一种再生金属烟气超低排放治理装置及其工艺

技术领域

本发明属于烟气超净处理技术领域，具体涉及一种再生金属烟气超低排放治理装置及其工艺。

背景技术

再生金属生产大多采用先熔炼去杂，再制锭销售，在废杂金属熔炼过程中，所产生的烟气污染物包含粉尘、烟尘、硫化物、氮氧化物、氯化物、一氧化碳及碳氢化合物等多种污染物。该类烟气总体呈现以下特点：烟气量较小，成分复杂，尘硫含量高，含可挥发性有机物，综合治理难度较大。

当前阶段针对再生金属烟气污染治理大多参照了金属冶炼废烟气的污染治理工艺，以单一的除尘、脱硫、脱硝等传统污染治理为主。这方面的多数研究，也是专门针对特定污染物的治理工艺装置而开发。

如中国发明专利CN111375296A公开了《一种再生金属冶炼废气脱硝超低排放工艺系统》，主要采用智能控制单元、双喷枪多角度喷射方式对脱硝剂进行精确计量控制及喷射，使脱硝效率提高至98％以上，取得了较好脱硝效果；专利号CN216321061U的中国专利，公开了一种用于铜再生冶炼的烟气处理装置，该专利对传统的湿法脱硫进行工艺改进，将脱硫剂喷淋头置于烟气出口上侧，同时在塔内增加了填料层，在烟气出口端增设了活性炭过滤二次净化室，改进后的工艺有效提高了脱硫效率，粉尘也得到了较好的脱除，且对VOCS具有一定的去除效果，但该法无法对NOx、CO进行脱除，对VOCS的脱除不能满足更加严格的排放指标要求。

专利号US20140212349A1的美国专利，主要针对水泥熟料、氨生产、三氧化铀生产废气，提出了RTO+SCR的协同脱除工艺和装置，实现了对HC合物、NOx等的综合脱除，且达到了较好的脱除效率，但该法对烟气的适应性存在一定局限，未充分考虑高温烟气余热的回收，对SO

随着环保形式日趋严峻，亟需提出一种高效的多污染物协同净化工艺措施，以全面脱除再生金属烟气及与之相类似的废烟气中粉尘、SO

发明内容

鉴于现有技术的问题和缺陷，本发明提供了一种再生金属烟气超低排放治理装置及其工艺。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种再生金属烟气超低排放治理装置，包括依次布置的余热锅炉，袋式除尘器，风机，RTO焚烧和SCR脱硝一体装置，湿法脱硫装置，湿电除尘器和烟囱；

所述的RTO焚烧和SCR脱硝一体装置包括并置的两组蓄热陶瓷体，两组蓄热陶瓷体分别为远离燃烧室的一组陶瓷蓄热体和靠近燃烧室的另一组陶瓷蓄热体，该一组陶瓷蓄热体和该另一组陶瓷蓄热体之间设置脱硝催化剂室，脱硝催化剂室上设置喷氨装置；当该一组陶瓷蓄热体降温放热、该另一组陶瓷蓄热体升温蓄热，当该一组陶瓷蓄热体升温蓄热、该另一组陶瓷蓄热体降温放热。

进一步的，该一组陶瓷蓄热体为下部的陶瓷蓄热体，下部的陶瓷蓄热体为低温段，低温段陶瓷蓄热体进口端分别连接原烟气进口，低温段陶瓷蓄热体上设置净烟气出口管道。

再进一步的，脱硝催化剂室位于低温段陶瓷蓄热体上方，低温段陶瓷蓄热体与SCR脱硝催化活性温度区间重合；脱硝催化剂室中烟气自上而下流动，脱硝催化剂室出口管道与低温段陶瓷蓄热体相连接。

