一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法，该系统包括有脱硫装置、除尘装置、烟气分流装置、催化氧化装置、烟气混流装置以及催化还原装置。本发明专利技术通过将脱硫除尘后烟气中的一部分一氧化碳先催化氧化转化为二氧化碳，然后与剩余部分烟气混合进行CO催化还原脱硝，同时一氧化碳先催化氧化过程放出的热量直接用于脱硝过程，减少甚至避免了通过外部燃料加热升温烟气的过程，节约了能源同时也替代了传统SCR脱硝过程还原剂NH3的使用。以废治废，减少了烟气对环境的污染。减少了烟气对环境的污染。减少了烟气对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法


[0001]本专利技术涉及烟气处理技术，具体涉及一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法，属于烟气净化


技术介绍

[0002]颗粒物、硫氧化物、氮氧化物是空气污染的主要来源之一。对于工业烟气，尤其钢铁工业的烧结机烟气而言，烟气除尘及脱硫脱硝技术是应用于颗粒物、氮氧化物、硫氧化物减排的一项重要手段。
[0003]烟气除尘是指通过除尘器分离烟气中的粉尘以达到净化烟气或回收物料的目的。目前工业采用的除尘方法主要包括机械式除尘技术、湿式除尘技术、静电除尘技术和袋式除尘技术。机械式除尘技术是利用粉尘的重力沉降、惯性或离心力分离粉尘，其除尘效率一般在90％以下，除尘效率低、阻力低，优点在于节省能源；湿式除尘技术是利用气液接触洗涤原理，将含尘气体中的粉尘分离到液体中，以去除气体中的粉尘。其除尘效率稍高于机械式除尘器，但易造成洗涤液体的二次污染；静电除尘技术是将含尘气体通过强电场，使粉尘颗粒带电，在其通过除尘电极时，带正/负电荷的微粒分别被负/正电极板吸附，从而去除气体中的粉尘；袋式除尘技术是利用纤维滤料捕集含尘气体中的固体颗粒物，形成过滤尘饼，并通过过滤尘饼进一步过滤微细尘粒，以达到高效除尘的目的。
[0004]烟气脱硫指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO3)。目前工业采用的脱硫方法包括干法脱硫、半干法脱硫或湿法脱硫。干式烟气脱硫工艺与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混；无需装设除雾器及再热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。半干法脱硫主要采用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰一起被除尘器收集。湿法脱硫主要是使用石灰石、石灰或碳酸钠等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2，其主要优点是脱硫效率高，同步运行率高，且其吸收剂的资源丰富，副产品可吸收，商业价值高。
[0005]烟气脱硝是指把已生成的NOx还原为N2，从而脱除烟气中的NOx，目前工业采用的脱硝方法主要包括选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)。SCR脱硝是在催化剂存在的条件下，采用氨、尿素等作为还原剂，在氧气存在及一定温度条件下的条件下将烟气中的NO还原为N2。SNCR是一种成熟的低成本脱硝技术，该技术以炉膛或者水泥行业的预分解炉为反应器，将含有氨基的还原剂喷入炉膛，还原剂与烟气中的NOx反应，生成N2和H2O。
[0006]现有技术中针对烟气的处理绝大多数是采用除尘、脱硫和脱硝组合工艺。通常，采用干法脱硫的温度一般控制在100-150℃范围内，采用半干法脱硫的温度一般控制在90-110℃范围内，采用湿法脱硫的温度一般控制在50-60℃。再进入脱硝工艺中，采用选择性催化还原SCR法脱硝，一般温度控制在150-400℃左右；如果采用选择性非催化还原SNCR法脱硝，一般温度控制在800℃～1100℃较为适宜。现有技术中优先将待处理烟气的温度调节到
