專利名稱：一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及燒結煙氣脫硫領域，具體地，本實用新型涉及一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置。
背景技術：
鋼鐵工業是我國國民經濟的支柱產業，為工業化和城鎮化的推進與發展做出了重要貢獻。但同時我國鋼鐵工業環保水平低，污染物排放量居高不下，已嚴重制約鋼鐵產業整體競爭力的提高。鋼鐵企業排放廢氣中典型污染物主要包括粉塵、SO2、二噁英類污染物等， 在這些污染物中，其中70%以上SO2,90%的大氣二噁英類污染物排放來自鋼鐵燒結機。因此對燒結機煙氣污染治理是鋼鐵治污的重心之一。目前，國內對燒結煙氣污染控制留在粉塵控制階段，對SO2的排放控制尚處于起步階段，但技術發展較迅速，對燒結煙氣中二噁英類污染控制研究則剛剛起步。在燒結煙氣脫硫方面，目前我國主要采用的技術包括循環流化床半干法、石灰石/石膏和氨法等。其中循環流化床半干法工藝，具有流程短、占地省、節水、脫SO2效率較高、利于對煙氣中HF、重金屬等多污染物協同處理等特點，已在國內大中型鋼鐵企業如濟鋼、邯鋼、三鋼、梅鋼等國內鋼廠的燒結機脫硫項目中采用，表現出較強的適應性，該工藝有望成為適應中國國情的燒結機煙氣脫硫主流工藝之一。國外針對燒結煙氣SO2、二噁英類控制，已開發協同控制工藝。德國迪林根鋼鐵公司采用曳流吸收塔工藝同時去除燒結煙氣中SO2、二噁英類污染物，該工藝主要采用循環流化床吸收塔配合布袋除塵器實現污染物脫除，主要工藝過程為燒結煙氣進入循環流化床吸收塔，在吸收塔下部噴口部位，煙氣被加速，熟石灰Ca (OH) 2和活性焦組成的新鮮吸收劑在此加入。同時，布袋除塵器收集一部分物料進入吸收塔，循環利用。工藝中活性焦吸收煙氣中的二噁英類污染物，熟石灰吸收SO2，產生的副產物回填礦井。該工藝主要問題為脫硫與脫二噁英類污染物在同一反應裝置完成，吸附二噁英類污染物的活性炭與脫硫副產物混合在一起，由于脫硫副產物中引入了二噁英類污染物，使脫硫副產物不能作為建筑材料使用，目前尚無其它方法處理，工藝產生大量副產物只能填埋。
實用新型內容本實用新型的目的在于為了克服上述問題，提供了一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二 B,惡英的裝置。為了實現上述目的，本實用新型的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置包括循環流化床吸收塔2和布袋除塵器13，所述循環流化床吸收塔2底部設置脫硫劑倉3和噴水嘴5，其特征在于，所述循環流化床吸收塔2頂部和布袋除塵器13頂部之間沿煙氣流動方向依次設置旋風分離器6和煙道8，所述煙道8靠近布袋除塵器13—端、相對沿煙氣的流動方向設有若干活性炭噴嘴12，所述活性炭噴嘴12與活性炭倉10相連通。作為上述方案的一種改進，所述煙道8中靠近旋風分離器6的一端設置兩組螺旋肋片9，兩組螺旋肋片相對，所述肋片為螺旋的長方形板，其中，長方形短邊為肋片高度，長邊與管內壁焊接，所述螺旋肋片長度為管道長度的1/5 1/4，肋高為煙道直徑1/4 1/3。作為上述方案的又一種改進，所述活性炭噴嘴12為4個，均勻的分布與圓柱形的煙道8的圓周上，其中，所述4個活性炭噴嘴12沿煙氣流動方向由前向后、由低到高設置I 個、2個、I個。