一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法及其脱除装置转让专利
申请号 : CN202010059506.5
文献号 : CN111167274B
文献日 : 2021-11-12
发明人 : 王学文 , 王懿 , 孟钰麒 , 王明玉
申请人 : 中南大学 , 宁波弗镁瑞环保科技有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法,其特征在于:在冶炼烟气中先加入还原剂
1,先将烟气中残余的氧降至≤0.5%,再加入还原剂2将其中的SO3还原成SO2;
或同时加入还原剂1和还原剂2,将烟气中残余的氧的脱除与SO3的还原同步进行;
或仅加入还原剂3,将烟气中的SO3选择性还原成SO2;
其中,所述冶炼烟气中含有6~12%的O2和0.05~0.5%的SO3,其温度为750~ 1350℃,SO3还原是在冶炼烟气通道内完成,还原剂1或还原剂2或还原剂3与冶炼烟气的接触时间为1 25~
秒;
还原剂1选自氢气、一氧化碳、焦炭、粉煤、天然气、液化气和柴油中的至少一种,还原剂
1的加入量为将冶炼烟气中的O2降至≤0.5%所需理论量的1~3倍;
还原剂2选自硫酸铵、硫酸氢铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、氨气和尿素中的至少一种,还原剂2的加入量为冶炼烟气中的SO3还原成SO2所需理论量的1~5倍;
还原剂3为只能与烟气中的SO3发生还原反应,不与烟气中残余的氧发生反应的且含有N‑H键的物质,还原剂3选自硫酸铵、硫酸氢铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、氨气和尿素中的至少一种,还原剂3的加入量为冶炼烟气中的SO3还原成SO2所需理论量的1~5倍。
2.根据权利要求1所述的一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法,其特征在于:用于从冶炼烟气中脱除三氧化硫的装置,包括冶炼烟气通道(1)、还原剂1加入装置(2‑1)和还原剂
2加入装置(2‑2),所述还原剂1加入装置(2‑1)的出口接冶炼烟气通道(1)入口近端支管(3‑
1),所述还原剂2加入装置(2‑2)的出口接冶炼烟气通道(1)入口远端支管(3‑2)。
3.根据权利要求2所述的一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法,其特征在于:所述冶炼烟气通道(1)的入口和出口均设有温度检测装置(5)和成分检测装置(6),还原剂1加入装置(2‑1)和还原剂2加入装置(2‑2)的出口均设置有调节阀。
说明书 :
一种从冶炼烟气中脱除三氧化硫的方法及其脱除装置
技术领域
背景技术
度(H2SO4浓度),及盐酸和氢氟酸的浓度越来越高,洗涤液最终成为含有Cu、Fe、Pb、Zn、Cd、As
等及F和Cl的污酸。目前,冶炼烟气洗涤产生的污酸普遍采用硫化‑石灰中和法来进行处理。
所谓硫化,是往冶炼烟气洗涤酸性废水中加入硫化钠或硫氢化钠,使其中的铜和砷以硫化
物的形式沉淀析出,液固分离得含砷滤饼和硫化后液;含砷滤饼进一步处理综合回收铜、砷
等有价金属,硫化后液加石灰中和产生石膏渣。硫化法‑石灰中和法对冶炼烟气洗涤产生的
污酸治理有效,但其产生大量的石膏渣,且所得石膏渣只能勉强用于水泥行业的添加剂。此
外,硫化‑石灰中和后的水中含有大量的盐,无法进行中水回用。
渗析回收硫酸,但污酸蒸发浓缩的能耗太高,且污酸中含有氟和氯,蒸发过程设备腐蚀严
重,且分离得到的硫酸无法达到商品级硫酸的质量标准,只能在冶炼企业内部消化。因此,
这一污酸治理方法目前还无工业应用先例。
为:1)硫磺粉喷入后要经熔化和气化后才能与三氧化硫反应,且两者只有在高温下才能快
速反应,低温度下反应速度缓慢,而冶炼排出的高温烟气从烟道入口到出口经历的时间只
有短短的几秒到十几秒钟,因此用硫磺粉还原冶炼烟气中的三氧化硫理论上可行,动力学
上难以满足工艺要求;2)冶炼排出的高温烟气通常是氧化性气氛,其中含有6~12%的O2及
