СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОЦЕССА СОВМЕСТНОЙ ОЧИСТКИ ДЫМОВОГО ГАЗА С НЕСКОЛЬКИМИ ЗАГРЯЗНИТЕЛЯМИ Российский патент 2023 года по МПК B01D53/50 B01D53/75 B01D53/76 

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки № 201911073483.7, озаглавленной «FLUE GAS MULTI-POLLUTANT COLLABORATIVE PURIFICATION PROCESS METHOD AND APPARATUS», поданной в Государственное ведомство Китая по интеллектуальной собственности 05 ноября 2019 года, которая включена в настоящую заявку во всей полноте посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится к способу очистки дымового газа, и, в частности, к способу совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, принадлежащему к технической области агломерационных устройств. Настоящее изобретение также относится к установке для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Для промышленного дымового газа, особенно дымового газа агломерационной машины в черной металлургии, технология денитрификации дымового газа представляет собой метод очистки дымового газа, применяемый в химической промышленности с получением мультиоксидов азота или оксидов серы. Оксид азота и оксиды серы являются одними из основных загрязнителей воздуха. Технология одновременной десульфуризации и денитрификации дымового газа в настоящее время в основном находится на стадии исследований и промышленной демонстрации. Поскольку она может обеспечить как десульфуризацию, так и денитрификацию в ряде систем, особенно в условиях постоянного ужесточения стандартов контроля за NO_X, разные страны оказывают влияние на технологию одновременной десульфуризации и денитрификации.

[0004] Технология агломерации широко применяется в производственном процессе минеральной плавки. В существующей технологии, дымовой газ, образующийся при агломерации, примерно соответствует стандарту на выбросы агломерационного дымового газа, однако в ходе исследований было установлено, что дымовой газ, содержащий низкие концентрации диоксида серы и высокие концентрации оксидов азота и монооксида углерода, присутствует в процессе агломерации. В процессе десульфуризации десульфуризация не является полной, поэтому определенное количество диоксида серы присутствует в дымовом газе, который будет направлен на денитрификацию. Диоксид серы в дымовом газе может деактивировать SCR-катализатор, что приводит к расходу большого количества SCR-катализатора во время процесса денитрификации, и диоксид серы вызывает засорение и отравление SCR-катализатора, серьезно влияя на эффективность денитрификации и повышая производственные затраты предприятия.

[0005] Следовательно, обеспечение процесса совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, в котором может осуществляться глубокая десульфуризация оксидов серы из агломерационного дымового газа, тем самым снижающая использование SCR-катализатора во время денитрификации и сокращающая производственные затраты предприятий, является неотложной технической задачей, которую нужно решать специалистам в данной области.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Принимая во внимание недостатки вышеуказанной существующей технологии, целью настоящего изобретения является глубокая десульфуризация дымового газа посредством десульфуризации и адсорбции перед денитрификацией дымового газа, которая предотвращает отравление SCR-катализатора диоксидом серы, повышает эффективность десульфуризации и денитрификации, снижает себестоимость продукции предприятий и повышает качество продукции. Настоящее изобретение предлагает способ для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающий в себя следующие стадии: 1) распыление газообразного аммиака в неочищенный дымовой газ и смешивание газообразного аммиака с неочищенным дымовым газом; 2) подвергание газовой смеси из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа десульфуризации и адсорбции для достижения глубокой десульфуризации неочищенного дымового газа с получением глубоко обессеренного дымового газа; 3) подвергание глубоко обессеренного дымового газа стадии 2) SCR-денитрификации для достижения денитрификации дымового газа; и 4) пропускание дымового газа, денитрифицированного на стадии 3), через устройство каталитического окисления CO для осуществления удаления CO из дымового газа. Газообразный аммиак распыляют в сильно избыточном количестве относительно содержания диоксида серы в дымовом газе, и избыточный газообразный аммиак может удалить небольшое количество диоксида серы и обеспечить эффект глубокой десульфуризации и удаления. В то же время, адсорбционный слой используется для удаления продукта (сульфата аммония или бисульфата аммония) из реакции диоксида серы и газообразного аммиака в дымовом газе, чтобы гарантировать, что содержание диоксида серы в дымовом газе перед поступлением в систему SCR очень мало, тем самым обеспечивая эффективность денитрификации дымового газа.