再进一步的，该另一组陶瓷蓄热体为上部的陶瓷蓄热体，上部的陶瓷蓄热体为高温段，脱硝催化剂室进口管道与上部的陶瓷蓄热体相连接。

再进一步的，上部的陶瓷蓄热体与下部的陶瓷蓄热体之间设置开关控制阀，脱硝催化剂室与上部的陶瓷蓄热体和下部的陶瓷蓄热体之间设置开关控制阀。

再进一步的，脱硝催化剂室的前端烟气入口处设置喷氨装置。

一种再生金属烟气超低排放治理工艺，包括以下步骤：

(1)将原烟气引入余热锅炉，对原烟气中过剩的热量进行回收利用；

(2)经步骤(1)处理后的烟气进入袋式除尘器，去除烟气中的粉尘颗粒物；

(3)经步骤(2)处理后的烟气进入增压风机加压；

(4)经步骤(3)处理后的烟气进入RTO焚烧和SCR脱硝一体装置，燃烧去除包括HC化合物、CO可燃物成分，同时催化还原去除烟气中的NO

(5)经步骤(4)处理后的烟气进入湿法脱硫装置，净化去除包括SO

(6)经步骤(5)处理后的烟气进入湿电除尘器，去除烟气中包括含重金属的微细颗粒物、气溶胶、PM2.5的有害物质，得到净化后烟气并排放。

再进一步的，一种再生金属烟气超低排放治理工艺，包括以下步骤：

温度为300-400℃原烟气首先进入余热锅炉，对烟气余热回收利用，烟气温度降至200±5℃；之后烟气继续被进入袋式除尘器，经过滤脱除粉尘颗粒物，此时的烟气温度190±5℃；之后再将烟气通过风机(3)增压，增压后的烟气温度为200±5℃；

然后将烟气引入RTO焚烧和SCR脱硝一体装置，首先向上经过一侧RTO热端蓄热陶瓷，升温至750-760℃时，进入RTO燃烧室，焚烧去除包括CO、CH合物、N

之后烟气进入湿法脱硫装置，净化去除包括SO

本发明的技术效果在于：本发明所述工艺适用于含尘、硫、硝、N

经过一系列工艺净化环节，可实现烟气净化后主要污染物粉尘≤5mg/m

本发明工艺及装置具有以下优势：

(1)对包括再生金属废烟气在内的含多种污染物的复杂工况烟气均具有较好净化脱除效果，该类烟气所含污染物包括：粉尘、SO

(2)烟气综合减排效果明显，且污染物综合净化率达95％以上，HC合物、CO、粉尘、SO

(3)可同时实现对过剩热量、能源的回收利用，脱硫石膏的资源化利用，既降低了消耗，又减少排放，达到循环经济的目的；

(4)净化过程充分利用烟气自身携带的污染物CO、VOC

附图说明

图1为本发明的一种再生金属烟气超低排放治理工艺流程示意图；

图2为本发明的一种再生金属烟气超低排放治理工艺系统组成示意图；图2中箭头方向为烟气流动方向；

其中，1-余热锅炉，2-袋式除尘器，3-风机，4-RTO+SCR一体装置，5-湿法脱硫装置，6-湿电除尘器，7-烟囱；

图3为本发明的一种再生金属烟气超低排放治理工艺系统的RTO+SCR一体装置结构示意图；

其中参照以下附图标记参照以下示意：41-A组下段蓄热陶瓷，42-脱硝催化剂室，43-喷氨装置，44-A组上段蓄热陶瓷，45-燃烧室，46-B组上段蓄热陶瓷，47-B组下段蓄热陶瓷，f-x(即f-1至f-8；f-1A、f-1B、f-2A、f-2B)切换阀。

具体实施方式

本发明的一种再生金属烟气超低排放治理工艺主要组成为：余热锅炉+袋式除尘器+RTO蓄热燃烧+SCR脱硝+湿法脱硫+湿电除尘，RTO蓄热燃烧与SCR脱硝为一体式工艺组合装置，本发明以RTO+SCR一体装置相称。

进一步的，本发明工艺中，余热锅炉1位于工艺前端，与原烟气相连接，其后依次为袋式除尘器2、RTO+SCR一体装置4，湿法脱硫装置5，湿电除尘器6，以上主体工艺装置可以根据烟气具体工况需求，进行排列组合，本发明并不对工艺顺序加以限制。

具体的，本发明主要工艺及装置：

(一)余热锅炉1。所用余热锅炉1主要从经济技术合理性角度，选择综合性能成熟的通用型锅炉，本发明并不对此加以限制。

(二)袋式除尘器2。所用袋式除尘器2为常用的技术成熟型袋除尘器，由主体结构：袋笼、滤带、灰斗、箱体、清灰装置、进出气体管道及附属设施及结构件组成，除尘器滤袋可根据烟气粉尘工况、脱除要求，设计为相应规格的滤袋，除尘器根据综合经济技术指标要求，设计为相应形式和规格，本发明并不加以限制。

(三)RTO+SCR(一体反应)装置4：本发明RTO+SCR(一体反应)装置4是在结合了RTO蓄热焚烧、SCR脱硝反应机理基础上进行结构设计。该部分装置的作用是利用CO、HC合物等可燃成分热氧化或后燃烧，并在此过程中将一氧化氮(N

进一步的，上述RTO+SCR(一体反应)装置4，主体由RTO焚烧室(燃烧室45)，N组并列的分段蓄热陶瓷体，共用的SCR催化脱硝室42，以及脱硝剂制取、喷射装置43，点火装置，管路及阀门系统、吹扫系统等系统组成(见图3)；

进一步的，上述RTO+SCR(一体反应)装置4中，RTO焚烧室45附属装置主要为点火助燃烧嘴，燃烧室体等，主要是将经过前端蓄热陶预热升温至约750℃-760℃的烟气点燃，或通过助燃使烟气中的CH合物、CO等可燃成分燃烧，通过燃烧去除这些污染成分；

进一步的，上述N组并列的分段蓄热陶瓷体，N为蓄热陶瓷体组(室)数，取N≥2，具体根据烟气工况设计，本发明以N＝2室(详见图3中A室、B室)，对本发明的设计思路加以说明；

进一步的，上述的分段陶瓷蓄热体，其单室(A室或B室)分为上下两段(见图3)：A室分为上段A′和下段A″，其上段A′靠近RTO燃烧室45为高温蓄热体段，下段A″远离燃烧室45为低温蓄热体段；B室与A室并列，且上下两段分段方式与A室相同；上下两段蓄热陶瓷体A′与A″通过管道相连接并设切换阀门；A′与A″中断位置温度区间点和SCR脱硝催化剂催化活性温度区间相符；

进一步的，上述共用的SCR催化脱硝室设计为一室SCR脱硝室42，在本脱硝室中，SCR催化剂中气体的流向总是相同的(如从上向下)，与热力后燃烧系统的循环无关；(SCR催化)脱硝室42放置SCR脱硝催化剂，并配套设置相应的脱硝还原剂喷射装置、清扫装置等附属装置；

进一步的，上述SCR脱硝室42进口通过烟气管道与阀门，与上述的上段陶瓷蓄热体(A′、B′)出口相连接；SCR脱硝室42出口通过烟气管道与阀门，与上述的下段陶瓷蓄热体(A″、B″)进口相连接；

为达到SCR反应所需的温度，不需要为SCR反应花费额外的能量，因为经过高温焚烧净化去除可燃物后，净烟气温度至少为800℃，在经过冷端蓄热陶瓷蓄热降温过程中，总存在一个合适的温度区间段，用以进行SCR脱硝，该温度段优选为250-380℃，尤其优选为280-320℃；

为确保SCR催化剂的选择性和尽量减少催化剂寿命衰减，尤其为防止催化剂的二氧化硫中毒，必须选择这种规定的工作温度窗口，催化剂的活性温度区间选择为250-380℃，尤其优选为280-320℃，本发明以280-320℃活性催化剂予以阐述；

进一步的，上述的陶瓷蓄热体上、下两段分段也以上述SCR催化剂活性温度区间段为依据进行分段，即上下分段位于蓄热陶瓷体280-320℃温度区间范围；

进一步的，为配合SCR催化剂脱硝，上述脱硝催化室42前端设置脱硝还原剂(如NH

进一步的，上述SCR脱硝段在工艺顺序上，设置为RTO焚烧后出口端脱硝，烟气通过切换阀实现流向控制。

(四)湿法脱硫装置5，主体设备为湿法脱硫塔，主要辅助设施有脱硫剂制备系统、脱硫剂循环及喷淋系统，脱硫废水处理系统，鼓风氧化装置等。

进一步的，上述湿法脱硫工艺，可采用钙基，也可采用钠基湿法脱硫，本发明优选采用钙基石灰-石膏湿法脱硫工艺；

进一步的，上述湿法脱硫塔烟气入口与前述RTO+SCR一体装置4的净化装置出口连接；

进一步的，上述脱硫剂制备系统，采用氧化钙为原料，经过加水消解制成脱硫剂(氢氧化钙)浆液，作为湿法脱硫系统的脱硫剂参与脱硫脱酸反应；

进一步的，上述脱硫剂循环及喷淋系统，由循环水泵、脱硫剂供给管路、脱硫浆液循环管路、喷淋装置组成，其作用主要是将湿法脱硫浆液和部分补充的新鲜脱硫剂浆液通过浆液泵加压输送至脱硫塔体上部，经喷淋装置喷淋雾化为细微液滴后，在脱硫塔内由上向下喷洒，与自下而上流动的烟气逆流混合发生反应；