作為上述方案的還一種改進，所述循環流化床吸收塔2下部采用文丘里管4，該文丘里管4從下往上依次為圓錐收縮段、圓柱段和圓錐擴張段；所述脫硫劑倉3設置于圓錐擴張段；所述噴水嘴5設置于圓錐收縮段，所述圓錐收縮段下面設有電除塵器I。作為上述方案的還一種改進，所述旋風分離器6底部設有脫硫副產物灰倉7，同時，所述旋風分離器6底部通過文丘里管4與循環流化床吸收塔2連通。作為上述方案的再一種改進，所述布袋除塵器13的底部分別設有活性炭再循環物料倉11和活性炭灰倉14,其中,所述活性炭再循環物料倉11與活性炭倉10相連通。基于本實用新型的裝置，本實用新型提供了一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的方法，所述方法包括以下步驟I)將含有SO2和二噁英的燒結煙氣預處理后進入循環流化床吸收塔2，脫硫劑倉3 內粉狀脫硫劑Ca(OH)2進入循環流化床吸收塔2底部，吸收塔內脫硫劑與煙氣混合，噴水嘴 5的霧化水噴向整個煙氣流動截面，煙氣、脫硫劑、水混合并在吸收塔內向上運動，同時SO2 和脫硫劑Ca(OH)2發生化學反應，煙氣中的SO2被脫除；2)所述步驟I)中脫硫劑與煙氣反應后一起進入旋風分離器6，經旋風分離器6 氣固分離后，分離的煙氣經分離器頂部流出，進入圓柱形煙道8，活性炭倉10經在煙道8中設置活性炭噴嘴12以沿煙氣逆流方向的方式噴入，對煙氣中二噁英進行吸附脫除；同時部分活性炭經布袋除塵器13捕集，在布袋表面形成過濾層，煙氣經煙道8進入布袋除塵器13 后，所述布袋表面的過濾層對煙氣中二噁英進一步脫除。作為上述方案的一種優選，所述步驟I)中噴入吸收塔內的粉狀脫硫劑中的所含 Ca與煙氣中所含S摩爾比I : I. 2 I. 5;所述步驟I)中控制煙氣的流速為5 9m/s，控制噴水嘴5的霧化水的噴入量，使反應塔內溫度保持在70°C 85°C ；作為上述方案的一種優選，所述步驟2)中經旋風分離器6氣固分離后得到的固體，一部分經脫硫副產物灰倉7排至灰場處理，剩余部分由文丘里管4重新進入吸收塔，在循環流化床吸收塔2和旋風分離器6之間往復循環，其中循環流化床吸收塔2的煙氣中固體顆粒濃度在600 800g/m3，經旋風分離器分離后固體顆粒濃度小于35g/m3。作為上述方案的一種優選，所述方法還包括以下步驟所述步驟2)中經布袋除塵器13捕集的含活性炭的副產物，一部分進入活性炭灰倉14，剩余部分進入活性炭再循環物料倉11，與活性炭倉10新補充活性炭混合后，由活性炭噴嘴12噴入煙道8，實現循環利用。本實用新型中通過在流化床吸收塔和布袋除塵器之間設置旋風分離器和煙道，并且分別在吸收塔和煙道內分別設置脫硫劑以及活性炭噴嘴，不僅實現了二氧化硫和二噁英的脫除，而且實現了兩者在裝置中不同反應器中分別脫除，改變了常規脫硫與脫二噁英類污染物在裝置的同一反應器內脫除，解決了吸附二噁英類污染物的活性炭與脫硫副產物混合在一起難以分離和繼續利用的問題，而且可以將回收的固體顆粒以及活性炭加以循環使用，同時提高了二氧化硫和二噁英的脫出率。[0019]本實用新型與現有工藝相比有以下特色和優點I)實現了燒結煙氣SOjP二噁英類污染物的聯合脫除，與國外工藝相比，該工藝具有裝置簡單、占地面積小，投資和運行費用低等優點。2) SO2與二噁英分別脫除，可減少煙氣中SO2對活性炭吸附二噁英影響，提高對二噁英脫除效率。3)煙道內采用扭帶強化煙氣與活性炭氣固傳質，配合布袋除塵器可顯著提高對煙氣二噁英脫除效率。4)采用旋風分離器對脫硫劑和煙氣進行分離，在降低除塵器除塵負荷的同時，避免脫硫副產物中混入二噁英類污染物，造成副產物處理困難。5)脫除副產物處理方便，旋風分離器分離的脫硫副產物產生量較大，可用作生產建筑材料，布袋除塵器捕集的顆粒物主要為吸附二噁英類污染物的活性炭，產生量較少，可作為危險廢棄物填埋處理。
[0025]圖I為本實用新型的燒結煙氣脫硫脫二噁英裝置結構示意圖;[0026]圖2為活性炭噴嘴布置方式軸向截面示意圖；[0027]圖3為活性炭噴嘴布置方式徑向截面示意圖。[0028]附圖標識[0029]I、電除塵器2、循環流化床吸收塔3、脫硫劑倉[0030]4、文丘里管5、噴水嘴6、旋風分離器[0031]7、脫硫副產物灰倉8、煙道9、螺旋肋片[0032]10、活性炭倉11、活性炭再循環物料倉12、活性炭噴嘴[0033]13、布袋除塵器14、活性炭灰倉
具體實施方式
下面結合圖I給出本工藝具體實施工藝。如圖I所述，本實用新型的裝置由電除塵器I、循環流化床吸收塔2、旋風分離器6、 布袋除塵器13、脫硫劑倉3、活性炭倉10、活性炭噴嘴12、水噴嘴5、螺旋返料機、活性炭灰倉 14、文丘里4組成。所述循環流化床吸收塔2底部設置脫硫劑倉3和噴水嘴5，其特征在于，所述循環流化床吸收塔2頂部和布袋除塵器13頂部之間沿煙氣流動方向依次設置旋風分離器6和煙道8，所述煙道8靠近布袋除塵器13 —端、相對沿煙氣的流動方向設有若干活性炭噴嘴 12，所述活性炭噴嘴12與活性炭倉10相連通。所述煙道8中靠近旋風分離器6的一端設置兩組螺旋肋片9，兩組螺旋肋片相對， 肋片長方形矩形，長方形短邊為肋片高度，長邊與管內壁焊接，所述螺旋肋片長度為管道長度的1/5 1/4，肋高為煙道直徑1/4 1/3。如圖2和圖3所示，所述活性炭噴嘴12為4個，均勻的分布與圓柱形的煙道8的圓周上，其中，所述4個活性炭噴嘴12沿煙氣流動方向由前向后、在煙道徑向由低到高設置I個、2個、I個。[0039]所述循環流化床吸收塔2下部采用文丘里管4，該文丘里管4從下往上依次為圓錐收縮段、圓柱段和圓錐擴張段；所述脫硫劑倉3設置于圓錐擴張段；所述噴水嘴5設置于圓錐收縮段，所述圓錐收縮段下面設有電除塵器I。本實用新型燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英工藝步驟為I)含有SO2和二噁英類污染物的燒結煙氣經電除塵器預除塵后進入循環流化床吸收塔，粉狀脫硫劑Ca(OH)2由文丘里進入吸收塔，在吸收塔內脫硫劑與煙氣混合；其中噴入吸收塔內的粉狀脫硫劑的量，按脫硫劑中的所含Ca與煙氣中所含S摩爾比I. 2 I. 5的比例加入。2)噴水嘴噴出的霧化水噴向整個煙氣流動截面，煙氣、脫硫劑、水一起在吸收塔內向上運動，流速控制在5 9m/s，在這過程中SO2和脫硫劑發生化學反應，煙氣中的SO2被脫除；其中水的噴入量根據煙氣量和煙氣溫度控制，需要調節水的噴入量把反應塔內溫度保持在70°C 85°C之間。3)脫硫劑與煙氣反應后一起進入旋風分離器，被分離器氣固分離后，一部分灰導入脫硫副產物灰倉排至灰場處理，另一部分由文丘里重新進入吸收塔，固體顆粒在吸收塔和分離器之間往復循環，可有效提高脫硫劑利用率；其中吸收塔煙氣中固體顆粒濃度在 600 800g/m3,經旋風分離器分離后固體顆粒濃度可小于35g/m3。