[0007] В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0008] Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себя следующие стадии:

[0009] 1) распыление газообразного аммиака в неочищенный дымовой газ и смешивание газообразного аммиака с неочищенным дымовым газом;

[0010] 2) подвергание газовой смеси из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа десульфуризации и адсорбции для достижения глубокой десульфуризации неочищенного дымового газа с получением глубоко обессеренного дымового газа;

[0011] 3) подвергание глубоко обессеренного дымового газа стадии 2) SCR-денитрификации для достижения денитрификации дымового газа; и

[0012] 4) пропускание дымового газа, денитрифицированного на стадии 3), через устройство каталитического окисления CO для осуществления удаления CO из дымового газа.

[0013] Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя:

[0014] 5) подвергание дымового газа после удаления CO на стадии 4) повторной SCR-денитрификации для достижения глубокой денитрификации дымового газа с получением чистого дымового газа.

[0015] Предпочтительно, неочищенный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 100 мг/м³, предпочтительно менее 80 мг/м³, и более предпочтительно менее 50 мг/м³; и, после глубокой десульфуризации на стадии 2), глубоко обессеренный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 10 мг/м³, предпочтительно менее 8 мг/м³, более предпочтительно менее 5 мг/м³.

[0016] Предпочтительно, неочищенный дымовой газ представляет собой дымовой газ, полученный путем десульфуризации агломерационного дымового газа, и неочищенный дымовой газ имеет температуру ниже 320°C, предпочтительно ниже 300°C и более предпочтительно ниже 280°C.

[0017] Предпочтительно, на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве в 1-2 раза, предпочтительно в 1,05-1,5 раза, и более предпочтительно в 1,1-1,2 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа.

[0018] Предпочтительно, на стадии 1) распыление газообразного аммиака в частности осуществляют путем: смешивания газообразного аммиака с горячим теплоносителем и распыления газовой смеси в неочищенный дымовой газ, и затем смешивания газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя с неочищенным дымовым газом.

[0019] Предпочтительно, горячий теплоноситель предпочтительно представляет собой горячий воздух или чистый дымовой газ, полученный на стадии 5).

[0020] Предпочтительно, трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопровод для транспортировки чистого дымового газа снабжены теплообменником; неочищенный дымовой газ проходит через теплообменник для теплообмена и повышения температуры, и затем обрабатывается на стадии 1); и чистый дымовой газ проходит через теплообменник для снижения температуры, и затем выпускается или смешивается с газообразным аммиаком.

[0021] Предпочтительно, теплообменник представляет собой теплообменник GGH.

[0022] Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя:

[0023] 6) измерение концентрации оксидов серы в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов серы} в %; измерение концентрации оксидов азота в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов азота} в %; измерение концентрации газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, которая представлена С_{улетучившегося аммиака} в %; измерение расхода неочищенного дымового газа, представленного Q_{дымового газа}; при этом на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве Q_NH3,

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

[0024] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5, предпочтительно 0,5-1,2 и более предпочтительно 0,6-1; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2, предпочтительно 0,6-1,5 и более предпочтительно 0,7-1,2.

[0025] В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения предложена установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0026] Установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себяустройство десульфуризации и адсорбции, устройство SCR-денитрификации, устройство каталитического окисления CO и устройство распыления газообразного аммиака; где трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа соединен со входом для газа устройства десульфуризации и адсорбции; выход для газа устройства десульфуризации и адсорбции соединен со входом для газа устройства SCR-денитрификации с помощью трубопровода для транспортировки глубоко обессеренного дымового газа; выход для газа устройства SCR-денитрификации соединен со входом для газа устройства каталитического окисления CO с помощью трубопровода для транспортировки денитрифицированного дымового газа; устройство распыления газообразного аммиака предусмотрено внутри трубопровода для транспортировки неочищенного дымового газа; и газообразный аммиак подается в устройство распыления газообразного аммиака через трубопровод для транспортировки газообразного аммиака.