进一步的，上述脱硫废水处理系统，采用混凝+絮凝沉淀+澄清处理工艺，主要是对脱硫浆液池内高浓度的脱硫浆液，经过初步的旋流浓缩后的废水进一步净化处理；

进一步的，上述脱硫灰氧化系统，主要由氧化风机组成，其作用为向脱硫塔底部的脱硫浆液池中鼓入空气，将脱硫浆液中以CaSO

(五)湿电除尘器6，该湿电除尘器6可设置为横流式或竖流式，本发明以横流式为例对本发明设计思路予以说明，但并不以此对本发明的工艺构成加以限制。

进一步的，所述湿电除尘器6主要由电极、积尘板、冲洗装置、积水仓、水处理装置组成，包括：烟气入口、烟气出口，废水出口；

进一步的，上述烟气入口与湿法脱硫塔烟气出口连接：

进一步的，上述湿电除尘器采用横流式，烟气呈水平方向进出设备，电极积尘板竖向布置；

进一步的，上述冲洗装置位于积尘板上部，定期对积尘板积灰喷淋冲洗；

进一步的，上述水处理装置进口与湿电除尘器积水仓废水出口连接，主要用于将湿电除尘器冲灰废水收集净化处理。

下面通过具体实施例对本发明做进一步细化阐述，以下方案实施仅为描述性质，非限定性质，不能依此限定本发明的保护范围。

图1对本发明公开的工艺方法进行流程示意；

其烟气净化工艺流程顺序为：原烟气→余热锅炉→袋(式)除尘(器)→风机→RTO(焚烧)+SCR(脱硝)→湿法脱硫→湿电除尘→(烟气)排放；

图2对本发明公开的一种再生金属烟气超低排放治理系统组成进行示意；

本发明工艺方法烟气净化流程，按烟气流向顺序，包含：余热锅炉1，袋式除尘器2，风机3，RTO+SCR(一体化)装置4，湿法脱硫装置5，湿电除尘(器)6，烟囱7。

以下特别对本发明主体工艺组成中的RTO+SCR(一体)装置4结构及功能予以阐述：

本发明一种再生金属烟气超低排放治理工艺及系统中，RTO+SCR(一体)装置4具体工艺结构(见图3)：

其结构组成主要有：并列的两组蓄热陶瓷体A和B，其中A分为远离燃烧室45的陶瓷(蓄热)体41(A″)和靠近燃烧室45的陶瓷蓄热体44(A′)，B分为远离燃烧室45的陶瓷体47(B″)和靠近燃烧室45的陶瓷蓄热体46(B′)；以及(SCR)脱硝(催化剂)室42，喷氨系统(即喷氨装置)43，(RTO)燃烧室45也是位于并列的两组蓄热陶瓷体A和B之间。

进一步的，上述(RTO低温段)陶瓷蓄热体41和47进口端分别连接原烟气进口，设置净烟气出口管道，通过阀门f1-A、f1-B、f2-A、f2-B实现通断控制；

进一步的，上述SCR脱硝室42位于RTO陶瓷蓄热体(41或47)合适的降温温度区间，与SCR脱硝催化活性温度区间重合(280-320℃)；SCR脱硝室42中烟气自上而下流动，出口管道(分别)和陶瓷蓄热体下段41和47相连接，通过(切换)阀门f-3、f-6实现通断控制；进口管道分别和陶瓷蓄热体上段44和46相连接，通过阀门f-5、f-8实现通断控制；且A组上下段陶瓷蓄热体41和44同时直接连接并通过f-4实现通断控制，B组上下段陶瓷蓄热体46和47同时直接连接并通过f-7实现通断控制，通过控制相应管路上阀门的启闭，使烟气选择通过SCR脱硝室42或不经过SCR脱硝室42直接进入下段陶瓷蓄热体。

优选的，本发明所述脱硝采用RTO出口段脱硝，即烟气经过燃烧净化后，在通过陶瓷蓄热体降温过程中，在合适的温度区间段，烟气经过旁路，自上而下通过SCR脱硝室42脱硝，但原烟气在进入燃烧室45前，不经过SCR脱硝室42；