4)經旋風分離器氣固分離后，煙氣從分離器頂部流出，進入圓柱形煙道。工藝中將采用煙道噴入活性炭吸附煙氣中二噁英，為強化活性炭與煙氣傳質效果，提高活性炭對煙氣中二噁英吸附效率，需促進煙氣與活性炭徑向混合，因此在煙道前部管內布置螺旋肋片，螺旋肋片可使煙氣產生強烈徑向運動，煙氣通過螺旋肋片后保持旋流慣性，可顯著增強煙氣與活性炭的混合傳質。螺旋肋片長度可根據管道長度確定，一般為管道長度的1/5 1/4，肋高可根據管道直徑確定，一般為管道直徑的1/4 1/3。5)在圓柱形煙道后部布置四個對稱分布的活性炭噴嘴，煙道左右兩噴嘴在同一煙道截面上，前后兩噴嘴距離不超過噴嘴噴射射程的1/2，每個活性炭噴嘴軸向方向距離煙道內壁面1/6 1/7。為增強煙氣與活性炭相對速度，提高傳質效果，活性炭采用沿煙氣逆流方向的方式噴入。為保證活性炭噴入均勻性，四個噴嘴活性炭噴入量與噴入速度保持一致。 活性炭噴入速度應略大于煙氣速度。6)活性炭在煙道中與煙氣混合，可吸附煙氣中部分二噁英類污染物，同時被布袋除塵器捕集的活性炭可在布袋表面形成過濾層，也起到對煙氣中二噁英類污染物吸附去處的作用。7)被布袋除塵器捕集的以活性炭為主的副產物，一部分進入活性炭灰倉，另一部分進入活性炭再循環物料倉，與活性炭倉新補充活性炭混合后，由活性炭噴嘴噴入煙道，實現循環利用。實施例I利用本工藝處理40萬m3/h燒結機煙氣，煙氣溫度140 V左右，煙氣SO2含量860mg/ m3，二噁英類污染物含量5ngTEQ/m3。燒結煙氣經電除塵器I預除塵后，進入循環流化床吸收塔2，脫硫劑倉3中Ca (OH) 2脫硫劑通過文丘里4進入吸收塔2，同時噴水嘴5噴出的霧化水噴向整個煙氣流動截面，煙氣、脫硫劑、水一起在吸收塔2內向上運動，在這個過程中Ca 與S摩爾比控制在I. 3，利用噴水量控制吸收塔2內煙氣溫度在75°C左右，SO2和脫硫劑發生化學反應，煙氣中的SO2被脫除。脫硫劑與煙氣反應后一起進入旋風分離器6，被分離器 6氣固分離后，一部分灰導入脫硫副產物灰倉7，另一部分由文丘里4重新進入吸收塔2。煙氣經過旋風分離器6后進入煙道8，煙道直徑4. 2m,長度6m，螺旋9長度I. 5m， 螺旋肋片肋高為I. 2m，活性炭通過四個活性炭噴嘴12，沿煙氣逆流方向噴入煙道8，活性炭噴入速度為lOm/s，總噴入量為40kg/h。活性炭在煙道8中與煙氣混合，經布袋除塵器13 后被捕集，被捕集的活性炭一部分進入活性炭灰倉14，另一部分進入活性炭再循環物料倉 11，與活性炭倉10輸送的新活性炭混合后，重新由活性炭噴嘴12噴入煙道8。最終經布袋除塵器凈化后的煙氣由煙囪排入大氣。通過上述工藝凈化后，燒結煙氣SO2含量為77mg/m3， 二噁英類污染物含量0. 7ngTEQ/m3，SO2、二噁英類污染物脫除效率分別為91%和86%。而現有技術如德國迪林根鋼鐵公司曳流吸收塔工藝雖然二噁英脫除效率能達到要求，但因需控制混有二噁英的脫硫渣產生量，需要降低脫硫劑加入量，因此脫硫效率僅能達到45%左右。最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，所述裝置包括循環流化床吸收塔 ⑵和布袋除塵器(13)，所述循環流化床吸收塔⑵底部設置脫硫劑倉(3)和噴水嘴(5)， 其特征在于，所述循環流化床吸收塔(2)頂部和布袋除塵器(13)頂部之間沿煙氣流動方向依次設置旋風分離器(6)和煙道(8)，所述煙道(8)靠近布袋除塵器(13) —端、相對沿煙氣的流動方向設有若干活性炭噴嘴(12)，所述活性炭噴嘴(12)與活性炭倉(10)相連通。
