專利名稱：混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保凈化領(lǐng)域，特別是涉及一種混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物的凈 化方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵行業(yè)中，利用混酸(主要是硝酸+氫氟酸)對(duì)金屬板材表面進(jìn)行酸洗洗滌是一 種常見(jiàn)的技術(shù)措施，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，在不銹鋼、鈦材等酸洗工藝中得到 廣泛應(yīng)用。酸霧及氮氧化物是混酸酸洗的主要污染物。根據(jù)國(guó)家法規(guī)對(duì)此必須進(jìn)行處理后才 能排放。酸霧處理一般采用的是堿液循環(huán)噴淋中和，而對(duì)氮氧化物處理目前國(guó)內(nèi)主要有下 述兩種技術(shù)路線
化學(xué)藥劑方法采用各類化學(xué)藥劑對(duì)氮氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)處理。物理觸媒方法將氮氧化物同還原劑按照一定比例相混合后，在一定條件下在催 化劑的作用下分解成氮?dú)夂退?。物理方法只是相?duì)而言，最終氮氧化物發(fā)生的還是化學(xué)還 原反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方 法，該方法容易實(shí)施，能夠有效地去除混酸酸洗機(jī)組生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸霧及氮氧化物。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是本方法包括酸霧凈化處理及氮氧化物 凈化處理兩個(gè)環(huán)節(jié)；在凈化過(guò)程中，先將混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循環(huán)罐產(chǎn)生的酸性廢 氣用集氣罩導(dǎo)入到酸霧洗滌凈化塔中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 30%的NaOH溶液的稀釋混合液 循環(huán)噴淋吸收酸性氣體，得到初步凈化的廢氣，進(jìn)入酸霧吸附裝置吸附殘留的酸霧及部分 NO2，然后該廢氣預(yù)熱以后利用風(fēng)道式空氣加熱器加熱到180 200°C后進(jìn)入到SCR反應(yīng)器 中，該廢氣中的NOx (氮氧化物)通過(guò)選擇性催化還原法去除，催化劑使用的是金屬氧化物 催化劑，活性成分為V2O5，還原劑采用尿素溶液裂解的氨氣，最后凈化的氣體將余熱傳遞給 冷態(tài)廢氣后，經(jīng)過(guò)煙囪排除。在酸霧洗滌凈化塔后端設(shè)置兩臺(tái)離心式防腐風(fēng)機(jī)，以滿足機(jī)組變工況的應(yīng)用需要。在離心式防腐風(fēng)機(jī)前加一個(gè)酸霧吸附器。以防止風(fēng)機(jī)出口氣體中的NO2與空氣中 水分接觸反應(yīng)生成HNO3，腐蝕金屬管道和氣-氣換熱器壁面。本發(fā)明采用包括以下步驟的方法
步驟1 通過(guò)堿性循環(huán)噴淋液噴淋來(lái)中和酸霧氣體中的酸性成分；
步驟2 通過(guò)酸霧吸附器去除廢氣中的水分和殘留的硝酸酸霧，并有效的去除部分
NO2;步驟3 通過(guò)氣-氣換熱器對(duì)去除酸霧的含氮氧化物的廢氣進(jìn)行預(yù)熱； 步驟4 在空氣電加熱器內(nèi)廢氣被加熱到設(shè)定溫度，并同尿素溶液裂解后產(chǎn)生的NH3均 勻混合；
步驟5 在SCR反應(yīng)器內(nèi)氮氧化物在SCR催化劑的作用下同NH3發(fā)生還原反應(yīng)，氮氧化 物得以凈化；
經(jīng)過(guò)上述步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)混酸酸洗機(jī)組中的酸霧及氮氧化物的凈化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)
