，为烧结工序的节能减排提供技术基础。但是，仅对烧结烟气体系的余热进行了利用，忽略了钢渣的余热的利用。目前，烧结余热回收与脱硫脱硝一体化工艺还处于机理性研究阶段，尚存在一定的不足，尤其是没有关于钢渣余热回收利用与脱硫脱硝一体化工艺研究。

因此如何针对钢铁行业的烟气进行同步脱硫脱硝处理及废水零排放，并实现资源化、对于烧结过程的余热资源回收利用与脱硫脱硝结合实现最大化资源利用，是钢铁企业烟气治理与资源化急需解决的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种适用于钢铁企业烟气治理的用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统，针对烧结机等高含氧烟气，采用分步吸收、联合治理的方式，实现高效脱硫、脱硝，以及废水的零排放处理与产物资源化。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统，包括烟气管道、烟气在线监测系统、氧化系统、脱硫系统、脱硝系统和控制系统，还包括废水蒸发系统，所述烟气管道上依次设置有引风机、用于监测烟气成分的烟气在线监测系统、氧化系统，氧化系统后依次设置脱硫系统和脱硝系统，所述脱硫系统底部设有脱硫废水外排管道、脱硝系统底部设有脱硝废水外排管道，所述脱硫废水外排管道和脱硝废水外排管道汇集后连接废水蒸发系统，所述废水蒸发系统还通过管道与引风机入口连接。

进一步的，所述废水蒸发系统包括蒸发塔，蒸发塔底部连接烧结机的高温钢渣排出口，蒸发塔中部设废水喷雾系统，蒸发塔顶部设排气管，排气管通过管道与引风机入口连接；所述脱硫系统和脱硝系统的外排废水通过废水喷雾系统喷入蒸发塔内，与底部的高温钢渣反应，高温水蒸气通过排气管进入引风机入口。

进一步的，所述脱硫系统包括脱硫塔、脱硫浆液循环泵、喷淋装置、脱硫吸收剂制备系统、脱硫产物资源化系统，脱硫塔底部为SO2吸收池，所述脱硫塔底部还设有脱硝吸收剂制备系统，脱硝吸收剂制备系统制备的脱硝吸收剂通过管路连接至脱硝塔底部。

进一步的，所述脱硝系统包括脱硝塔、脱硝浆液循环泵、喷淋装置，脱硝塔底部为NO2吸收池，NO2吸收池上部设有溢流管，所述溢流管连接脱硫吸收剂制备系统。

利用前述的用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统进行的废水零排放协同烟气脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

a.调节通入烟气中臭氧量的步骤；

b.脱硫吸收剂的制备步骤；

c.脱硫产物资源化和脱硝吸收剂的制备步骤；

d.脱硫塔内脱硫步骤；

e.脱硝塔内脱硝步骤；

f.脱硫脱硝废水蒸发回收及固相产物资源化的步骤。

进一步的，步骤a在烟气进入脱硫系统之前进行，烧结机产生的烟气在引风机的作用下通过烟气管道进入氧化系统，根据烟气在线监测系统实时监测的SO2、NO2、O2的含量，精确控制氧化系统的运行参数，实现NO低成本高效氧化为NO2。

进一步的，步骤b中制备脱硫吸收剂时，利用脱硝塔底部溢流出的脱硝浆液制备，将脱硫吸收剂送入脱硫塔底部，在脱硫浆液循环泵的作用下通过喷淋装置喷入脱硫塔内，进行脱硫步骤d，实现烟气中的SO2高效脱除；之后，烟气进入脱硝塔内进行脱硝步骤e，实现烟气中的NO2高效脱除。

进一步的，步骤c具体的为，脱硫产物部分氧化后资源化利用，部分脱硫产物用于制备脱硝吸收剂，制备脱硝吸收剂时还需要添加剂；脱硝吸收剂送入脱硝塔底部，在脱硝浆液循环泵的作用下通过喷淋装置喷入脱硝塔内，进行脱硝步骤e。

