CN115582016B - 一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，属于脱硫脱硝技术领域，所述工艺包括低温SCR脱硝和SDS干法脱硫；所述低温SCR脱硝，将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，将SCR反应器的煅烧带移到27‑27.5米，煤比控制为7.5‑7.8%，煅烧温度控制至180‑185℃；所述SDS干法脱硫，将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至125‑135℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为110‑270℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂；本发明的工艺性能稳定，能源消耗低，占地面积小，便于实施，能够在低于140℃和高于250℃下进行脱硫，且能够提高在硫含量超过1000mg/Nm3时的脱硫效率。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫脱硝技术领域，具体涉及一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺。
背景技术
石灰窑，作为生产石灰的主要设备的工艺形式，在我国石灰生产中占有很大的比例，随着我国大气治理力度的不断加大，电力行业烟气治理的大面积覆盖，非电行业逐渐成为烟气治理重点领域。
石灰窑炉烟气温度一般在180-240℃，且石灰窑工业尾气粉尘中含有大量钙、碱土金属（CaO、K2O、Na2O）、粉尘粒径小、粘度大、尾气脱硝温度低等情况特殊，导致氮氧化物和二氧化硫的治理难度大，目前，最常用的治理方法是SCR脱硝工艺与SDS干法脱硫结合。
SCR脱硝工艺的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下有选择的将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3与O2的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。即在装有催化剂的反应器内，用氨作为还原剂来脱除氮氧化物，烟气中的NOx一般由体积浓度约为95%的NO和5%的NO2 组成，NOx 经脱硝反应转化成分子态的氮气和水蒸气。
但是SCR脱硝工艺存在一些明显的缺点：起活温度在220℃-400℃之间，普遍需要二次加热升温；烟气往往成分复杂，某些污染物可使脱硝催化剂中毒；高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面，使其活性下降；SCR脱硝系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用，生成易腐蚀和堵塞脱硝设备的硫酸氨(NH4)2SO4和硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率；传统SCR脱硝设备的投资与运行费用较高；作为 SCR还原剂的液氨属于危化品，在储存和使用方面存在一定的安全隐患；SCR脱硝系统使用液氨或氨水作为脱硝剂，很难解决氨逃逸问题而形成二次污染；SCR脱硝设备必须采用昂贵的催化剂，脱硝催化剂在使用一定时限之后必须返厂再生或者报废。
此外，传统SCR脱硝工艺采用在布袋除尘器尾部增加中低温SCR脱硝工艺，需要将原烟气温度从50-80℃升至220℃进行脱硝处理，烟气需要加热升温，能源消耗巨大，运行成本极高，按照7.5万风量计算，单台窑炉加热费用就需要800-1200万，目前已建石灰生产企业，大部分在建设时期只考虑到了烟气脱硫及除尘，都未考虑烟气脱硝问题，因此现场未能预留足够的脱硝场地。
SDS干法脱硫喷射技术是将高效脱硫剂(粒径为20-25 μm)均匀喷射在管道内，脱硫剂在管道内被热激活，比表面积迅速增大，在管道的有限空间内与酸性烟气大面积充分接触，发生物理、化学反应，烟气中的二氧化硫等酸性物质被吸收净化。脱硫剂对酸性物具有很高的脱除率,对HCl、SO3、HF等酸性物具有很高的脱除率；但是现有的SDS干法脱硫喷射技术中的脱硫剂对烟气温度范围要求高，必须大于140℃且小于250℃，而且硫含量超过1000mg/Nm3时,脱硫效果差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，该工艺性能稳定，能源消耗低，占地面积小，便于实施，能够在低于140℃和高于250℃下进行脱硫，且能够提高在硫含量超过1000mg/Nm3时的脱硫效率。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，包括低温SCR脱硝和SDS干法脱硫；
所述低温SCR脱硝，将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，将SCR反应器的煅烧带移到27-27.5米，煤比控制为7.5-7.8%，煅烧温度控制至180-185℃；采用周期连续上料，一小时上3次石料，每次六车，每车1.6-1.8吨，低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气；
所述鼓风机的转速为32-35Hz，风量由为20000-22000m3/h；
所述石灰窑炉烟气的温度维持在160-170℃，颗粒物含量为5-5.6g/m3、二氧化硫含量为200-1100mg/m3、氮氧化物含量为 200-350mg/m3，流量为75000-75500Nm3/h；
所述SCR反应器内的催化剂型号为蜂窝式WDSCR-22，生产厂家为上海复翼环保科技有限公司，初始催化剂体积为14.9-15.5m3，催化剂孔数为22-25孔，催化剂单体长度为150-155mm，单体宽度为150-155mm，单体高度为1150-1180mm，比表面积为527-530m2/m3，体积密度为450-455mg/cm3，空隙率为74.88-74.95%。
所述SDS干法脱硫，将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至125-135℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为110-270℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫结束得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为10-12:1，转速为320-350rpm，时间为28-32min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为50-55℃，时间为40-45min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-30℃至-25℃下冷冻处理35-40min，然后置于120-125℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为12-15:1，转速为300-320rpm，时间为38-42min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：4-6份十二烷基苯磺酸钠，3-4份两性离子两性离子聚丙烯酰胺，5-8份硬脂酸，50-52份去离子水。
其中，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为50-52:3-5:6-9；
其中，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为50-55:7-10:12-16:10-13:5-8:9-12:3-6。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，工艺性能稳定，能源消耗低，占地面积小，便于实施；
（2）本发明的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，能够在低于140℃和高于250℃下进行脱硫，能够将脱硫温度范围扩大至110-270℃；
（3）本发明的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，能够提高在硫含量超过1000mg/Nm3时的脱硫效率，能够脱除初始二氧化硫含量为200-1100mg/m3的石灰窑炉烟气；
（4）本发明的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，经过脱硝脱硫后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为5.2-6.9mg/m3、二氧化硫含量为11.5-30.4mg/m3、氮氧化物含量为6.7-7.5mg/m3。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，具体为：
1.低温SCR脱硝：将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，控制鼓风机的转速为32Hz，风量由为20000m3/h，将SCR反应器的煅烧带移到27米，煤比控制为7.5%，煅烧温度控制至180℃；采用周期连续上料，一小时上3次石料，每次六车，每车1.6吨，低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气。
所述石灰窑炉烟气的温度维持在160℃，颗粒物含量为5g/m3、二氧化硫含量为200mg/m3、氮氧化物含量为 200mg/m3，流量为75000Nm3/h；
所述SCR反应器内的催化剂型号为蜂窝式WDSCR-22，生产厂家为上海复翼环保科技有限公司，初始催化剂体积为14.9m3，催化剂孔数为22孔，催化剂单体长度为150mm，单体宽度为150mm，单体高度为1150mm，比表面积为527m2/m3，体积密度为450mg/cm3，空隙率为74.88%。
所述脱硝后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为10mg/m3、二氧化硫含量为190mg/m3、氮氧化物含量为10mg/m3。
2.SDS干法脱硫：将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至125℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为110℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫剂将石灰窑炉烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为10:1，转速为320rpm，时间为28min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为50℃，时间为40min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-30℃下冷冻处理35min，然后置于120℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为12:1，转速为300rpm，时间为38min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：4份十二烷基苯磺酸钠，3份两性离子两性离子聚丙烯酰胺，5份硬脂酸，50份去离子水。
其中，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为50:3:6；
其中，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为50:7:12:10:5:9:3。
所述脱硫后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为6mg/m3、二氧化硫含量为12mg/m3、氮氧化物含量为7mg/m3。
实施例2
一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，具体为：
1.低温SCR脱硝：将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，控制鼓风机的转速为33Hz，风量由为21000m3/h，将SCR反应器的煅烧带移到27.1米，煤比控制为7.6%，煅烧温度控制至182℃；采用周期连续上料，一小时上3次石料，每次六车，每车1.6吨，低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气。
所述石灰窑炉烟气的温度维持在163℃，颗粒物含量为5.2g/m3、二氧化硫含量为650mg/m3、氮氧化物含量为 240mg/m3，流量为75100Nm3/h；
所述SCR反应器内的催化剂型号为蜂窝式WDSCR-22，生产厂家为上海复翼环保科技有限公司，初始催化剂体积为15.1m3，催化剂孔数为22孔，催化剂单体长度为152mm，单体宽度为151mm，单体高度为1160mm，比表面积为528m2/m3，体积密度为451mg/cm3，空隙率为74.92%。
所述脱硝后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为11mg/m3、二氧化硫含量为634mg/m3、氮氧化物含量为11mg/m3。
2.SDS干法脱硫：将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至128℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为130℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫剂将石灰窑炉烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为11:1，转速为330rpm，时间为29min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为51℃，时间为41min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-30℃下冷冻处理36min，然后置于122℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为13:1，转速为310rpm，时间为39min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：5份十二烷基苯磺酸钠，3.2份两性离子两性离子聚丙烯酰胺，6份硬脂酸，51份去离子水。
其中，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为51:4:7；
其中，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为51:7.5:13:11:6:9.5:3.5。
所述脱硫后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为6.2mg/m3、二氧化硫含量为25.5mg/m3、氮氧化物含量为7.2mg/m3。
实施例3
一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，具体为：
1.低温SCR脱硝：将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，控制鼓风机的转速为34Hz，风量由为21500m3/h，将SCR反应器的煅烧带移到27.2米，煤比控制为7.7%，煅烧温度控制至184℃；采用周期连续上料，一小时上3次石料，每次六车，每车1.7吨，低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气。
所述石灰窑炉烟气的温度维持在165℃，颗粒物含量为5.3g/m3、二氧化硫含量为900mg/m3、氮氧化物含量为 280mg/m3，流量为75200Nm3/h；
所述SCR反应器内的催化剂型号为蜂窝式WDSCR-22，生产厂家为上海复翼环保科技有限公司，初始催化剂体积为15.3m3，催化剂孔数为24孔，催化剂单体长度为153mm，单体宽度为152mm，单体高度为1170mm，比表面积为529m2/m3，体积密度为452mg/cm3，空隙率为74.93%。
所述脱硝后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为13mg/m3、二氧化硫含量为875mg/m3、氮氧化物含量为12mg/m3。
2.SDS干法脱硫：将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至130℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为200℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫剂将石灰窑炉烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为11:1，转速为340rpm，时间30min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为53℃，时间为43min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-28℃下冷冻处理37min，然后置于124℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为14:1，转速为315rpm，时间为40min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：5.5份十二烷基苯磺酸钠，3.5份两性离子两性离子聚丙烯酰胺，7份硬脂酸，51.5份去离子水。
其中，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为51.5:4.5:8；
其中，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为53:9:15:12:7:11:5。
所述脱硫后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为5.2mg/m3、二氧化硫含量为27.5mg/m3、氮氧化物含量为6.7mg/m3。
实施例4
一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，具体为：
1.低温SCR脱硝：将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝，控制鼓风机的转速为35Hz，风量由为22000m3/h，将SCR反应器的煅烧带移到27.5米，煤比控制为7.8%，煅烧温度控制至185℃；采用周期连续上料，一小时上3次石料，每次六车，每车1.8吨，低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气。
所述石灰窑炉烟气的温度维持在170℃，颗粒物含量为5.6g/m3、二氧化硫含量为1100mg/m3、氮氧化物含量为 350mg/m3，流量为75500Nm3/h；
所述SCR反应器内的催化剂型号为蜂窝式WDSCR-22，生产厂家为上海复翼环保科技有限公司，初始催化剂体积为15.5m3，催化剂孔数为25孔，催化剂单体长度为155mm，单体宽度为155mm，单体高度为1180mm，比表面积为530m2/m3，体积密度为455mg/cm3，空隙率为74.95%。
所述脱硝后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为15mg/m3、二氧化硫含量为1054mg/m3、氮氧化物含量为14mg/m3。
2.SDS干法脱硫：将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至135℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为270℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫剂将石灰窑炉烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为12:1，转速为350rpm，时间为32min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为55℃，时间为45min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-25℃下冷冻处理40min，然后置于125℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为15:1，转速为320rpm，时间为42min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：6份十二烷基苯磺酸钠，4份两性离子两性离子聚丙烯酰胺，8份硬脂酸，52份去离子水。
其中，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为52:5:9；
其中，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为55:10:16:13:8:12:6。
所述脱硫后的石灰窑炉烟气中的颗粒物含量为6.9mg/m3、二氧化硫含量为30.4mg/m3、氮氧化物含量为7.5mg/m3。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，其特征在于，包括低温SCR脱硝和SDS干法脱硫；
所述低温SCR脱硝，将石灰窑炉烟气经过鼓风机后进入SCR反应器进行脱硝；低温SCR脱硝结束，得到脱硝后的石灰窑炉烟气；
所述石灰窑炉烟气的温度维持在160-170℃，颗粒物含量为5-5.6g/m3、二氧化硫含量为200-1100mg/m3、氮氧化物含量为 200-350mg/m3，流量为75000-75500Nm3/h；
所述SCR反应器内为蜂窝式催化剂，初始催化剂体积为14.9-15.5m3，催化剂孔数为22-25孔，催化剂单体长度为150-155mm，单体宽度为150-155mm，单体高度为1150-1180mm，比表面积为527-530m2/m3，体积密度为450-455mg/cm3，空隙率为74.88-74.95%；
所述SDS干法脱硫，将脱硝后的石灰窑炉烟气加热至125-135℃后，通入除尘器，控制除尘器的温度为110-270℃，在除尘器前烟道上喷入脱硫剂，脱硫结束得到脱硫后的石灰窑炉烟气；
所述脱硫剂的制备方法为：将钙基膨润土、氧化镁、沸石粉混合后进行第一次球磨，控制第一次球磨时的球料比为10-12:1，转速为320-350rpm，时间为28-32min，球磨结束后得到混合粉，将混合粉加入表面改性液中进行浸泡，控制浸泡时的温度为50-55℃，时间为40-45min，浸泡结束后过滤，将滤渣置于-30℃至-25℃下冷冻处理35-40min，然后置于120-125℃下烘干，得到基体，将基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠混合后进行第二次球磨，控制第二次球磨时的球料比为12-15:1，转速为300-320rpm，时间为38-42min，第二次球磨结束得到脱硫剂；
所述表面改性液，按重量份计，由以下成分组成：4-6份十二烷基苯磺酸钠，3-4份两性离子聚丙烯酰胺，5-8份硬脂酸，50-52份去离子水。
2.根据权利要求1所述的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，其特征在于，所述鼓风机的转速为32-35Hz，风量由为20000-22000m3/h。
3.根据权利要求1所述的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，其特征在于，钙基膨润土、氧化镁、沸石粉的重量比为50-52:3-5:6-9。
4.根据权利要求1所述的石灰窑炉专用超低温脱硫脱硝工艺，其特征在于，基体、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、植酸钙、硫酸钙、碳酸氢钠、木质素磺酸钠的重量比为50-55:7-10:12-16:10-13:5-8:9-12:3-6。
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