[发明专利]一种脱除烧结烟气中的氮氧化物和二噁英的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于烧结机烟气净化技术领域，具体地说是涉及一种脱除烧结烟气中的氮氧化物和二噁英的系统及其方法。

背景技术

烧结机是我国钢铁行业普遍使用的生产装置，烧结机在工作时产生的烟气量很大。在生产过程中发生许多化学反应，生成各种污染物，例如SO₂、CO、CO₂、粉尘等，通过现有较为成熟的污染控制技术可对上述污染物进行有效控制，但产生的二噁英和氮氧化物尚无有效的处理手段。二噁英是高毒性、高累积性的化合物，能够在人体内积累富集，危害极大。它具有高熔点、高沸点的特性，且化学性质稳定,在酸碱环境和氧化还原作用下都很稳定。而在生物作用下则分解得很缓慢，极易被土壤吸附，在环境中常常对大气、土壤、河流、湖泊、海洋等造成严重污染。

在烧结烟气中喷入粉末活性炭，可以吸附净化烧结烟气中的二噁英,但是使用活性炭不仅需要相配的设备、较强的维护手段，还需要根据不同的二噁英浓度注入不同剂量的活性炭，吸附下来的含有二噁英的活性炭与飞灰一起都需要被作为有害废物来处置，日积月累的活性炭消耗和有毒有害废物的处置大大增加了烧结厂的运行费用。

目前尚未见到烧结烟气中氮氧化物、二噁英同步脱除的工艺技术与设备。烟气急冷或活性炭工艺脱除二噁英以及SCR烟气脱硝的工艺技术。

SCR脱硝技术十分成熟，广泛应用于烟气脱硝处理工程，但目前的高温SCR脱硝技术，仅仅能脱除烟气的氮氧化物，不能脱除二噁英。

综上所述，烧结烟气中氮氧化物和二噁英的控制具有相当的难度，特别对于大型烧结烟气的二噁英的脱除一直没有合适的技术与工艺。

本发明的特点是与传统的350℃脱硝反应不同，本发明是在230℃到270℃下发生低温脱硝反应，在选用的高活性催化氧化体系下同时发生脱二噁英反应。温度超过280℃时，二噁英会从新合成。我国拥有大量的烧结机如果采用350℃脱硝，那么需要将数十万甚至百万标立的烟气加热到350℃，能耗很高，而且在一个反应器中只能脱除一种污染物，也就是不能实现氮氧化物和二噁英的同步脱除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于脱除烧结烟气中的氮氧化物和二噁英的系统，用于解决现有烧结烟气不能同时除去二噁英和氮氧化物的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种脱除烧结烟气中的氮氧化物和二噁英的系统，包括前后依次设置并首尾相连的换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器，在所述换热器上设有冷侧进口、冷侧出口、热侧进口和热侧出口，所述冷侧进口为待净化烧结烟气的进入口，所述冷侧出口与预热器的预热器进口连接，所述热侧出口为净化后的烧结烟气出口；所述还原剂喷射预混器包括还原剂喷射预混器 进口、还原剂喷射预混器出口和还原剂喷枪，所述还原剂喷射预混器进口与预热器出口连接，在所述还原剂喷枪中设有氨气，所述还原剂喷射预混器出口与静态混合器进口连接；所述静态混合器上还设有静态混合器出口和圆盘，若干所述圆盘沿气流流动方向先后设置在静态混合器的内腔中使得静态混合器的内腔分为若干混合区，所述静态混合器出口与催化反应器进口连接，所述催化反应器上还设有催化反应器出口，所述催化反应器出口与热侧进口连接，所述热侧进口与热侧出口连通，且所述热侧进口和热侧出口之间的通道与冷侧进口和冷侧出口之间的通道相互独立；在所述催化反应器的内腔中设有前后设置的催化还原催化剂层和催化氧化催化剂层，所述催化还原催化剂层包括脱硝催化剂层和稀土金属层。

进一步地，所述还原剂喷射预混器具有文丘里管结构。

进一步地，在所述静态混合器内依次设置有四层混合区。

进一步地，在所述还原剂喷枪的出口位置设有格栅。

进一步地，所述换热器、预热器、还原剂喷射预混器、静态混合器和催化反应器构成一个U形结构。

本发明还提供了一种采用上述脱除烧结烟气中的氮氧化物和二噁英系统的处理方法，该方法包括以下步骤：

1)烧结烟气的换热过程：将温度为120～180℃的烧结烟气由冷侧进口进入内部为换热管或换热板的换热器进行换热，换热后通过冷侧出口离开换热器，冷侧出口的温度为180～220℃；

2)烧结烟气的预热过程：烧结烟气由换热器的冷侧出口离开后通过预热器进口进入预热器进行预热，预热后的气体通过预热器出口离开预热器， 控制预热器加热功率使预热器出口的温度为230～270℃之间；