[0027] Предпочтительно, установка дополнительно включает в себя второе устройство SCR-денитрификации, где выпускное отверстие устройства каталитического окисления CO соединено со входом для газа второго устройства SCR-денитрификации посредством трубопровода транспортировки дымового газа, из которого удален СО; и выпускное отверстие второго устройства SCR-денитрификации соединено с трубопроводом для транспортировки чистого дымового газа.

[0028] Предпочтительно, установка дополнительно включает в себя смеситель газообразного аммиака, где трубопровод для транспортировки газообразного аммиака и трубопровод для транспортировки горячего теплоносителя соединены со входом для газа смесителя газообразного аммиака; и выход для газа из смесителя газообразного аммиака соединен с устройством распыления газообразного аммиака с помощью трубопровода для транспортировки газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя.

[0029] Предпочтительно, установка включает в себя теплообменник, где теплообменник соединен с трубопроводом для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопроводом для транспортировки чистого дымового газа, соответственно, и место соединения теплообменника с трубопроводом для транспортировки неочищенного дымового газа находится выше по потоку от устройства распыления газообразного аммиака.

[0030] Предпочтительно, трубопровод для транспортировки чистого дымового газа присоединен выше по потоку от трубопровода для транспортировки горячего теплоносителя.

[0031] Предпочтительно, десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито предусмотрено внутри устройства десульфуризации и адсорбции, при этом десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито представляет собой оксид кальция и/или активированный уголь.

[0032] Предпочтительно, теплообменник представляет собой теплообменник GGH.

[0033] Предпочтительно, трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа снабжен датчиком контроля расхода дымового газа, датчиком контроля концентрации оксидов серы и датчиком контроля концентрации оксидов азота; трубопровод для транспортировки газообразного аммиака снабжен датчиком контроля расхода газообразного аммиака; и трубопровод для транспортировки чистого дымового газа снабжен устройством измерения концентрации газообразного аммиака; при этом расход неочищенного дымового газа, измеряемый с помощью датчика контроля расхода дымового газа, представлен Q_{дымового газа}; концентрация оксидов серы в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика контроля концентрации оксидов серы, представлена С_{оксидов серы} в %; концентрация оксидов азота в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика контроля концентрации оксидов азота, представлена С_{оксидов азота} в %; и концентрация газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, измеряемая с помощью устройства измерения концентрации газообразного аммиака, представлена С_{улетучившегося аммиака} в %;

С помощью вычисления

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

[0034] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5, предпочтительно 0,5-1,2 и более предпочтительно 0,6-1; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2, предпочтительно 0,6-1,5 и более предпочтительно 0,7-1,2; и датчик контроля расхода газообразного аммиака приводят к показанию Q_NH3.

[0035] Авторы настоящей заявки обнаружили в своем исследовании, что присутствие оксидов серы (например, диоксида серы) в дымовом газе сильно влияет на удаление оксидов азота из дымового газа. В существующей технологии, дымовой газ, образующийся в результате ряда процессов, содержит сравнительно низкое количество оксидов серы, но относительно высокое количество оксидов азота. Содержание оксидов серы в таком дымовом газе соответствует стандартам на выбросы, и необходимо только осуществить денитрификацию для соответствия стандартам на выбросы дымового газа. Тем не менее, авторы изобретения обнаружили в своей инженерной практике, что такой дымовой газ имеет низкую эффективность денитрификации. Авторы изобретения обнаружили в своих исследованиях, что на эффективность денитрификации дымового газа в основном влияет присутствие оксидов серы в дымовом газе, и оксиды серы плохо влияют на удаление оксидов азота в дымовом газе.

[0036] Газообразный аммиак и диоксид серы реагируют по следующему уравнению реакции:

2NH₃₊SO₂₊2H₂O=(NH₄)₂SO₃.

