一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法

技术领域

本发明涉及非电行业高温烟气处理技术领域，特别是指一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法。

背景技术

烟气的除尘、脱硫、脱硝是烟气净化工序中最常见的工艺段，工艺路线多种多样，但对高温烟气同时实现脱硫、除尘、脱硝，尤其是脱硫除尘脱硝一体化的可选技术工艺路线和工艺设备均比较少。

目前，国内现有的成熟的脱硫工艺大多采用湿法脱硫工艺，主要应用在大型燃煤锅炉机组，该技术耗水量较大，且产生废水污染，运行费用较大。针对小的窑炉行业应用起来成本相对较高。

国内成熟应用的脱硝工艺为SCR脱硝，即在高温烟气段利用催化剂进行脱硝，由于此段烟气含尘量高，容易造成催化剂的堵塞，甚至粉尘中的碱金属会导致催化剂失活，从而降低催化剂的使用寿命。

非电行业的高温烟气具有如下特点：成份相对复杂，不同工艺，不同燃料下烟气污染物种类不尽相同；烟气流量及烟气温度波动较大，相对电力行业，非电行业一般烟气量相对较小，随着工艺需要，烟气温度高低波动大。针对非电行业传统污染物，现有的处理方法难以完美契合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法，其能实现对非电行业小烟气量高温烟气污染物进行高效的脱硫除尘脱硝，效果显著，运行可靠、效果稳定，能耗小，成本低廉；可以适应非电行业烟气成分复杂，工况波动大的特性，实现烟气中尘、氮污染物的控制。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法，包括：

S1、先将高温烟气与脱硫剂进行混合脱硫；

S2、将步骤S1得到的脱硫烟气与氨气混合；

S3、将步骤S2得到的混合烟气通入除尘脱硝装置，然后排出；

其中，所述除尘脱硝装置包括：

壳体，其具有容纳所述混合烟气的腔体，其左下方设置开口端，右上方设置出口端，其内设置一水平的具有通孔的隔板，所述隔板与其顶部围成排气通道，所述排气通道连通所述出口端；

n根管状袋体，n≥1，其竖直卡接在所述隔板的通孔内且下端沿所述隔板向下伸出至所述壳体内，其管壁具有透气性，其顶端开口且该开口端内设置花板以与所述排气通道连通，且所述管状袋体的管壁内设置脱硝催化剂负载层；用于对所述烟道出口排出的烟气先进行除尘，再进行催化剂脱硝。

在一些优选实施方式中，所述脱硝催化剂负载层满足：负载量为0.3-8kg/㎡。

在一些优选实施方式中，所述管状袋体的长度为1-3米，径向最大直径≤150mm,管壁厚度≤30mm。

在一些优选实施方式中，所述管状袋体顶部的花板的开孔率在25-35％，且所述管状袋体设置为8-12根/㎡隔板。

在一些优选实施方式中，所述管状袋体的透气性使得烟气的运行阻力≤2kPa。

在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置内的烟气流速为0.6～2m/s。

在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置为N个，N≥2，其并联设置，用于将烟气进行多级除尘脱硝后排出。

在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置具有控制模块，N个除尘脱硝装置的控制模块相互独立。

在一些优选实施方式中，所述脱硫剂为钙基脱硫剂，所述钙基脱硫剂中钙与所述高温烟气中硫的摩尔比在1.5-2.5。

在一些优选实施方式中，所述氨气与所述高温烟气中氮按照氨氮摩尔比0.8-0.9配比。

在一些优选实施方式中，所述排出的净化烟气中，硫含量达35mg/Nm

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，先对高温烟气进行脱硫，然后再与氨气充分混合，能够使得氨气更充分的集中分散在脱硫烟气中各物料的表面，从而提高后续氨气参与脱硝的反应效率和反应程度；且，在特定结构的除尘脱硝装置中，先对烟气进行除尘，然后再集中脱硝，能够避免除尘过程对催化剂脱硝造成不利影响，例如造成堵塞，甚至粉尘中的碱金属导致催化剂失活，降低催化剂的使用寿命等问题。本发明先除尘后脱硝，能够使得脱硝催化剂使用寿命增长，可以达到5-10年。本发明工艺设备简单，操作运行方便，占地面积小，污染物治理效果显著。

附图说明

图1为本发明高温脱硫除尘脱硝一体化系统的结构示意图；

图2为图1中管状袋体的结构示意图；

图3为图2的俯视图。

[附图标记]

1、脱硫剂喷射装置；2、喷氨装置；3、管状袋体；4、除尘脱硝装置；5、烟道；6、出烟管；7、安装托盘；8、内壁；9、外壁；10、空心腔体；11、隔板；12、排气通道。

具体实施方式

本发明中，小烟气量高温烟气是指高温烟气的烟气量在30万Nm3/h以下。

非电行业小烟气量高温烟气，例如窑炉、钢铁、焦化等行业的小烟气量高温烟气。

一般地，所述高温烟气含有尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物，均可以用于本发明。

本发明提供一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法，包括：

S1、先将高温烟气与脱硫剂进行混合脱硫。

所述的脱硫剂可以为钠基或者钙基等碱性物质。

在一些优选实施方式中，所述脱硫剂为钙基脱硫剂，所述钙基脱硫剂中钙与所述高温烟气中硫的摩尔比在1.5-2.5。该方案更利于对高温烟气进行充分的脱硫。

S2、将步骤S1得到的脱硫烟气与氨气混合。

在一些优选实施方式中，所述氨气与所述高温烟气中氮按照氨氮摩尔比0.8-0.9配比。

S3、将步骤S2得到的混合烟气通入除尘脱硝装置4，然后排出。

其中，所述除尘脱硝装置4包括：

壳体(图中未示出)，其具有容纳所述混合烟气的腔体，其左下方设置开口端，右上方设置出口端，其内设置一水平的具有通孔的隔板11，所述隔板11与其顶部围成排气通道12，所述排气通道12连通所述出口端；

n根管状袋体3，n≥1，其竖直卡接在所述隔板11的通孔内且下端沿所述隔板11向下伸出至所述壳体内，其管壁具有透气性，其顶端开口且该开口端内设置花板(图中未标出)以与所述排气通道12连通，且所述管状袋体3的管壁内设置脱硝催化剂负载层(图中未示出)；用于对所述烟道5出口排出的烟气先进行除尘，再进行催化剂脱硝。

本发明实现高温脱硫除尘脱硝一体化的主要工作原理可表述为脱硫、除尘、脱硝三个过程，三个过程在同一装置内依次完成。如图1所示，所述脱硫即在烟道5内喷射钠基或钙基脱硫剂完成烟气和脱硫剂的混合反应；除尘是指喷射的脱硫剂以及烟气中原有的尘在经过管状袋体3时被过滤掉；脱硝是指在烟气透过管状袋体3的过程时，在管状袋体3上负载脱硝催化剂的作用下结合烟道5内喷氨达到脱硝效果；所谓的一体化即指脱硫、除尘、脱硝三个过程虽然依次完成，但是基本上均在一个反应器内反应。

本发明将含有尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物的高温烟气依次经过脱硫、除尘、脱硝。在烟道5内混合有脱硫剂和氨的烟气以一定流速穿过除尘脱硝装置4内的管状袋体3，管状袋体3的透气性有效将烟气中的颗粒物过滤掉；在除尘脱硝装置4内烟气中二氧化硫和脱硫剂充分混合反应，从而脱除二氧化硫；管状袋体3内负载的脱硝催化剂在烟气经过时结合氨从而实现对氮氧化物的脱除，最终实现对烟气中二氧化硫、尘、氮氧化物等污染物的脱除。

本发明所述壳体的下方设置灰尘收集区，以及灰尘排出口，用于排出过滤后的灰尘等颗粒物。

本发明的管状袋体3为脱硫除尘脱硝装置4的烟气过流部件，是一个垂直布置在除尘脱硝装置4内的管状的袋体结构。

所述的管状袋体3的数量可根据要处理的烟气量及需要满足的出口尘和氮氧化物控制指标进行调整。一般地，烟气量越大，出口尘和氮氧化物控制指标越高，n越大。

在一些优选实施方式中，所述脱硝催化剂负载层满足：负载量为0.3-8kg/㎡，例如可以为0.5、1、2、3、4、5、7、8kg/㎡中的任意值以及相邻点值之间的任意值,优选为1-4kg/㎡,。

本发明对所述脱硝催化剂的种类没有任何限制，可以采用本领域任一起到脱硝作用的催化剂。

在一些优选实施方式中，所述管状袋体3的长度为1-3米，径向最大直径≤150mm,管壁厚度≤30mm、优选为15-25mm。此处径向最大直径包括管壁厚度。

应当理解的是，花板具有一定开孔。在一些优选实施方式中，所述管状袋体3顶部的花板的开孔率在25-35％，且所述管状袋体3设置为8-12根/㎡隔板、优选10-12根/㎡隔板。该优选方案，根据每㎡隔板11确定管状袋体3的数量及其顶部开孔率，更利于对除尘后的适宜量的烟气进行充分、更快速的脱硝。

本发明脱硝催化剂的负载量跟管状袋体3的表面积或厚度等结构有关。在本发明优选方案下，采用上述特定负载量，配合特定尺寸和结构的管状袋体3，能够对混合烟气进行充分的高效除尘和高效脱硝。