1.采用尿素溶液作為還原劑，設(shè)備安全性高，運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)尿素溶液對(duì)氮氧化物有 雙重洗滌作用。尿素是一種常用的化肥，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，目前尿素顆粒價(jià)格約1. 8元/kg， 凈化裝置以每小時(shí)消耗80kg尿素溶液計(jì)，按照大約1 :3的質(zhì)量配比計(jì)算，每小時(shí)消耗尿素 顆粒約20kg。對(duì)機(jī)組的生產(chǎn)成本幾乎可以忽略不計(jì)。2.采用高效電加熱器，能量轉(zhuǎn)化效率高，安全可靠，可控性好，本身加熱不產(chǎn)生污 染。電加熱器加熱效率可以達(dá)到85%。3.采用高效氣一氣預(yù)加熱器，節(jié)能效果好。采用預(yù)加熱器，冷態(tài)煙氣可以從20°C 預(yù)熱到73°C。4.系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)采用變頻風(fēng)機(jī)，可以比較好的適應(yīng)此類酸洗機(jī)組的變化的工作狀況， 節(jié)能效果好。如果采用恒速風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率為50hz，轉(zhuǎn)速1750rpm;采用變頻風(fēng)機(jī)，生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行頻率多數(shù)情況下在40hz，轉(zhuǎn)速1400rpm ；理論上功率消耗為恒速的64%左右。5.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣數(shù)據(jù)可知，在該裝置入口氮氧化物濃度達(dá)到2000ppm(按NO及NO2 濃度合計(jì))時(shí)，出口排放氮氧化物濃度可以達(dá)到150ppm左右，能夠滿足《大氣污染物綜合排 放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16^7-1996)規(guī)定要求。


圖1是采用混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化裝置進(jìn)行凈化的流程示意圖。圖2是采用混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化裝置進(jìn)行凈化的工藝流程圖。圖3是尿素制氨裝置的流程示意圖。圖1中1.酸霧洗滌凈化塔；2.堿液加注裝置；3.噴淋循環(huán)泵；4.酸霧吸 附器；5.變頻酸霧風(fēng)機(jī)；6.水質(zhì)控制閥門(mén)；7.水位控制閥門(mén)；8.氣一氣換熱器； 9.過(guò)濾器；10.空氣電加熱器；11. SCR反應(yīng)器；12.計(jì)量噴淋泵；13.尿素溶解滴 定罐；14.尿素給料罐；15.煙囪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明提供的混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物的凈化方法，主要是利用混酸酸洗 機(jī)組酸霧及氮氧化物凈化裝置對(duì)混酸酸洗機(jī)組生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸霧及氮氧化物進(jìn)行凈化，該 方法是參見(jiàn)圖1和圖2，混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循環(huán)罐等在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生含混合酸的 廢氣。將產(chǎn)生的酸性廢氣用集氣罩導(dǎo)入到酸霧洗滌塔，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH的堿性混 合液循環(huán)噴淋吸收酸性氣體，在洗滌塔后端設(shè)置兩臺(tái)離心式防腐風(fēng)機(jī)，為防止風(fēng)機(jī)出口氣 體中的NO2與空氣中水分接觸反應(yīng)生成HNO3,腐蝕金屬管道和氣-氣換熱器壁面，在防腐風(fēng)機(jī)前加一個(gè)酸霧吸附器。(臥式)加熱，廢氣溫度達(dá)到200°C，然后進(jìn)入到SCR反應(yīng)器中，廢 氣中的NOx通過(guò)選擇性催化還原法去除，催化劑使用的是金屬氧化物催化劑，活性成分為 V2O5，還原劑采用尿素溶液裂解后的氨氣。凈化后的氣體再次進(jìn)入氣一氣換熱器將余熱傳遞 給冷態(tài)氣體后，經(jīng)過(guò)煙囪15排除。本發(fā)明提供的混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物的凈化方法，其工藝流程可以大體 分為酸霧凈化處理及氮氧化物凈化處理兩個(gè)環(huán)節(jié)。一 .酸霧凈化處理環(huán)節(jié)
采用的設(shè)備包括酸霧洗滌凈化塔1，堿液加注裝置2，噴淋循環(huán)泵3，酸霧吸附器4，變 頻酸霧風(fēng)機(jī)5，水質(zhì)控制閥門(mén)6，水質(zhì)控制閥門(mén)7。其中