[0037] В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, предложен способ совместной очистки от нескольких загрязнителей, применяемый для дымового газа с низким содержанием оксидов серы, но с высоким содержанием оксидов азота. В неочищенный дымовой газ распыляют газообразный аммиак в избыточном количестве (по сравнению с содержанием оксидов серы в дымовом газе) и затем подвергают глубокой десульфуризации адсорбционным способом для значительного снижения содержания оксидов серы в дымовом газе, и далее подвергают денитрификации. В соответствии с техническим решением настоящей заявки, поскольку содержание оксидов серы в неочищенном дымовом газе само по себе является низким, большое количество газообразного аммиака распыляется для удаления оксидов серы низкой концентрации из дымового газа с помощью высококонцентрированного газообразного аммиака, и затем дымовой газ обрабатывается с помощью десульфуририрующего и адсорбирующего слоя для адсорбции оксидов серы в адсорбционном слое в форме бисульфата аммония или сульфата аммония, благодаря чему дымовой газ может быть глубоко обессерен, и содержание оксидов серы в глубоко обессеренном дымовом газе дополнительно снижается, тем самым обеспечивая эффективность денитрификации дымового газа.

[0038] Следует отметить, что требуемое количество газообразного аммиака Q_NH3 представляет собой:

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака}),

[0039] С помощью измерения значений Q_{дымового газа}, С_{оксидов серы}, С_{оксидов азота} и С_{улетучившегося аммиака} требуемое количество избыточного газообразного аммиака Q_NH3 может быть рассчитано по приведенному выше уравнению.

[0040] Кроме того, в техническом решении настоящей заявки, если неочищенный дымовой газ содержит большое количество оксидов серы, распыление большого количества газообразного аммиака не только приведет к улетучиванию большого количества газообразного аммиака, но также повлияет на его собственный эффект десульфуризации и далее повлияет на эффективность последующей денитрификации. Таким образом, техническое решение настоящей заявки особенно подходит для дымового газа с низким содержанием оксидов серы (например, ниже 100 мг/м³, предпочтительно менее 80 мг/м³ и более предпочтительно менее 50 мг/м³) и высоким содержанием оксидов азота (обычно от 100 мг/м³ до 1000 мг/м³).

[0041] В соответствии с техническим решением настоящей заявки, для дымового газа с низким содержанием оксида серы, в неочищенный дымовой газ сначала распыляют большое количество газообразного аммиака, и затем подвергают глубокой десульфуризации с помощью адсорбционного слоя, и далее подвергают денитрификации, что значительно снижает температуру денитрификации и повышает эффективность денитрификации. Благодаря применению технического решения настоящей заявки, денитрификация осуществляется при температуре 150-220°С, и содержание оксидов азота в денитрифицированном дымовом газе составляет менее 30 мг/м³.

[0042] Кроме того, в ходе исследований было обнаружено, что даже небольшое количество оксидов серы может быстро дезактивировать каталитический окислитель CO, поэтому высокое содержание оксидов серы в дымовом газе будет плохо влиять на удаление CO из дымового газа. В соответствии с техническим решением настоящего изобретения, благодаря глубокой обработке оксидов серы в дымовом газе, содержание оксидов серы в дымовом газе можно регулировать на уровне менее 10 мг/м³ (предпочтительно менее 8 мг/м³ и более предпочтительно менее 5 мг/м³), что позволяет избежать влияния оксидов серы в дымовом газе на каталитический окислитель CO.

[0043] В настоящем изобретении используется техническое решение, заключающееся в том, чтобы сначала подвергнуть дымовой газ глубокой десульфуризации, что позволяет избежать влияния оксидов серы во время всего процесса денитрификации и декарбонизации, тем самым обеспечивая эффективность денитрификации и декарбонизации дымового газа, снижая содержание загрязнителей в отходящем газе и значительно снижая стоимость очистки дымового газа. В ходе исследований было установлено, что из-за присутствия диоксида серы в дымовом газе эффективность денитрификации дымового газа серьезно снижается. Чем выше содержание диоксида серы в дымовом газе, тем ниже степень SCR-денитрификации и тем выше вероятность отравления SCR-катализатора. И наоборот, чем ниже содержание диоксида серы в дымовом газе, тем выше степень SCR-денитрификации и тем стабильнее SCR-катализатор. Если дымовой газ содержит большое количество диоксида серы, диоксид серы в дымовом газе будет реагировать с газообразным аммиаком во время процесса денитрификации с образованием большого количества сульфата аммония или бисульфата аммония, которые очень склонны блокировать реакционные каналы в SCR-катализаторе. Таким образом, перед SCR-денитрификацией содержание диоксида серы в дымовом газе должно быть уменьшено настолько, насколько это возможно, что в значительной степени будет способствовать последующему процессу денитрификации.