0.05~0.5%的SO3,直接加入的还原剂(硫磺粉或硫化氢)在高温下优先与烟气中的氧发生
反应,因为硫化氢一旦与烟气中的二氧化硫接触首先转化成硫磺蒸气(2H2S+SO2=3S+
3H2O),而硫磺蒸气在空气中的闪点只有207℃,所以直接加入还原剂得到的结果是还原剂
的耗量特别大。此外,还原剂一旦在烟气中与氧发生燃烧反应,还原剂的浓度会迅速降低,
严重阻碍还原剂与烟气中的三氧化硫接触,导致直接加入还原剂的还原效果不佳。
发明内容
中加入脱除烟气中残余氧气的还原剂1和还原三氧化硫的还原剂2或仅加入选择性还原三
氧化硫的还原剂3,确保烟气中的SO3顺利还原成SO2,减少或避免还原剂2和还原剂3的无谓
消耗,极大提高了SO3的还原速度及其还原效率。
和还原剂2或还原剂3与冶炼烟气的接触时间为1~25秒。
硫酸氢铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、氨气、尿素和硫脲中的至少一种。
端支管,所述还原剂2加入装置的出口接冶炼烟气通道入口远端支管。
有调节阀。
原成SO2,减少或避免还原剂2的无谓的消耗。
涤废水治理过程石膏渣的产生,降低废水治理成本,减少污染,保护环境。
附图说明
成分检测装置。
具体实施方式
原剂1和还原剂2的无谓消耗,提升其有效利用率。
节阀4‑1以控制还原剂1的加入速率。
节阀4‑2以控制还原剂2的加入速率。
装置6的检测结果实时调整还原剂2出口调节阀4‑2以控制还原剂3的加入速率。
进行控制,以满足不同的工艺需求,其具体操作如下:
除,使得冶炼烟气中的O2降至≤0.5%,再开启还原剂2加入装置2‑2的还原剂2出口调节阀
4‑2,使还原剂2与烟气接触,将其中的SO3还原成SO2,然后在冶炼烟气通道1的出口处检测烟
气的温度及其成分,再根据出口烟气的检测结果控制还原剂1出口调节阀4‑1和还原剂2出
口调节阀4‑2调节还原剂1和还原剂2的加入速率,确保烟气中的SO3被有效还原,且加入的
还原剂1和还原剂2的有效利用率都接近100%,或
降至≤0.5%的同时将其中的SO3还原成SO2,然后在冶炼烟气通道1的出口处检测烟气的温
度及其成分,再根据出口烟气的检测结果控制还原剂1出口调节阀4‑1和还原剂2出口调节
阀4‑2调节还原剂1和还原剂2的加入速率,确保烟气中的SO3被有效还原,且加入的还原剂1
和还原剂2的有效利用率都接近100%,或
触,将其中的SO3选择性还原成SO2,然后在冶炼烟气通道1的出口处检测烟气的温度及其成
分,再根据出口烟气的检测结果控制还原剂2出口调节阀4‑2调节还原剂3的加入速率,确保
烟气中的SO3被有效还原,且加入的还原剂3的有效利用率接近100%。
氨气,混匀还原,烟气从烟道入口到烟道出口耗时13秒,最后在烟道出口取样测定还原尾气
中氨的残余量,根据测定结果适时调整氨的加入量,确保烟气中的SO3被还原,加入的氨得
到有效利用,同时取样分析烟气洗涤液的成分,跟踪烟气还原前后洗涤液成分的变化。冶炼
烟气氨还原脱SO3实验结果如表1所示:
烟道入口处的远端按SO3还原成SO2理论量的1.5倍在烟道入口处往烟气中通入硫磺蒸气,混
匀还原,烟气从烟道入口到烟道出口历时18秒,最后在烟道出口取样测定还原尾气中硫磺
蒸气的残余量,根据测定结果适时调整粉煤和硫磺蒸气的加入量,确保烟气中的SO3被还
原,加入的粉煤和硫磺得到有效利用,同时取样分析烟气洗涤液的成分,跟踪烟气还原前后
洗涤液成分的变化。冶炼烟气硫磺蒸气还原脱SO3实验结果如表2所示:
酸铵受热分解释放氨气,氨气与烟气混合,并将其中的SO3选择性还原脱除,烟气从加入亚
硫酸铵到其从烟道排出历时11秒,适时在烟道出口取样测定还原尾气中氨气的残余量,根
据测定结果调整亚硫酸铵的加入量,确保烟气中的SO3得到有效还原,同时取样分析烟气洗
涤液的成分,跟踪烟气还原前后洗涤液成分的变化。还原后的烟气经喷淋洗涤除尘后送去
制酸,烟气洗涤水定期净化,分离其中的Cu、As、Zn、F、Cl等之后,净化后液浓缩结晶得亚硫
酸铵和硫酸铵的混合晶体,所得混合晶体返回继续用于冶炼烟气还原脱除SO3。冶炼烟气亚
硫酸铵还原脱SO3实验结果如表3所示: