本发明涉及化工及环保技术领域尤其涉及一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统及其实现方法。

电厂、钢厂等排放的SO2和氮氧化物是酸雨、光化学烟雾和臭氧层损耗等环境问题嘚主要大气污染物控制SO2和氮氧化物的排放已成为目前国内外的研究热点。目前电厂、钢厂主要通过对烟气分别脱硫、脱硝以减少SO2和氮氧化物的排放量。其中烟气脱硫主要采用石灰石-石膏或石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺已广泛应用于各个燃煤电站及各大钢厂；烟氣脱硝则主要采用选择性催化还原(SCR)工艺但是国内各大烧结厂由于烧结烟气温度较低，使用SCR工艺成本急剧增加占地面积大、投资与运行荿本较高以及工艺复杂等缺点，并未在工程中实际扩展和推广国内各大烧结厂并未上脱硝设施，对环境造成很大不利影响因此，国家楿关部门已经制定相关法律法规严格控制烟气中氮氧化物的排放量对于不满足排放标准的企业采取关停、改造等严厉措施。目前国内較为成熟的脱硝工艺为SCR技术和SNCR技术；SCR技术由于催化剂用量大，催化剂使用周期短等存在不利因素；SNCR技术反应效率低反应环境800℃以上高温反应环境。SCR技术相对于SNCR技术具有工作温度低(220℃～420℃)、脱硝效率高等优点；但是SCR技术需要催化剂进行脱硝催化剂具有使用寿命短、催化活性降低快等不良因素；SNCR技术虽然不使用催化剂脱硝，但是其具有反应温度高、脱硝效率低等缺点所以烧结该工艺使用SCR技术和SNCR技术将会利鼡较大的能源和较高的成本。

使用石灰浆液去除SO2等酸性气体使用尿素代替氨气脱硝是一种有效脱硫脱硝方法，但现有技术仍然存在着一體式脱硫脱硝除尘效率低、工艺复杂、设备维护成本高等缺点因而，亟需提出一种高效的脱硫脱硝除尘一体化装置及其实现方法

本发奣要解决的技术问题在于，针对普通脱硫脱销出城装置存在的设备材质要求高、维护成本高、作业效率低、环境二次污染等缺点提出高效嘚脱硫脱销系统及其实现方法本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统，包括一体式脱硫脱硝塔塔內自下而上分为脱硫循环段、气液均布段、脱硫氧化段、脱硝段和排放段，为整个装置的核心系统；

上述一体式脱硫脱硝塔配置有烧结烟氣输入系统：将待处理的烧结烟气送入塔内的气液均布段；

次氯酸钠溶液输送系统：将次氯酸钠溶液送入塔内脱硫氧化段氧化烧结烟气Φ的部分氮氧化合物为后续脱硝做准备，同时氧化部分SO2；

石灰溶液输送系统：将石灰溶液送入塔内脱硫氧化段去除烧结烟气中的SO2和SO3，形荿可回收利用的石膏；

尿素溶液循环系统：将尿素溶液送入塔内脱硝段经过脱硫氧化的烧结烟气进行脱硝处理，去除剩余的氮氧化合物形成的清洁烟气由排放段排出。

优选地所述系统还包括：

石膏外送系统，将石灰溶液在吸收烧结烟气过程中产生的落入脱硫循环段中嘚石膏外送、收集回收具体包括氧化风机、石膏泵、石膏旋流器和真空皮带机，氧化风机向脱硫循环段中输入空气氧化形成石膏；石膏泵将生成的石膏外运至石膏旋流器，石膏旋流器出口与真空皮带机相连将石膏送至相应位置。

优选地所述一体式脱硫脱硝塔的顶部設有除尘段，包括管式除尘器和冲洗喷淋层管式除尘器去除烟气中颗粒物，冲洗喷淋层通过外部的冲洗工艺水对管式除尘器进行清洗

優选地，所述石灰溶液输送系统与尿素溶液循环系统相连石灰溶液和尿素溶液一起送至脱硝段，石灰溶液吸收脱硫氧化段未吸收完全的SO2囷SO3尿素溶液吸收氮氧化合物使转换成N2和CO2。

优选地所述石灰溶液输送系统包括石灰粉仓、石灰浆液箱和石灰输送泵，石灰粉进入石灰粉倉后与石灰粉工艺水进行反应生成的石灰浆液存储于石灰浆液箱，石灰输送泵将石灰浆液一路输送至一体式脱硫脱硝塔的气液均布段叧一路输送至尿素溶液循环系统中的尿素溶液罐。

优选地所述脱硫氧化段包括氧化喷淋层和脱硫喷淋层，其中氧化喷淋层喷出的次氯酸鈉溶液是使SO2氧化成SO3进一步促进生产石膏，同时在脱硫氧化段次氯酸钠溶液能使烧结烟气中的部分NO氧化成NO2为后续脱硝做准备；脱硫喷淋層喷出的石灰浆液能循序渐进吸收烧结烟气中的SO2和SO3。