[0044] Кроме того, исследования показали, что каталитический окислитель CO является более чувствительным катализатором, и небольшое количество диоксида серы может вызвать быструю дезактивацию катализатора CO. Эксперименты показали, что когда содержание диоксида серы в дымовом газе превышает 10 мг/м³, это сильно влияет на каталитический окислитель CO. В настоящем изобретении, благодаря обработке дымового газа с помощью адсорбционного слоя, содержание диоксида серы в дымовом газе перед поступлением в SCR-реактор, если регулируется, должно быть ниже 10 мг/м³, тем самым обеспечивая сохранность каталитического окислителя CO и дополнительно обеспечивая эффект декарбонизации дымового газа.

[0045] Поскольку дымовой газ, обработанный в соответствии с техническим решением настоящего изобретения, имеет относительно низкое содержание оксидов серы, избыточное количество газообразного аммиака (по сравнению с содержанием оксидов серы в дымовых газах) может распыляться в соответствии с требованиями процесса для достижения глубокой десульфуризации оксидов серы в дымовом газе. Предпочтительно, распыляемый газообразный аммиак может быть сначала смешан с горячим теплоносителем, и затем смешан с неочищенным дымовым газом, для повышения эффективности реакции дымового газа с оксидами серы в неочищенном дымовом газе и для обеспечения эффекта удаления оксидов серы из дымового газа. Более предпочтительно, чистый дымовой газ после всей обработки используется в качестве горячего теплоносителя, и тепло в чистом дымовом газе утилизируется для осуществления полного использования ресурсов.

[0046] В настоящем изобретении трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопровод для транспортировки чистого дымового газа снабжены теплообменником для полного использования тепла в денитрифицированном дымовом газе. Поскольку реакция денитрификации является экзотермической реакцией, и денитрифицированный дымовой газ имеет высокую температуру, и эта часть тепла используется для повышения температуры дымового газа перед денитрификацией, дополнительно обеспечивая эффект глубокой десульфуризации и денитрификации дымового газа.

[0047] В настоящем изобретении, дымовой газ, из которого удален СО, направляется снова на SCR-денитрификацию, для дальнейшего удаления оксидов азота из дымового газа, с тем, чтобы дымовой газ был глубоко денитрифицирован для получения чистого дымового газа.

[0048] В настоящем изобретении, с помощью точного измерения концентрации оксидов серы в неочищенном дымовом газе, измерения концентрации оксидов азота в неочищенном дымовом газе, измерения концентрация газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, и измерения расхода неочищенного дымового газа, количество газообразного аммиака, распыляемого в неочищенный дымовой газ, можно точно регулировать, чтобы обеспечить эффект глубокой десульфуризации и денитрификации, и уменьшить улетучивание газообразного аммиака, избежать риска несчастных случаев и снизить загрязнение окружающей среды.

[0049] Во втором варианте осуществления настоящей заявки устройство десульфуризации и адсорбции, устройство SCR-денитрификации и устройство каталитического окисления CO последовательно соединены; устройство распыления газообразного аммиака распыляет газообразный аммиак в трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа с получением газовой смеси из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа; и затем газовая смесь из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа вводится во вход для газа устройства десульфуризации и адсорбции по трубопроводу для транспортировки неочищенного дымового газа для осуществления глубокой десульфуризации. Глубоко обессеренный дымовой газ входит в устройство SCR-денитрификации для осуществления денитрификации, и глубоко денитрифицированный дымовой газ входит в устройство каталитического окисления CO для осуществления удаления CO. С помощью установки для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, предусмотренной настоящей заявкой, оксиды серы, оксиды азота и оксиды углерода могут быть последовательно удалены из агломерационного дымового газа, и избыточный газообразный аммиак вводится для обработки оксидов серы низкой концентрации, для обеспечения полного удаления оксидов серы и предотвращения отравления SCR-катализатора. Данная установка эффективно повышает эффективность десульфуризации, денитрификации и декарбонизации, а также снижает производственные затраты предприятия.

[0050] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения дымовой газ, обрабатываемый устройством каталитического окисления CO, направляется во второе устройство SCR-денитрификации. Второе устройство SCR-денитрификации обрабатывает остаточные оксиды азота в дымовом газе и, в конце концов, выпускает его по трубопроводу для транспортировки чистого дымового газа, что повышает эффективность денитрификации в настоящем изобретении.

[0051] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения газ, содержащий газообразный аммиак, распыляемый устройством распыления газообразного аммиака, поступает из смесителя газообразного аммиака. Смеситель газообразного аммиака смешивает газообразный аммиак высокой чистоты с горячим теплоносителем (горячим теплоносителем предпочтительно является горячий воздух) для образования газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя, и смеситель газообразного аммиака соединяется с устройством распыления газообразного аммиака с помощью трубопровода для транспортировки газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя.

[0052] Следует отметить, что концентрация газообразного аммиака в газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя безопасна, что позволяет эффективно предотвращать взрыв газообразного аммиака. Путем смешивания температура газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя становится почти одинаковой с температурой агломерационного дымового газа, что может предотвратить внезапное попадание газообразного аммиака в высокотемпературную среду и взрыв, или предотвратить конденсацию агломерационного дымового газа при встрече с более холодным газообразным аммиаком. Конденсация агломерационного дымового газа приведет к образованию сильнокислой сульфидной жидкости, которая вызовет коррозию трубопровода дымового газа.

[0053] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения теплообменник передает тепло газа внутри трубопровода для транспортировки чистого дымового газа в трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа, чтобы повторно использовать тепло, образующееся внутри устройства SCR-денитрификации.

[0054] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения газ из трубопровода для транспортировки чистого дымового газа далее подается в трубопровод для транспортировки горячего теплоносителя для смешивания с газообразным аммиаком, уменьшая потребляемую в производстве газа энергию.

[0055] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения оксид кальция или активированный уголь содержатся внутри устройства десульфуризации и адсорбции, которое может эффективно удалять элементарную серу из дымового газа.

[0056] Во втором варианте осуществления настоящего изобретения путем измерения расхода неочищенного дымового газа и содержания оксидов серы и оксидов азота, количество распыляемого газообразного аммиака можно точно контролировать.

[0057] В настоящем изобретении, за счет обеспечения адсорбционного слоя, частицы пыли в дымовом газе могут быть дополнительно удалены. Иными словами, адсорбционный слой также служит в качестве пылеуловителя. Адсорбционный слой предусмотрен для дальнейшего уменьшения содержания пыли в дымовом газе, тем самым предотвращая воздействие пыли на SCR-катализатор и каталитический окислитель CO, предотвращая засорение SCR-катализатора и каталитического окислителя CO пылью, а также обеспечивая эффект денитрификации и декарбонизации дымового газа.

[0058] В настоящем изобретении устройство десульфуризации и адсорбции имеет высоту 1-50 м, предпочтительно 2-30 м и более предпочтительно 3-20 м.

[0059] В настоящем изобретении устройство SCR-денитрификации имеет высоту 1-50 м, предпочтительно 2-30 м и более предпочтительно 3-20 м.

[0060] В настоящем изобретении устройство каталитического окисления CO имеет высоту 1-50 м, предпочтительно 2-30 м и более предпочтительно 3-20 м.

[0061] В настоящем изобретении устройство распыления газообразного аммиака представляет собой распылитель газообразного аммиака.

[0062] По сравнению с известным уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества.

