一种提高烧结烟气CO脱除率的方法与流程

专利2025-05-21  45


本发明涉及烧结烟气净化,更具体的公开了一种提高烧结烟气co脱除率的方法。


背景技术:

1、烧结过程是指原料、燃料、助熔剂、返矿和水分混合制粒后,经布料系统加入烧结机,点火炉点燃燃料,抽风机车抽风而完成反应的过程。烧结矿冷却筛选后就可以进入高炉冶炼铁水。烧结过程是钢铁制造过程中的非常重要的一步。

2、由于烧结过程产生的烟气含有大量的so2,nox,粉尘,co,vocs污染物,且这些污染物的排放量占钢铁总流程污染物排放量的90%,烧结烟气必须经过除尘、脱硫、脱硝后再排放。烧结烟气的co脱除越来越重要。

3、co催化氧化脱除是针对低于2%的co浓度的烟气最好的方法之一。但是即使脱硫脱硝处理后,烧结烟气中仍然含有少量的so2,微量的vocs和hcl,这些物质对co氧化催化剂的催化效率与寿命会造成严重影响。在水含量高达10%的烧结烟气中,so2通过吸附于催化剂表面形成亚硫酸盐,再与解离水形成的氢氧根形成稳定的硫酸盐,会覆盖催化剂表面的活性位点。微量的vocs通过不完全氧化形成积碳附着于催化剂表面。hcl会解离出氯离子强吸附于活性位点上,并进一步形成氯盐。硫酸盐和积碳分别在300和400°c以上的高温才开始分解,而氯盐的分解需800℃以上的高温。要降低它们的影响,应该使co氧化的反应温度高于400℃,或降低so2、vocs、hcl的浓度。高温反应和在现有的脱硫脱硝装置之后再增加烟气处理装置均会增加成本,最优的解决方法是通过优化工艺条件及系统控制方法以减少so2、vocs、hcl的浓度,使烟气不会快速毒化co氧化催化剂。

4、在传统的烧结烟气处理工艺中,各个风箱抽走的烟气往往在汇集后再统一进行除尘、脱硫、脱硝,达到排放标准后外排。现有的关于co脱除的方案中也是如此,比如cn201921889301.9。这种方法的缺点是烟气量大、污染物种类多、浓度高,导致co催化剂易失活,co氧化脱除难度大。

5、综上所述,现亟需一种针对烧结烟气中co的烟气处理方法,在防止烟气中的其他组分毒化co氧化催化剂的同时,尽量减少烟气处理量和处理工序,降低成本。


技术实现思路

1、本发明主要是提供一种提高烧结烟气co脱除率的方法,能够解决传统的烧结烟气处理工艺导致co催化剂易失活,co氧化脱除难度大。

2、为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,更具体的说是一种提高烧结烟气co脱除率的方法,包括以下步骤:

3、s1、根据烧结机各风箱烟气中co浓度的不同,将烧结风箱烟气分流为高co烟气和低co烟气;

4、s2、将高co烟气进行除尘、除水、脱硫、脱碳及脱硝后经烟囱排放;

5、s3、将低co烟气进行除尘、脱硫及脱硝后经烟囱排放。

6、更进一步的,所述高co烟气指的是co浓度为0.5-2vol.%的烧结风箱烟气。优选为co浓度为1-1.8vol%的烧结风箱烟气。

7、更进一步的,所述所述高co烟气的so2浓度小于250mg/m3、vocs浓度大于30mg/m3且hcl浓度小于5mg/m3;更优选为so2浓度小于230mg/m3、vocs浓度大于40mg/m3且hcl浓度小于4mg/m3;除高co烟气以外的其他烧结风箱烟气均为低co烟气。

8、更进一步的,所述烧结风箱烟气的分流方式为:将烧结机下方的风箱依次编号,序号为1、2、3、…、x、…、y;其中第1至第x号风箱烟气中的so2浓度均小于250mg/m3(优选为均小于230mg/m3)且hcl浓度均小于5mg/m3(优选为均小于4mg/m3);将第1至第x号风箱烟气汇集后即为高co烟气,将第(x+1)至第y号风箱烟气汇集后即为低co烟气。进一步优选,设定a为大于等于1且小于x的整数,并且当第1至第a号风箱烟气的平均co浓度不高于第(x+1)至第y号风箱烟气的平均co浓度时,将第(a+1)至第x号风箱烟气汇集后即为高co烟气,将第1至第a号风箱以及第(x+1)至第y号风箱烟气汇集后即为低co烟气。