进一步的，上述SCR脱硝前端烟气入口处设置喷氨装置43，用于喷入脱硝还原剂；

进一步的，上述RTO焚烧室45，主要由燃气烧嘴、燃气输送管路等辅助燃烧系统组成，用于将烟气中可燃成分点燃或通过助燃，使烟气中的CO、CH合物等可燃成分燃烧去除。

为对该部分加以更为明了的阐述，下面针对该部分烟气净化过程予以详细的流程说明：

本过程取A、B两组并列蓄热陶瓷体工作状态为：烟气自A进，B出，即A组降温放热，B组为升温蓄热，则烟气具体净化流程为：保持切换阀f-1A、f-2B开启，f-1B、f-2A关闭，原烟气经过阀门f-1A进入热端蓄热陶瓷下段41，并继续向上通过开启的f-4直接进入热端蓄热陶瓷上段44，此时连接SCR脱硝室42的阀门f-3、f-5关闭，烟气被升温加热至750℃时，进入燃烧室45，焚烧去除CH合物等可燃成分，燃烧净化后，烟气温度为800-1000℃，之后烟气经过冷端蓄热陶瓷上段46降温蓄热，当温度降至280-320℃时，通过打开的阀门f-6、f-8流经SCR脱硝室42进行脱硝，此时f-7关闭，当然，在烟气进入SCR脱硝室42之前，先通过喷氨装置43喷入一定量的脱硝还原剂(NH

A、B两组并列的蓄热陶瓷体通过切换阀f-1A、f-2A、f-1B、f-2B实现工作状态的切换，即“A组降温放热，B组升温蓄热”或“A组升温蓄热，B组降温放热”，同时通过控制阀门“f-3、f-4、f-5”和“f-6、f-7、f-8”的启闭，控制烟气流向是否通过SCR脱硝室42，其烟气净化过程与上述过程相同。

按照工艺流程顺序，本发明所述一种再生金属烟气超低排放治理工艺，具体净化步骤参照(图2)：

(1)将原烟气引入余热锅炉1，对原烟气中过剩的热量进行回收利用；

(2)经步骤(1)处理后的烟气进入袋式除尘器2，去除烟气中的粉尘颗粒物；

(3)经步骤(2)处理后的烟气进入增压风机3加压；

(4)经步骤(3)处理后的烟气进入RTO+SCR(一体)装置4(图3)，燃烧去除HC化合物、CO等可燃物成分，同时催化还原去除烟气中的NO

(5)经步骤(4)处理后的烟气进入湿法脱硫塔(即湿法脱硫装置)5，净化去除SO

(6)经步骤(5)处理后的烟气进入湿电除尘器6，去除烟气中的微细颗粒物(含重金属)、气溶胶、PM2.5等有害物质，得到净化后烟气并排放。

本发明所述一种再生金属烟气超低排放治理工艺，具体其处理流程为：原烟气→余热锅炉→袋(式)除尘(器)→风机→RTO焚烧+SCR脱硝→湿法脱硫→湿电除尘→烟气排放；按烟气流向顺序，烟气净化流程描述参照图2；

温度为300-400℃原烟气首先进入余热锅炉1，对烟气余热回收利用，烟气温度降至约200℃；之后烟气继续被进入袋式除尘器2，经过滤脱除粉尘颗粒物，此时的烟气温度约190℃；之后再将烟气通过风机3增压，增压后的烟气温度为200℃左右；

然后将烟气引入RTO+SCR一体装置4，首先向上经过RTO热端蓄热陶瓷A，升温至约750-760℃时，进入RTO燃烧室45，焚烧去除CO、CH合物、N

之后烟气进入湿法脱硫塔(湿法脱硫装置)5，净化去除SO

本发明所述工艺适用于含尘、硫、硝、N

经过上述一系列工艺净化环节，可实现烟气净化后主要污染物粉尘≤5mg/m

本发明工艺及装置具有以下优势：

(1)对包括再生金属废烟气在内的含多种污染物的复杂工况烟气均具有较好净化脱除效果，该类烟气所含污染物包括：粉尘、SO

(2)烟气综合减排效果明显，且污染物综合净化率达95％以上，HC合物、CO、粉尘、SO

(3)可同时实现对过剩热量、能源的回收利用，脱硫石膏的资源化利用，既降低了消耗，又减少排放，达到循环经济的目的；

(4)净化过程充分利用烟气自身携带的污染物CO、VOC

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。