2.根據權利要求I所述的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，其特征在于， 所述煙道(8)中靠近旋風分離器(6)的一端相對設置兩組螺旋肋片(9)，所述螺旋肋片長度為管道長度的1/5 1/4，肋片高度為煙道直徑1/4 1/3。
3.根據權利要求I所述的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，其特征在于， 所述活性炭噴嘴(12)為4個，均勻的分布于圓柱形的煙道(8)的圓周上，其中，所述4個活性炭噴嘴(12)沿煙氣流動方向由前向后、由低到高設置數目分別為I個、2個、I個的三組活性炭噴嘴(12)。
4.根據權利要求I所述的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，其特征在于， 所述循環流化床吸收塔(2)下部采用文丘里管(4)，所述文丘里管(4)從下往上依次為圓錐收縮段、圓柱段和圓錐擴張段；所述脫硫劑倉(3)設置于圓錐擴張段；所述噴水嘴(5)設置于圓錐收縮段，所述圓錐收縮段下面設有電除塵器(I)。
5.根據權利要求I所述的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，其特征在于， 所述旋風分離器(6)底部設有脫硫副產物灰倉(7)，同時，所述旋風分離器(6)底部通過文丘里管(4)與循環流化床吸收塔(2)連通。
6.根據權利要求I所述的用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置，其特征在于， 所述布袋除塵器(13)的底部分別設有活性炭再循環物料倉(11)和活性炭灰倉(14)，其中， 所述活性炭再循環物料倉(11)與活性炭倉(10)相連通。
專利摘要本實用新型涉及一種用于燒結煙氣脫除二氧化硫和二噁英的裝置。所述裝置包括循環流化床吸收塔(2)和布袋除塵器(13)，循環流化床吸收塔(2)底部設置脫硫劑倉(3)和噴水嘴(5)，循環流化床吸收塔(2)頂部和布袋除塵器(13)頂部之間沿煙氣流動方向依次設置旋風分離器(6)和煙道(8)，所述煙道(8)靠近布袋除塵器(13)一端、相對沿煙氣的流動方向設有若干活性炭噴嘴(12)，所述活性炭噴嘴(12)與活性炭倉(10)相連通。本實用新型的優點在于SO2與二噁英分別脫除，可減少煙氣中SO2對活性炭吸附二噁英影響，提高對二噁英脫除效率；煙道內采用螺旋肋片(9)強化煙氣與活性炭氣固傳質，可顯著提高對煙氣二噁英脫除效率。
文檔編號B01D53/50GK202343093SQ20112041332
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者劉 文, 葉猛, 朱廷鈺, 李玉然, 王雪, 荊鵬飛 申請人:中國科學院過程工程研究所, 北京正實同創環境工程科技有限公司