进一步的，脱硫塔和脱硝塔运行一段时间后，塔内液位不断增加，需要外排废水，分别通过脱硫废水外排管道、脱硝废水外排管道排至废水蒸发系统，与烧结机产生的高温钢渣反应，高温钢渣的温度使得废水中的水蒸发，水蒸气通过管道回收，排至烟气的引风机入口，利用引风机入口负压作为动力，把蒸发后的水蒸气输送至脱硫塔入口。

进一步的，脱硫脱硝废水与高温钢渣反应，废水中的离子进入钢渣，与钢渣一起作为建材原料使用，实现固相产物资源化。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

(1)本实用新型用于钢铁等企业烟气基于氧化后吸收还原的脱硫脱硝技术，实时在线监测烟气中SO2、NO2、O2的含量，精确控制氧化系统的运行参数，减小钢铁企业烧结烟气中NO氧化为NO2的成本，提高脱硫脱硝效率。

(2)利用脱硫系统的产物制备脱硝吸收剂，并利用脱硝系统产生的溢流废水制备脱硫吸收剂，多余需要外排的脱硫和脱硝废水直接通过管道排入废水蒸发系统，与烧结机产生的高温钢渣反应，高温钢渣的温度使得废水中的水蒸发，水蒸气通过管道回收，排至烟气的引风机入口，利用引风机入口负压作为动力，把蒸发后的水蒸气输送至脱硫塔入口；实现了整个脱硫脱硝系统废水的零排放，实现资源循环利用。

(3)脱硫脱硝系统的外排废水蒸发后通过管道回收水分，排至烟气的引风机入口，降低脱硫塔水耗，节省脱硫用水。

(4)脱硫脱硝系统的外排废水中的硝酸根离子、硫酸根离子等与高温钢渣反应，形成盐，进入钢渣，与钢渣一起作为建材原料使用，避免污水的排放，实现产物的资源化利用；本实用新型为钢铁行业的余热回收利用与烧结烟气脱硫脱硝一体化工艺提供一种新的解决方案。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的废水蒸发系统结构示意图。

图中，1.引风机；2.烟气在线监测系统；3.氧化系统；4.脱硫塔；5.脱硝塔；6.脱硫吸收剂制备系统；7.脱硫产物资源化系统；8.脱硝吸收剂制备系统；9.废水蒸发系统；41.喷淋装置A；42.脱硫浆液循环泵；43.脱硫废水外排管道；51.喷淋装置B；52.脱硝浆液循环泵；53.脱硝废水外排管道；91.排气管；92.蒸发塔；93.废水喷雾系统。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，是本实用新型的用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统的结构示意图，本实用新型包括烟气管道、烟气在线监测系统、氧化系统、脱硫系统、脱硝系统、控制系统(图中未示出)、废水蒸发系统9，烟气管道上依次设置有引风机1、用于监测烟气成分的烟气在线监测系统2、氧化系统3，氧化系统3可以是臭氧发生器，氧化系统3后依次设置脱硫系统和脱硝系统，引风机1、烟气在线监测系统2、氧化系统3、脱硫系统和脱硝系统分别与控制系统连接，实现自动化控制。烧结机等产生的烟气通过烟气管道先进入本系统的氧化系统3，根据烟气在线监测系统2实时监测的SO2、NO2、O2的含量，精确控制氧化系统3的运行参数，实现NO低成本高效氧化为NO2，然后进入脱硫系统和脱硝系统，进行烟气的脱硫脱硝。

脱硫系统包括脱硫塔4、脱硫浆液循环泵42、喷淋装置A41、脱硫吸收剂制备系统6、脱硫产物资源化系统7，脱硫塔4底部为SO2吸收池，脱硫塔4底部还设有脱硝吸收剂制备系统8，脱硝吸收剂制备系统8制备的脱硝吸收剂通过管路连接至脱硝塔5底部。脱硫系统的部分脱硫产物通过脱硫产物资源化系统7回收利用，部分进入脱硝吸收剂制备系统8，并添加其他添加剂，制备脱硝吸收剂，本实用新型的脱硝吸附剂为复合亚硫酸盐吸收剂。