所述酸霧洗滌凈化塔1主要由塔體、液箱、噴霧裝置、填料、氣液分離器等構(gòu)成。廢氣由 下部進(jìn)氣口進(jìn)入塔體，然后通過(guò)填料層和噴霧裝置使廢氣被凈化，凈化后的氣體再經(jīng)過(guò)氣 液分離器，由通風(fēng)機(jī)排出。所述堿液加注裝置2主要由高位漏斗、濾網(wǎng)、導(dǎo)入閥門(mén)、流量計(jì)、排空閥門(mén)組成。正 常加注時(shí)，堿(NaOH)液通過(guò)高位漏斗加入，通過(guò)濾網(wǎng)、導(dǎo)入閥門(mén)、流量計(jì)進(jìn)入酸霧洗滌凈化 塔，到達(dá)設(shè)定流量，關(guān)閉導(dǎo)入閥門(mén)。沖洗時(shí)，關(guān)閉導(dǎo)入閥門(mén)，開(kāi)啟排空閥門(mén)，利用清水進(jìn)行管 道沖洗。所述噴淋循環(huán)泵3為臥式耐腐蝕離心泵，為酸霧洗滌凈化塔提供噴淋循環(huán)的動(dòng) 力。經(jīng)過(guò)酸霧洗滌塔1后的廢氣中含有一定量的水分和粒徑較小的硝酸酸霧，為了防 止酸對(duì)后續(xù)金屬部件的腐蝕，在防腐風(fēng)機(jī)前設(shè)一酸霧吸附器4，以便有效的去除廢氣中的水 分和硝酸酸霧，由于該酸霧吸附器中的吸附劑對(duì)NO2具有一定的吸附能力，可以有效的去除 部分NO2，從而降低了后續(xù)的SCR反應(yīng)器的負(fù)荷。所述吸附劑采用的是SDGII型復(fù)合吸附劑。其吸附機(jī)理是物理吸附和化學(xué)吸附相 結(jié)合，能夠有效的去除廢氣中的酸霧。所述變頻酸霧風(fēng)機(jī)5為整套裝置氣路提供驅(qū)動(dòng)。所述水質(zhì)控制閥門(mén)6為氣動(dòng)球閥，控制上同酸霧洗滌凈化塔PH值檢測(cè)連鎖，PH值 超過(guò)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)開(kāi)啟此閥門(mén)。所述水位控制閥門(mén)7為氣動(dòng)球閥，控制上同酸霧洗滌凈化塔液位檢測(cè)連鎖，液位 高于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)開(kāi)啟此閥門(mén)。二.氮氧化物凈化處理環(huán)節(jié)
采用的設(shè)備包括氣一氣換熱器8，過(guò)濾器9，空氣電加熱器10，SCR反應(yīng)器11，計(jì)量噴 淋泵12，尿素溶解滴定罐13，尿素給料罐14，煙囪15。所述氣-氣換熱器8，其作用是煙氣通過(guò)酸霧洗滌凈化塔6、酸霧吸附器4和變頻 酸霧風(fēng)機(jī)5后進(jìn)入氣-氣換熱器8，原有煙氣的溫度約為20—40度。為節(jié)約能量，使之與 SCR反應(yīng)器12出來(lái)的煙氣進(jìn)行熱交換。使其達(dá)到105—110度。所述過(guò)濾器9為普通Y型過(guò)濾器，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，作用是避免堵塞計(jì)量噴淋泵。 所述空氣電加熱器10，可以采用DQ-FD-400型。其作用是經(jīng)過(guò)氣-氣換熱器8后 的廢氣分成兩條支路，一路風(fēng)量占總風(fēng)量的60 %，另一路占40 %，兩條支路的廢氣溫度均為 110°C。風(fēng)量為40 %的支路上裝有空氣電加熱器10，將廢氣溫度加熱到373 °C，為尿素溶液制氨氣提供必要的熱量。同時(shí)噴入32% (wt)的尿素溶液。尿素在此溫度下分解出氨氣。在尿素分解混合器的后端60%的風(fēng)量混入，使之煙氣混合后的溫度達(dá)到200度左 右，同時(shí)煙氣中含有氨氣。所述SCR反應(yīng)器11，其工藝流程如圖3所示。該SCR反應(yīng)器去除氮氧化物機(jī)理是 在催化劑和氧氣存在的條件下，在180 200°C的溫度范圍內(nèi)，還原劑有選擇性的將煙氣中 的NOx還原成N2和H2O。還原劑采用NH3,反應(yīng)式如下 4N0+4NH3+02 4N2 +6H20 2N02+4NH3+02 3N2 +6H20
經(jīng)過(guò)空氣電加熱器10后溫度升至200°C，進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)，凈化后的氣 體經(jīng)過(guò)氣一氣換熱器后由煙囪15排出。SCR催化劑采用蜂窩式，低溫型，其特點(diǎn)是單位體積的催化劑活性高，達(dá)到相同脫 硝效率所用的催化劑體積較小，反應(yīng)溫度比較低(180 200 °C)，適合灰分低于30 g/m3，灰 粘性較小的煙氣環(huán)境?？紤]到廢氣中沒(méi)有顆粒物，氣體不會(huì)堵塞催化劑孔道和沖刷磨損催 化劑，所以本工藝采用的催化劑形式是蜂窩狀整體催化劑，催化劑活性成分為％05。所述計(jì)量噴淋泵12為標(biāo)準(zhǔn)柱塞式計(jì)量泵，其作用是將定流量的尿素溶液噴入空 氣電加熱器中。所述尿素溶解滴定罐13，其主要由流量計(jì)、攪拌器、電加熱器、罐體組成。通過(guò)流 量計(jì)加入規(guī)定容積的脫鹽水，按照配比濃度計(jì)算好需要加入的尿素干態(tài)顆粒，邊加熱、邊攪 拌、邊溶解。所述尿素給料罐14，主要由攪拌器、電加熱器、罐體組成。在尿素溶解滴定罐內(nèi)配 制好的尿素溶液排到尿素給料罐中，由計(jì)量噴淋泵抽走，噴入空氣電加熱器中。本發(fā)明采用包括以下的步驟方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物的凈 化