适合脱硫处理的温度范围，一般温度较低，然后将经过脱硫后的烟气进行升温，将其温度升高到适合脱硝的温度范围。此工艺过程，由于一般待处理烟气量大，因此需消耗大量的燃料用于加热经过脱硫处理后的烟气；另外，SCR脱硝反应过程需要消耗大量NH3，使用过程安全隐患高，氨逃逸造成资源的浪费和环境的二次污染；同时，SCR催化剂多为钒钛系，生物毒性较高对生态环境具有较大威胁，并且中毒后难以再生。
[0007]此外，由于待处理烟气均是由于燃料的燃烧产生，由于燃烧的充分程度和燃料不可能完全充分燃烧，因此，烟气中均含有一定量的一氧化碳。现有技术中，国家目前对于一氧化碳的排放标准没有明确规定，因此，对于待处理烟气一般只经过脱硫和脱硝处理后直接排放，烟气中的一氧化碳没有针对性的进行处理和利用，造成一氧化碳的直接排放。同时，一氧化碳为无色、无臭、无刺激性的气体；在水中的溶解度甚低，极难溶于水；与空气混合爆炸极限为12.5％-74.2％。一氧化碳极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息，严重时死亡。一氧化碳对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮质的影响最为严重。因此，一氧化碳的直接排放对环境污染极大，减低甚至杜绝处理CO的排放具有积极意义。
[0008]中国专利CN108568207A《一种高效节能的烧结烟气多污染物净化工艺》公开了一种高效节能的烧结烟气多污染物净化工艺，通过对脱硫后的烟气进行CO催化氧化脱除后再进行SCR脱硝。与之类似，中国专利CN108579369A《一种焦炉烟气多污染物协同治理系统及方法》公开了一种焦炉烟气多污染物协同治理系统及方法，通过CO催化氧化与SCR脱硝耦合，实现CO脱除及NOx脱除。中国专利CN108692579A《一种烧结矿余热以及烧结烟气污染物的协同处理工艺》公开了及一种烧结矿余热以及烧结烟气污染物的协同处理工艺，通过热交换处理和脱炭两步处理后脱除烟气中的CO，然后再进行SCR脱硝处理脱除烟气中的氮氧化物。以上专利均能实现CO的脱除及反应产热供给SCR脱硝资源化利用。但并未解决SCR脱硝过程NH3使用及钒钛系催化剂使用的问题。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统及烟气处理方法，通过利用烟气中的一氧化碳，将脱硫除尘后烟气中的一部分一氧化碳催化氧化转化为二氧化碳，此过程放出的热量直接用于剩余部分一氧化碳催化NOx还原的脱硝过程，减少甚至避免了通过外部燃料加热升温烟气的过程，节约了能源同时也替代了传统SCR脱硝过程还原剂NH3的使用。本专利技术充分利用了烟气中的一氧化碳，一方面，一氧化碳催化氧化转化二氧化碳过程中放出的热量供后续工艺使用，节约甚至省去了燃料的使用；另一方面，一氧化碳用于催化NOx还原，替代了传统SCR脱硝过程还原剂NH3的使用，同时处理了烟气中一氧化碳，以废治废，减少了烟气对环境的污染。
[0010]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0011]根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统，该系统包括有脱硫装置、除尘装置、烟气分流装置、催化氧化装置、烟气混流装置以及催化还原装置。原烟气输送管道连通至脱硫装置。所述脱硫装置通过第二管道连通至除尘装置。所述除尘装置通过第三管道连通至烟气分流装置。所述烟气分流装置上分出第四管道连通至催化氧化装置。所述烟气分流装置上还分出第五管道连通至烟气混流装置。所述催还氧化
装置分出第六管道连通至第五管道(经由第五管道输送至烟气混流装置)。所述烟气混流装置通过第七管道连通至催化还原装置。所述催化还原装置通过第八管道连通至外界。
[0012]作为优选，该系统还包括有补热装置、补氧装置、换热装置以及余热回收装置。所述补热装置设置在第四管道上。所述补氧装置通过输氧管道与催化氧化装置相连。所述换热装置设置在第七管道上。所述余热回收装置设置在第八管道上。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一氧化碳高效利用的烟气处理系统，其特征在于：该系统包括有脱硫装置(1)、除尘装置(2)、烟气分流装置(3)、催化氧化装置(4)、烟气混流装置(5)以及催化还原装置(6)；原烟气输送管道(L1)连通至脱硫装置(1)；所述脱硫装置(1)通过第二管道(L2)连通至除尘装置(2)；所述除尘装置(2)通过第三管道(L3)连通至烟气分流装置(3)；所述烟气分流装置(3)上分出第四管道(L4)连通至催化氧化装置(4)；所述烟气分流装置(3)上还分出第五管道(L5)连通至烟气混流装置(5)；所述催还氧化装置(4)分出第六管道(L6)连通至第五管道(L5)；所述烟气混流装置(5)通过第七管道(L7)连通至催化还原装置(6)；所述催化还原装置(6)通过第八管道(L8)连通至外界。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括有补热装置(7)、补氧装置(8)、换热装置(9)以及余热回收装置(10)；所述补热装置(7)设置在第四管道(L4)上；所述补氧装置(8)通过输氧管道与催化氧化装置(4)相连；所述换热装置(9)设置在第七管道(L7)上；所述余热回收装置(10)设置在第八管道(L8)上。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在：该系统还包括有第一流量检测装置(V1)、第二流量检测装置(V2)、第一阀门(M1)和第二阀门(M2)；所述第一流量检测装置(V1)设置在第三管道(L3)上；所述第二流量检测装置(V2)设置在第四管道(L4)上；所述第一阀门(M1)设置在第四管道(L4)上；所述第二阀门(M2)设置在第五管道(L5)上。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括有CO浓度检测装置(P)、NOx浓度检测装置(R)、氧浓度检测装置(S)、温度检测装置(T)；所述CO浓度检测装置(P)、NOx浓度检测装置(R)、氧浓度检测装置(S)以及温度检测装置(T)均设置在烟气分流装置(3)内。5.一种一氧化碳高效利用的烟气处理方法或采用权利要求1-4中任一项所述一氧化碳高效利用的烟气处理系统进行烟气处理的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)原烟气经由第一管道(L1)输送至脱硫装置(1)进行脱硫处理，脱硫后烟气再经由第二管道(L2)输送至除尘装置(2)进行除尘处理；然后将脱硫除尘后烟气经由第三管道(L3)输送至烟气分流装置(3)进行烟气分流处理；2)将烟气分流装置(3)中的部分脱硫除尘后烟气经过或不经过补热装置(7)补热后由第三管道(L3)输送至催化氧化装置(4)内在启动或不启动补氧装置(8)时进行CO催化氧化处理，完成CO催化氧化处理后的该部分烟气经由第六管道(L6)输送至烟气混流装置(5)内进行烟气混流处理；同时将烟气分流装置(3)中剩余部分脱硫除尘后烟气直接由第五管道(L5)输送至烟气混流装置(5)内也进行烟气混流处理；3)在烟气混流装置(5)完成烟气混流处理后的混合烟气经过或不经过换热装置(9)换热后由第七管道(L7)输送至催化还原装置(6)内进行NOx催化还原处理；完成NOx催化还原处理后的净烟气经过余热回收装置(10)余热回收后经由第八管道(L8)排出。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：该方法还包括在第三管道(L3)上设置有第一流量检测装置(V1)实时检测脱硫除尘后烟气的流量为v1，Nm3/h；在第四管道(L4)上设置有第二流量检测装置(V2)实时检测分配至催化氧化装置(4)中的脱硫除尘后烟气的流量为v2，Nm3/h；在烟气分流装置(3)中还设置有CO浓度检测装置(P)实时检测脱硫除尘后烟气中CO的体积浓度为p1，ppm/Nm3；在烟气分流装置(3)中还设置有NOx浓度检测装置(R)实时检测脱硫除尘后烟气中NOx的体积浓度为r1，ppm/Nm3；在第四管道(L4)上还设置有第一阀门
(M1)，在第五管道(L5)上还设置有第二阀门(M2)；则：v2*p1*(1-b)+(v1-v2)*p1＝a...

【专利技术属性】
技术研发人员：康建刚，杨本涛，魏进超，何凯琳，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：