脱硝系统包括脱硝塔5、脱硝浆液循环泵52、喷淋装置B51，脱硝塔5底部为NO2吸收池，NO2吸收池上部设有溢流管，溢流管连接脱硫吸收剂制备系统6，在脱硝过程中，由于湿饱和烟气携带部分浆液滴，同时饱和湿烟气降温会凝结析出部分水分，导致脱硝系统中液位会不断增加，为解决这个问题，多余的浆液外排至脱硫系统的脱硫吸收剂制备系统6，实现水分的循环利用。如果脱硝浆液液位过高，则通过溢流管溢出，至脱硫吸收剂制备系统6参与脱硫吸收剂的制备，即SO2吸收剂的制备。

脱硫、脱硝系统运行一段时间后，需要外排部分废水，以控制浆液中NO^2-、NO^3-、SO4^2-、Cl^-等离子浓度在合理范围内，因此，本实用新型在脱硫系统底部设有脱硫废水外排管道43、脱硝系统底部设有脱硝废水外排管道53，脱硫废水外排管道43和脱硝废水外排管道53汇集后连接废水蒸发系统9，排出的废水进入废水蒸发系统9。

如图2所示，废水蒸发系统9包括蒸发塔92，蒸发塔92底部连接烧结机的高温钢渣排出口，蒸发塔92中部设废水喷雾系统93，蒸发塔92顶部设排气管91，排气管91通过管道与引风机1入口连接；蒸发塔92为开放式，底部有空气流入，废水中的压硝酸根离子被氧化为硝酸根离子；脱硫系统和脱硝系统的外排废水通过废水喷雾系统93喷入蒸发塔92内，与底部的高温钢渣反应，高温钢渣的温度使得废水中的水蒸发，高温水蒸气通过排气管91进入引风机1入口；废水中的离子进入钢渣，生成盐类，与钢渣一起作为建材原料使用，实现固相产物资源化。

利用本实用新型的用于钢铁行业的脱硫脱硝及废水零排放系统进行的脱硫脱硝方法，包括以下步骤：

a.调节通入烟气中臭氧量的步骤；

b.脱硫吸收剂的制备步骤；

c.脱硫产物资源化和脱硝吸收剂的制备步骤；

d.脱硫塔内脱硫步骤；

e.脱硝塔内脱硝步骤；

f.脱硫脱硝废水蒸发回收及固相产物资源化的步骤。

步骤a在烟气进入脱硫系统之前进行，烧结机产生的烟气在引风机的作用下通过烟气管道进入氧化系统，根据烟气在线监测系统实时监测的SO2、NO2、O2的含量，精确控制氧化系统的运行参数，实现NO低成本高效氧化为NO2。

步骤b中制备脱硫吸收剂时，利用脱硝塔底部溢流出的脱硝浆液制备，将脱硫吸收剂送入脱硫塔底部，在脱硫浆液循环泵的作用下通过喷淋装置喷入脱硫塔内，进行脱硫步骤d，实现烟气中的SO2高效脱除；之后，烟气进入脱硝塔内进行脱硝步骤e，实现烟气中的NO2高效脱除。

步骤c具体的为，脱硫产物部分氧化后资源化利用，部分脱硫产物用于制备脱硝吸收剂，制备脱硝吸收剂时还需要添加剂；脱硝吸收剂送入脱硝塔底部，在脱硝浆液循环泵的作用下通过喷淋装置喷入脱硝塔内，进行脱硝步骤e。

脱硫塔和脱硝塔需要外排的废水，分别通过脱硫废水外排管道、脱硝废水外排管道排至废水蒸发系统，与烧结机产生的高温钢渣反应，高温钢渣的温度使得废水中的水蒸发，水蒸气通过管道回收，排至烟气的引风机入口，利用引风机入口负压作为动力，把蒸发后的水蒸气输送至脱硫塔入口。脱硫脱硝废水与高温钢渣反应，生成盐类，废水中的离子进入钢渣，与钢渣一起作为建材原料使用，实现固相产物资源化。

另外，本实用新型的蒸发塔还可以通过其他方式将废水中的硝酸根或亚硝酸根还原为氮气，实现氮氧化物的绿色处理，比如化学还原法(可以以铁为还原剂)、催化还原法。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。