[0063] 1. Технические решения, предложенные в данной заявке, позволяют увеличить степень десульфуризации агломерационного дымового газа, предотвратить дезактивацию SCR-катализатора и значительно снизить производственные затраты предприятий.

[0064] 2. Технические решения, предложенные в данной заявке, позволяют осуществить глубокую денитрификацию, повысить степень денитрификации и декарбонизации, а также снизить затраты предприятия.

Краткое описание чертежей

[0065] На фиг.1 представлена блок-схема процесса глубокой десульфуризации с распылением газообразного аммиака в примере настоящего изобретения;

[0066] На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая общую последовательность операций процесса совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями в примере настоящего изобретения;

[0067] На фиг.3 представлена структурная схема, иллюстрирующая подключение установки для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями в примере настоящего изобретения;

[0068] На фиг.4 представлена структурная схема установки, снабженной вторым устройством SCR-денитрификации в примере настоящего изобретения;

[0069] На фиг.5 представлена структурная схема установки, снабженной теплообменником в примере настоящего изобретения; и

[0070] На фиг.6 представлена структурная схема установки, снабженной вторым устройством SCR-денитрификации и теплообменником в примере настоящего изобретения.

[0071] Ссылочные позиции на прилагаемых чертежах:

[0072] 1 - устройство десульфуризации и адсорбции, 2 - устройство SCR-денитрификации, 3 - устройство каталитического окисления CO, 4 - устройство распыления газообразного аммиака, 5 - второе устройство SCR-денитрификации, 6 - смеситель газообразного аммиака, и 7 - теплообменник;

[0073] L1 - трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа, L4 - трубопровод для транспортировки газообразного аммиака, L5 - трубопровод для транспортировки дымового газа, из которого удален CO; L6 - трубопровод для транспортировки чистого дымового газа, L7 - трубопровод для транспортировки горячего теплоносителя, и L8 - трубопровод для транспортировки газовой смеси с горячим теплоносителем;

[0074] Q1 - датчик контроля расхода дымового газа, C1 - датчик контроля концентрации оксидов серы, C2 - датчик контроля концентрации оксидов азота, Q3 - датчик контроля расхода газообразного аммиака, и C3 - устройство измерения концентрации газообразного аммиака.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0075] В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предложен способ для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0076] Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себя следующие стадии:

[0077] 1) распыление газообразного аммиака в неочищенный дымовой газ и смешивание газообразного аммиака с неочищенным дымовым газом;

[0078] 2) подвергание газовой смеси из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа десульфуризации и адсорбции для достижения глубокой десульфуризации неочищенного дымового газа с получением глубоко обессеренного дымового газа;

[0079] 3) подвергание глубоко обессеренного дымового газа стадии 2) SCR-денитрификации для достижения денитрификации дымового газа; и

[0080] 4) пропускание дымового газа, денитрифицированного на стадии 3), через устройство каталитического окисления CO для осуществления удаления CO из дымового газа.

[0081] Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя:

[0082] 5) подвергание дымового газа после удаления CO на стадии 4) повторной SCR-денитрификации для достижения глубокой денитрификации дымового газа с получением чистого дымового газа.

[0083] Предпочтительно, неочищенный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 100 мг/м³, предпочтительно менее 80 мг/м³, и более предпочтительно менее 50 мг/м³. После глубокой десульфуризации на стадии 2), глубоко обессеренный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 10 мг/м³, предпочтительно менее 8 мг/м³, более предпочтительно менее 5 мг/м³.

[0084] Предпочтительно, неочищенный дымовой газ представляет собой дымовой газ, полученный путем десульфуризации агломерационного дымового газа, и неочищенный дымовой газ имеет температуру ниже 320°C, предпочтительно ниже 300°C и более предпочтительно ниже 280°C.

[0085] Предпочтительно, на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве в 1-2 раза, предпочтительно в 1,05-1,5 раза, и более предпочтительно в 1,1-1,2 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа.

[0086] Предпочтительно, на стадии 1) распыление газообразного аммиака в частности осуществляют путем: смешивания газообразного аммиака с горячим теплоносителем и распыления газовой смеси в неочищенный дымовой газ, и затем смешивания газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя с неочищенным дымовым газом.