9、更进一步的,所述步骤s2中的除水为将高co烟气降温至35~55℃进行冷凝除水,优选为降温至40~50℃进行冷凝除水;除水后的高co烟气的水汽浓度为5~13%,优选为7~12;

10、步骤s2中的脱硝为scr脱硝;

11、步骤s2中的升温为将高co烟气升温至160~200℃,优选为160~180℃;

12、步骤s2中的脱碳为通过co的催化氧化脱除co;co的催化氧化采用的催化剂为含cu、mn、co、ce、pt、pd、au中任一种或多种的金属催化剂;

13、步骤s2中的脱硫为活性炭吸附脱硫,包括对hcl和vocs的协同脱除;脱硫为将高co烟气中的so2浓度降低至0~10mg/m3,优选为0~5mg/m3;将高co烟气中的vocs浓度降低至0~15mg/m3,优选为0~10mg/m3;将高co烟气中的hcl浓度降低至0~3mg/m3,优选为0~2mg/m3。

14、更进一步的,所述方法还包括:s4、将低co烟气的热量用于步骤s2中高co烟气脱硫后的升温。

15、更进一步的,所述步骤s2的脱硫过程中的活性炭循环量w1为:

16、

17、式中,w1为脱硫过程中的活性炭循环量,t/h;q1为高co烟气的烟气量,m3/h;为高co烟气中so2的初始浓度,mg/m3;c1hcl为高co烟气中hcl的初始浓度,mg/m3;c1vocs为高co烟气中vocs的初始浓度,mg/m3;为高co烟气脱硫后的so2浓度,mg/m3;c1outhcl为高co烟气脱硫后的hcl浓度,mg/m3;c1outvocs为高co烟气脱硫后的vocs浓度,mg/m3;a为活性炭对so2的吸附容量,mg/g;ahcl为活性炭对hcl的吸附容量,mg/g;avocs为活性炭对vocs的吸附容量,mg/g;其中,优选为<5mg/m3;c1outhcl<3mg/m3,优选为2mg/m3;c1outvocs<15mg/m3,优选为<10mg/m3。

18、更进一步的,所述步骤s2中的脱硝和步骤s3中的脱硝为脱碳后的高co烟气、脱硫后的低co烟气分别脱硝;

19、在脱碳的过程中,高co烟气的温度变化为:

20、

21、式中,δt1为高co烟气在脱碳过程中的温度变化,℃;c1co为高co烟气中co的浓度,%;cout1co为脱碳完成后高co烟气中co的浓度,%,cout1co的取值为0~0.05%,优选为0~0.03%;mwco为co的摩尔质量,g/mol;λ为co的燃烧热,kj/g;b为摩尔体积,m3/mol;ρ为烟气密度,kg/m3;c1为高co烟气比热容,kj/(kg〃℃);

22、另外,在脱碳步骤前,仅通过低co烟气与脱硫后的高co烟气换热时,高co烟气换热后的温度为:

23、

24、式中,t1为高co烟气脱硫后的温度,℃;t2为低co烟气换热前的温度,℃;t1为高co烟气换热后的温度,℃;其中,t1的取值为40~50℃;t2的取值为280~320℃;c2为低co烟气比热容,kj/(kg〃℃);

25、根据式2以及式3,设脱硝温度为t3;当t1+δt1≥t3时,无需补热;当t1+δt1<t3时,需要补热;其中,t3的取值范围为270~290℃,优选为278~285℃。

26、更进一步的,所述步骤s2中的脱硝和步骤s3中的脱硝为将脱碳后的高co烟气与脱硫后的低co烟气混合脱硝;

27、高co烟气中的co氧化可使混合气体升温δt2:

28、

29、式中,q1为高co烟气的烟气量,m3/h;q2为低co烟气的烟气量,m3/h;c1co为高co烟气中co的浓度,%;cout1co为脱碳完成后高co烟气中co的浓度,%;cout1co的取值为0~0.05%,优选为0~0.03%;mwco为co的摩尔质量,g/mol;λ为co的燃烧热,kj/g;b为摩尔体积,m3/mol;ρ为烟气密度,kg/m3;c为混合气体的比热容,kj/(kg〃℃);

30、脱碳后的高co烟气与脱硫后的低co烟气混合后,混合气体的温度为:

31、

32、式中,t1为高co烟气脱硫后的温度,℃;t2为低co烟气换热前的温度,℃;t1为高co烟气换热后的温度,℃;t2为低co烟气换热后的温度;q1为高co烟气的烟气量,m3/h;q2为低co烟气的烟气量,m3/h;其中,t1的取值为40~50℃;t2的取值为280~320℃;t2的取值为160~180℃;

33、根据式4、式5以及式6,设脱硝温度为t3;当t3+δt1≥t3时,无需补热;当t3+δt1<t3时,需要补热;其中,t3的取值范围为270~290℃,优选为278~285℃。

34、更进一步的,所述补热为通过加热器补热和/或将步骤s2中脱硝后的高co烟气用于补热。

35、更进一步的,所述步骤s3中脱硫过程中的活性炭循环量为w2为:

36、

37、式中,w2为脱硫过程中的活性炭循环量,t/h;q2为低co烟气的烟气量,m3/h;为低co烟气中so2的初始浓度,mg/m3;为低co烟气脱硫后的so2浓度,mg/m3;a为活性炭对so2的吸附容量,mg/g。

38、本发明一种提高烧结烟气co脱除率的方法的有益效果为:根据烧结过程中各污染物的释放规律,将烧结烟气分为高co烟气和低co烟气,并分别处理,将co脱除过程中的烟气量减少一半,提高治理效率,同时达到co减排的目的。此外,可以确保高co烟气脱碳前,烟气中的so2、hcl以及vocs浓度均达到极低值,减少对co催化剂活性的影响,延长催化剂的使用寿命。


技术特征:

1.一种提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述高co烟气指的是co浓度为0.5-2vol.%的烧结风箱烟气。

3.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述所述高co烟气的so2浓度小于250mg/m3、vocs浓度大于30mg/m3且hcl浓度小于5mg/m3;除高co烟气以外的其他烧结风箱烟气均为低co烟气。

4.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述烧结风箱烟气的分流方式为:将烧结机下方的风箱依次编号,序号为1、2、3、…、x、…、y;其中第1至第x号风箱烟气中的so2浓度均小于250mg/m3且hcl浓度均小于5mg/m3;将第1至第x号风箱烟气汇集后即为高co烟气,将第(x+1)至第y号风箱烟气汇集后即为低co烟气。

5.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述步骤s2中的除水为将高co烟气降温至35~55℃进行冷凝除水;除水后的高co烟气的水汽浓度为5~13%;

6.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述方法还包括:s4、将低co烟气的热量用于步骤s2中高co烟气脱硫后的升温。

7.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述步骤s2的脱硫过程中的活性炭循环量w1为:

8.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述步骤s2中的脱硝和步骤s3中的脱硝为脱碳后的高co烟气、脱硫后的低co烟气分别脱硝;

9.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述步骤s2中的脱硝和步骤s3中的脱硝为将脱碳后的高co烟气与脱硫后的低co烟气混合脱硝;

10.根据权利要求1所述的提高烧结烟气co脱除率的方法,其特征在于:所述步骤s3中脱硫过程中的活性炭循环量为w2为:


技术总结
本发明涉及烧结烟气净化技术领域,且公开了一种提高烧结烟气CO脱除率的方法,包括以下步骤:S1、根据烧结机各风箱烟气中CO浓度的不同,将烧结风箱烟气分流为高CO烟气和低CO烟气;S2、将高CO烟气进行除尘、除水、脱硫、脱碳及脱硝后经烟囱排放;S3、将低CO烟气进行除尘、脱硫及脱硝后经烟囱排放。根据烧结过程中各污染物的释放规律,将烧结烟气分为高CO烟气和低CO烟气,并分别处理,将CO脱除过程中的烟气量减少一半,提高治理效率,同时达到CO减排的目的。此外,可以确保高CO烟气脱碳前,烟气中的SO<subgt;2</subgt;、HCl以及VOCs浓度均达到极低值,减少对CO催化剂活性的影响,延长催化剂的使用寿命。

技术研发人员:伍英,李浩鸣,赵利明,李明,龚天龙,杨操祥,余效荣
受保护的技术使用者:宝钢湛江钢铁有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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