步驟1 通過(guò)堿性循環(huán)噴淋液來(lái)中和酸霧氣體中的酸性成分。步驟2 酸霧吸附器去除廢氣中的水分和硝酸酸霧，并可以有效的去除部分N02。步驟3 通過(guò)氣-氣換熱器對(duì)去除酸霧的(含氮氧化物的)廢氣進(jìn)行預(yù)熱。步驟4:在空氣電加熱器內(nèi)廢氣被加熱到設(shè)定溫度，并同尿素溶液裂解后產(chǎn)生的 NH3均勻混合。步驟5 在SCR反應(yīng)器內(nèi)氮氧化物在SCR催化劑的作用下同NH3發(fā)生還原反應(yīng)，氮 氧化物得以凈化。經(jīng)過(guò)上述步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)混酸酸洗機(jī)組中的酸霧及氮氧化物的凈化。
權(quán)利要求
1.一種混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法，其特征是該方法包括酸霧凈化處理 及氮氧化物凈化處理兩個(gè)環(huán)節(jié)；在凈化過(guò)程中，先將混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循環(huán)罐產(chǎn) 生的酸性廢氣用集氣罩導(dǎo)入到酸霧洗滌凈化塔中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 30%的NaOH溶液的 稀釋混合液循環(huán)噴淋吸收酸性氣體，得到初步凈化的廢氣，進(jìn)入酸霧吸附裝置吸附殘留酸 霧及部分NO2，然后該廢氣預(yù)熱以后利用風(fēng)道式空氣加熱器加熱到180 200°C后進(jìn)入到 SCR反應(yīng)器中，該廢氣中的NOx通過(guò)選擇性催化還原法去除，X取值1或2，催化劑使用的是 金屬氧化物催化劑，活性成分為V2O5，還原劑采用尿素溶液裂解的氨氣，最后凈化的氣體將 余熱傳遞給冷態(tài)廢氣后，經(jīng)過(guò)煙 排除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法，其特征在于在 酸霧洗滌凈化塔后端加一個(gè)酸霧吸附器，以防止風(fēng)機(jī)出口氣體中的NO2與空氣中水分接觸 反應(yīng)生成HNO3，腐蝕金屬管道和氣-氣換熱器壁面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法，其特征在于在 酸霧吸附器后設(shè)置兩臺(tái)離心式變頻防腐風(fēng)機(jī)，以適應(yīng)機(jī)組變工況的凈化要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法，其特征是該方法 的步驟包括步驟1 通過(guò)堿性循環(huán)液噴淋來(lái)中和酸霧氣體中的酸性成分；步驟2:通過(guò)酸霧吸附器去除廢氣中的水分和殘留的硝酸酸霧，并有效的去除部分NO25步驟3 通過(guò)氣-氣換熱器對(duì)去除酸霧的含氮氧化物的廢氣進(jìn)行預(yù)熱；步驟4 在空氣電加熱器內(nèi)廢氣被加熱到設(shè)定溫度，并同尿素溶液裂解后產(chǎn)生的NH3均 勻混合；步驟5 在SCR反應(yīng)器內(nèi)氮氧化物在低溫型SCR催化劑的作用下同NH3發(fā)生還原反應(yīng)， 氮氧化物得以凈化；經(jīng)過(guò)上述步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)混酸酸洗機(jī)組中的酸霧及氮氧化物的凈化。
全文摘要
本發(fā)明涉及混酸酸洗機(jī)組中酸霧及氮氧化物凈化方法，其包括酸霧凈化處理及氮氧化物凈化處理兩個(gè)環(huán)節(jié)；在凈化過(guò)程中，先將混酸酸酸洗槽、清洗槽和酸液循環(huán)罐產(chǎn)生的混合酸性廢氣用抽風(fēng)管路導(dǎo)入到酸霧洗滌凈化塔中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH溶液的稀釋混合液循環(huán)噴淋中和酸性氣體，得到初步凈化的廢氣，然后初步凈化的廢氣進(jìn)入酸霧吸附裝置吸附殘留酸霧及部分NO2，該廢氣預(yù)熱后利用風(fēng)道式空氣電加熱器加熱到180～200℃后進(jìn)入到SCR反應(yīng)器中，該廢氣中的NOx通過(guò)選擇性催化還原法去除，凈化后的氣體將余熱傳遞給冷態(tài)廢氣后經(jīng)過(guò)煙囪排除。本發(fā)明能夠有效地去除混酸酸洗機(jī)組在生產(chǎn)中產(chǎn)生的酸霧及氮氧化物。
文檔編號(hào)B01D53/81GK102059049SQ201010568848
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者周薇, 蔡屹 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司