在一些优选实施方式中，所述管状袋体3的透气性使得烟气的运行阻力≤2kPa。

所述管状袋体3的材质应具有耐高温、耐酸碱性、抗腐蚀性，例如其材质为陶瓷纤维、金属粉末或金属滤网。

本发明所述的管状袋体3的数量与含有污染物的高温烟气气量、除尘效率、脱硝效率等有关，脱硝效率及除尘效率要求越高，流速则需要相应降低。在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置4内的烟气流速为0.6～2m/s。

优选地，本发明中，根据不同的烟气量，布置不同的管状袋体3数量来控制烟气流速。

优选地，如图2-图3所示，所述管状袋体3具有透气的内壁8和外壁9，以及中心开口的安装托盘7，所述安装托盘7安装在所述内壁8和外壁9的顶部开口端，用于卡接在所述隔板11上。应当理解的是，花板嵌装在所述安装托盘7的中心开口处。

可以理解的是，所述内壁8内为空心腔体10。

在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置4为N个，N≥2，其并联设置，用于将烟气进行多级除尘脱硝后排出。

在一些优选实施方式中，所述除尘脱硝装置4具有控制模块，N个除尘脱硝装置4的控制模块相互独立。该优选方案下，N个除尘脱硝装置4可以同时工作，也具备临时个别单独检修功能。

N个所述除尘脱硝装置4为N个模块化箱体并联连接，每个模块化箱体均有烟气进出口阀门控制。检修时，可以单独将需要检修的模块化箱体的烟气进出口阀门关闭，然后进行检修；检修完毕后打开进烟气出口阀门即可投入使用。

可以理解的是，在N个除尘脱硝装置4中，烟气依次经过N个除尘脱硝装置4后，进入出烟管6排出。其中，可以控制N个除尘脱硝装置4中的某几个进行工作。

在一些优选实施方式中，所述排出的净化烟气中，硫含量达35mg/Nm

本领域技术人员可以根据上述需求设置一种高温脱硫除尘脱硝一体化系统，其用于安装在脱硫塔的高温烟气段，如图1所示，包括：脱硫剂喷射装置1、喷氨装置2以及除尘脱硝装置4、出烟管6，其中，所述脱硫剂喷射装置1、喷氨装置2依次安装在所述高温烟气段的烟道5上，且，在烟气的流动方向上，所述脱硫剂喷射装置1位于所述喷氨装置2的上游；所述除尘脱硝装置4的进口与所述高温烟气段的烟道5出口连通，出口与所述出烟管6连通。

可以理解的是，烟气从烟管5通过壳体进入所述管状袋体3内，只能从所述管状袋体3顶端花板处流向出烟管6。

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1

一种非电行业小烟气量高温烟气污染物的处理方法，在如图1-3所示的高温脱硫除尘脱硝一体化系统中进行，包括：

S1、先将含硫的高温烟气与脱硫剂(具体为氢氧化钙)进行混合脱硫；脱硫剂按照钙硫摩尔比1.5:1通入；

S2、将步骤S1得到的脱硫烟气与氨气混合；氨气按照氨氮摩尔比0.8:1通入；

S3、将步骤S2得到的混合烟气通入除尘脱硝装置4，然后排出；

其中，设置1个除尘脱硝装置4，包括：

壳体，其具有容纳所述混合烟气的腔体，其左下方设置开口端，右上方设置出口端，其内设置一水平的具有6个通孔的隔板11，所述隔板11与其顶部围成排气通道12，所述排气通道12连通所述出口端；

6个管状袋体3，其竖直卡接在所述隔板11的通孔内且下端沿所述隔板11向下伸出至所述壳体内，其管壁具有透气性，其顶端开口且该开口端内设置花板以与所述排气通道12连通，管状袋体3顶部的花板的开孔率在25-35％，且所述管状袋体3设置为10-12根/㎡隔板，且所述管状袋体3的管壁内设置脱硝催化剂负载层，脱硝催化剂(具体为钒钛型SCR催化剂)负载量为1kg/㎡；用于对所述烟道5出口排出的烟气先进行除尘，再进行催化剂脱硝。管状袋体3的长度为3米，径向最大直径为150mm,管壁厚度20mm。管状袋体3透气性使得烟气的运行阻力≤2kPa，烟气流速为0.8-2m/s。

排出的净化烟气中，硫含量为≤35mg/Nm

实施例2

按照实施例1的方法进行，不同的是，脱硝催化剂负载量为0.5kg/㎡。

排出的净化烟气中，硫含量为100mg/Nm

实施例3

按照实施例1的方法进行，不同的是，管状袋体3管壁厚度10mm。

排出的净化烟气中，硫含量为50mg/Nm

实施例4

按照实施例1的方法进行，不同的是，管状袋体3设置为8根/㎡隔板。

排出的净化烟气中，硫含量为80mg/Nm

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。