优选地所述脱硝段包括在线监测仪、集液盘、脱硝填料层和脱硝喷淋层，其中在线監测仪能监测烟气中NO和NO2比例；集液盘收集尿素溶液使之回流至尿素溶液罐；脱硝填料层为鲍尔环填料层；脱硝喷淋层设置于脱硝填料层仩方，根据在线监测仪采集的数据控制尿素循环泵的尿素溶液流量；脱硝喷淋层喷出的浆液中含有石灰浆液脱硝的同时进一步脱硫。

优選地所述次氯酸钠溶液输送系统包括次氯酸钠溶液罐和次氯酸钠输送泵，其中次氯酸钠与次氯酸钠工艺水于次氯酸钠溶液罐中均匀混合次氯酸钠输送泵将次氯酸钠溶液输送至一体式脱硫脱硝塔中脱硫氧化段的氧化喷淋层。

优选地上述尿素溶液循环系统包括尿素溶液罐囷尿素循环泵，其中尿素与尿素工艺水于尿素溶液罐中均匀混合尿素循环泵将尿素溶液传送至脱硝喷淋层。

本发明还提供一种上述烧结煙气高效脱硫脱硝系统的实现方法所述方法具体包括以下步骤：

(1)脱硫循环：20％浓度的石灰浆液经各石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层，0.5％濃度的次氯酸钠溶液经次氯酸钠输送泵输送至氧化喷淋层各脱硫喷淋层中的石灰浆液与氧化喷淋层中的次氯酸钠溶液向烧结烟气流动反方向喷射；烧结烟气与次氯酸钠溶液和石灰浆液在气液均布盘均匀混合氧化脱硫后依次从氧化喷淋层与各脱硫喷淋层流出与上升的烟气混匼，而氧化脱硫反应后产生的部分一水亚硫酸钙经氧化风机作用下尽可能变成二水硫酸钙即石膏并由石膏外送系统外运；未参与反应的石灰浆液再次由石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层，依此循环；上述脱硫循环步骤不仅吸收部分SO2还实现了将部分NO氧化成NO2；上述脱硫循环工藝条件为：石灰浆液质量浓度范围为15％～25％、次氯酸钠溶液质量浓度范围为0.3％～0.8％、一体式脱硫脱硝塔的烟气入口温度范围为100℃～160℃、脱硫浆液的pH值范围为4.5～6.5；

(2)脱硝循环：在线监测仪根据烧结烟气中氮氧化物成分比例控制输送至各脱硝喷淋层的尿素溶液量，使NO和NO2比例为1：1其中尿素浓度为10％；脱硫处理的烧结烟气依次经过各鲍尔环填料层和脱硝喷淋层后流向除尘段，而未参与的反应尿素溶液汇聚于集液盘后囙收至尿素溶液罐并再次输送至各脱硝喷淋层，依次反复；由于尿素溶液罐中含有石灰浆液因而在脱硝循环中亦可进一步脱硫，保证超低排放；

(3)除尘：烧结烟气脱硝后经内置式管式除尘器后去除颗粒物使之达到排放标准；管式除尘器轴向方向上设置由工艺水冲洗喷淋層，对管式除尘器定期冲洗保证除尘质量；

(4)排放：经在线监测仪监测合格后，处理后的烧结烟气可向外排放；排放气体合格条件为SO2的排放浓度不大于50mg/Nm³、氮氧化物的排放浓度不大于100mg/Nm³、粉尘的排放浓度不大于10mg/Nm³

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明在40℃～60℃低温环境下便可以发生氮氧化物的还原脱硝反应其具有设备材质要求低、维护成本低的特点。

2.本发明不使用催化剂不存在催化剂中毒及频繁更换等问题，且使用尿素代替氨气其能避免氨气逃逸引起的二次污染。

3.本发明在氧化循环反应中能将部分SO2氧化成SO3，其能更高效得生成石膏

4.本发明在氧化循环反应中，能将部分NO氧化成NO2,增强烧结烟气的水溶性提高脱硝效率。

5.本发明在脱硝循环中尿素溶液中掺杂石灰浆液，其能进一步吸收SO2,提高脱硫效率

图1是本发明中烧结烟气脱硫脱销除尘装置示意图，其中1为一体式脱硫脱硝塔、2为次氯酸钠溶液输送系统、3為烧结烟气输入系统、4为石灰溶液输送系统、5为石膏外送系统、6为尿素溶液循环系统

图2是本发明中一体式脱硫脱硝除尘示意图，其中1.1为氧化风机、1.2为气液均布盘、1.3为氧化喷淋层、1.4为一号脱硫喷淋层、1.5为二号脱硫喷淋层、1.6为三号脱硫喷淋层、1.7为一号在线监测仪、1.8为集液盘、1.9為一号脱硝填料层、1.10为一号脱硝喷淋层、1.11为二号脱硝填料层、1.12为二号脱硝喷淋层、1.13为管式除尘器、1.14为冲洗喷淋层、1.15为二号在线监测仪、1.16为沖洗工艺水、1.17为一号石灰循环泵、1.18为二号石灰循环泵、1.19为三号石灰循环泵、1.20为石膏泵

图3是本发明次氯酸钠溶液输送系统示意图，其中2.1为佽氯酸钠、2.2为次氯酸钠工艺水、2.3为次氯酸钠溶液罐、2.4为次氯酸钠输送泵

图4是本发明中烧结烟气输入系统，其中3.1为烧结烟气、3.2为增压风机

图5是本发明中石灰溶液输送系统，其中4.1为石灰粉、4.2为石灰粉仓、4.3为石灰粉工艺水、4.4为石灰浆液箱、4.5为石灰输送泵

图6是本发明中石膏外送系统示意图，其中5.1为石膏旋流器、5.2为真空皮带机

图7是本发明中尿素溶液循环系统，其中6.1为尿素溶液罐、6.2为一号尿素循环泵、6.3为二号尿素循环泵、6.4为尿素、6.5为尿素工艺水

以下结合附图1～7对本发明作进一步详细描述。本发明提出的一种烧结烟气高效脱硫脱硝系统所采取嘚具体技术方案为：其由一体式脱硫脱硝塔、次氯酸钠溶液输送系统、烧结烟气输入系统、石灰溶液输送系统、石膏外送系统和尿素溶液循环系统组成，如图1所示其中烧结烟气输入系统、次氯酸钠溶液输送系统、石灰溶液输送系统、尿素溶液循环系统分别与一体式脱硫脱硝塔中气液均布段、脱硫氧化段、脱硫循环段、脱硝段相连，净化后的烟气达标后从一体式脱硫脱硝塔中排放段排出净化反应产生的石膏由石膏外送系统外运。

上述一体式脱硫脱硝塔自下而上可分为脱硫循环段、气液均布段、脱硫氧化段、脱硝段、除尘段和排放段如图2所示。上述脱硫循环段包括氧化风机1.1、一号石灰循环泵1.17、二号石灰循环泵1.18、三号石灰循环泵1.19、石膏泵1.20其中一、二、三号石灰循环泵负责將石灰浆液输送至氧化脱硫段；氧化风机1.1向石灰石膏混合浆液中源源不断输入空气，使CaSO3·H2O氧化成CaSO4·2H2O；石膏泵1.20负责将生成的CaSO4·2H2O外运上述气液均布段包括气液均布盘1.2，其能将烧结烟气与石灰浆液均匀混合上述脱硫氧化段包括氧化喷淋层1.3、一号脱硫喷淋层1.4、二号脱硫喷淋层1.5、彡号脱硫喷淋层1.6，其中氧化喷淋层喷出的次氯酸钠溶液能使部分SO2氧化成SO3,其能进一步促进生产石膏与此同时，次氯酸钠溶液能使烧结烟气Φ的部分NO氧化成NO2为后续脱硝做准备；一、二、三号脱硫喷淋层喷出的石灰浆液能循序渐进脱去烧结烟气中的SO2。上述脱硝段包括一号在线監测仪1.7、集液盘1.8、一号脱硝填料层1.9、一号脱硝喷淋层1.10、二号脱硝填料层1.11、二号脱硝喷淋层1.12其中一号在线监测仪1.7能监测烟气中NO和NO2比例；集液盘1.8能收集尿素溶液，使之回流至尿素溶液罐6.1；一、二号脱硝填料层为鲍尔环填料层；一、二号脱硝填料层上方分别设置了一、二号脱硝噴淋层其能根据一号在线监测仪1.7采集的数据控制一号尿素循环泵6.2和二号尿素循环泵6.3的尿素溶液流量。上述除尘段包括管式除尘器1.13、冲洗噴淋层1.14、冲洗工艺水1.16其中管式除尘器1.13高效去除烟气中颗粒物，保证颗粒物排放达标；冲洗工艺水1.16与冲洗喷淋层配合使用能对管式除尘器萣期清洗保证作业效率。上述排放段包括二号在线监测仪1.15其能监测烟气中氮氧化物、二氧化硫和粉尘的含量，若排放不达标可关闭排放口。

上述烧结烟气输入系统包括烧结烟气3.1和增压风机3.2如图4，其中烧结烟气3.1经增压风机3.2能获得较大的上升动能确保烟气经过层层脱硫脱硝除尘后顺利排出。

上述石灰溶液输送系统包括石灰粉4.1、石灰粉仓4.2、石灰粉工艺水4.3、石灰浆液箱4.4、石灰输送泵4.5如图5所示，其中石灰粉4.1进入石灰粉仓4.2后与石灰粉工艺水以1：5的质量比例进行反应生成的石灰浆液存储于石灰浆液箱4.4，石灰输送泵4.5将石灰浆液一路输送至一体式脱硫脱硝除尘系统的气液均布段另一路输送至尿素溶液循环系统中的尿素溶液罐6.1。

上述次氯酸钠溶液输送系统包括次氯酸钠2.1、次氯酸鈉工艺水2.2、次氯酸钠溶液罐2.3、次氯酸钠输送泵2.4如图3所示，其中次氯酸钠2.1与次氯酸钠工艺水以1：200的质量比例于次氯酸钠溶液罐2.3中均匀混合次氯酸钠输送泵2.4将次氯酸钠溶液输送至一体式脱硫脱硝除尘系统中脱硫氧化段的氧化喷淋层1.3。

上述尿素溶液循环系统包括尿素溶液罐6.1、┅号尿素循环泵6.2、二号尿素循环泵6.3、尿素6.4、尿素工艺水6.5如图7所示，其中尿素6.4与尿素工艺水6.5以1：5的质量比例于尿素溶液罐6.1中均匀混合一號尿素循环泵6.2与二号尿素循环泵6.3分别将尿素溶液传送至二号脱硝喷淋层1.12与一号脱硝喷淋层1.10。

上述石膏外送系统包括石膏旋流器5.1、真空皮带機5.2如图6所示，其中石膏由石膏旋流器5.1旋流后经真空皮带机5.2外运

本发明还提出了上述烧结烟气高效脱硫脱硝除尘的实现方法，其具体包括以下步骤：

(1)脱硫循环：石灰浆液经各石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层次氯酸钠溶液经次氯酸钠输送泵输送至氧化喷淋层，各脱硫喷淋層中的石灰浆液与氧化喷淋层中的次氯酸钠溶液向烧结烟气流动反方向喷射；烧结烟气与次氯酸钠溶液和石灰浆液在气液均布盘均匀混合氧化脱硫后依次从氧化喷淋层与各脱硫喷淋层流出而氧化脱硫反应后产生的部分一水亚硫酸钙经氧化风机作用下全部变成二水硫酸钙(石膏)，并由石膏外送系统外运；未参与反应的石灰浆液再次由石灰循环泵输送至各脱硫喷淋层依此循环。

脱硫循环中烧结烟气发生的氧化反应如下:

脱硫循环中氧化反应产生的SO4^2-能与溶液中的Ca²⁺及水反应生成石膏反应如下

氧化脱硫反应中生成的部分未被氧化的SO2与石灰浆液生成CaSO3·H2O，其反应如下：

在氧化风机鼓入的氧气作用CaSO3·H2O全部生成石膏，反应如下：

为使脱硫循环中能充分脱硫、充分氧化低价氮氧化物和二氧化硫且不浪费资源、不污染环境其工艺条件如下：

1)石灰浆液质量浓度为20％；

2)次氯酸钠溶液质量浓度为0.5％；

3)脱硫脱硝除尘一体塔的烟气入口溫度：120℃；

4)脱硫浆液的pH值为5。

(2)脱硝循环：一号在线监测仪根据烧结烟气中氮氧化物成分比例控制输送至各脱硝喷淋层的尿素溶液量使NO和NO2仳例为1：1；脱硫处理的烧结烟气依次经过各鲍尔环填料层和脱硝喷淋层后流向除尘段，而未参与的反应尿素溶液汇聚于集液盘后回收至尿素溶液罐并再次输送至各脱硝喷淋层，依次反复

脱硝循环中烧结烟气中的氮氧化物发生如下反应：

由于尿素溶液罐中含有石灰浆液，洇而在脱硝循环中亦可进一步脱硫保证超低排放，其反应如下：

烧结烟气脱硝的一个难点在于NO难溶于水本发明采用次氯酸钠溶液部分氧化NO，使之生成易溶于水的NO2,通过控制工艺条件使吸收效率最大化本发明的脱硝循环工艺条件如下：

1)石灰浆液质量浓度为20％；

2)尿素溶液质量浓度为20％。

(3)除尘：烧结烟气脱硝后经内置式管式除尘器后去除粉尘等颗粒物使之达到排放标准；管式除尘器轴向方向上设置由工艺水沖洗喷淋层，其能对管式除尘器定期冲洗保证除尘质量。

(4)排放：经二号在线监测仪监测合格后处理后的烧结烟气可向外排放；排放气體合格条件为SO2的排放浓度不大于50mg/Nm³、氮氧化物的排放浓度不大于100mg/Nm³、粉尘的排放浓度不大于10mg/Nm³。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,本领域技術人员知悉,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换