[0087] Предпочтительно, горячий теплоноситель представляет собой горячий воздух или чистый дымовой газ, полученный на стадии 5).

[0088] Предпочтительно, трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопровод для транспортировки чистого дымового газа снабжены теплообменником; неочищенный дымовой газ проходит через теплообменник для теплообмена и повышения температуры, и затем обрабатывается на стадии 1), и чистый дымовой газ проходит через теплообменник для снижения температуры, и затем выпускается или смешивается с газообразным аммиаком.

[0089] Предпочтительно, теплообменник представляет собой теплообменник GGH.

[0090] Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя:

[0091] 6) измерение концентрации оксидов серы в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов серы} в %; измерение концентрации оксидов азота в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов азота} в %; измерение концентрации газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, которая представлена С_{улетучившегося аммиака} в %; измерение расхода неочищенного дымового газа, представленного Q_{дымового газа}; и на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве Q_NH3,

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака}).

[0092] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5, предпочтительно 0,5-1,2 и более предпочтительно 0,6-1; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2, предпочтительно 0,6-1,5 и более предпочтительно 0,7-1,2.

[0093] В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения предложена установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями.

[0094] Установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включает в себя устройство (1) для десульфуризации и адсорбции, устройство (2) SCR-денитрификации, устройство (3) каталитического окисления CO, и устройство (4) распыления газообразного аммиака, где трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа соединен со входом для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции; выход для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции соединен со входом для газа устройства (2) SCR-денитрификации с помощью трубопровода для транспортировки глубоко обессеренного дымового газа; выход для газа устройства (2) SCR-денитрификации соединен со входом для газа устройства (3) каталитического окисления CO с помощью трубопровода для транспортировки денитрифицированного дымового газа; устройство (4) распыления газообразного аммиака предусмотрено внутри трубопровода (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа; и газообразный аммиак подается в устройство (4) распыления газообразного аммиака через трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака.

[0095] Предпочтительно, установка дополнительно включает в себя второе устройство (5) SCR-денитрификации; где выпускное отверстие устройства (3) каталитического окисления CO соединено со входом для газа второго устройства (5) SCR-денитрификации посредством трубопровода (L5) транспортировки дымового газа, из которого удален СО; выпускное отверстие второго устройства (5) SCR-денитрификации соединено с трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа.

[0096] Предпочтительно, установка дополнительно включает в себя смеситель (6) газообразного аммиака, при этом трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака и трубопровод (L7) для транспортировки горячего теплоносителя соединены со входом для газа смесителя (6) газообразного аммиака; и выход для газа из смесителя (6) газообразного аммиака соединен с устройством (4) распыления газообразного аммиака с помощью трубопровода (L8) для транспортировки газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя.

[0097] Предпочтительно, установка включает в себя теплообменник (7), где теплообменник (7) соединен с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа, соответственно, и место соединения теплообменника (7) с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа находится выше по потоку от устройства (4) распыления газообразного аммиака.

[0098] Предпочтительно, трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа присоединен выше по потоку от трубопровода (L7) для транспортировки горячего теплоносителя.

[0099] Предпочтительно, десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито предусмотрено внутри устройства (1) десульфуризации и адсорбции. Десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито представляет собой оксид кальция и/или активированный уголь.

[0100] Предпочтительно, теплообменник (7) представляет собой теплообменник GGH.

[0101] Предпочтительно, трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа снабжен датчиком (Q1) контроля расхода дымового газа, датчиком (C1) контроля концентрации оксидов серы и датчиком (C2) контроля концентрации оксидов азота. Трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака снабжен датчиком (Q3) контроля расхода газообразного аммиака. Трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа снабжен устройством (C3) измерения концентрации газообразного аммиака. Расход неочищенного дымового газа, измеряемый с помощью датчика (Q1) контроля расхода дымового газа, представлен Q_{дымового газа}; концентрация оксидов серы в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика (C1) контроля концентрации оксидов серы, представлена С_{оксидов серы} в %; концентрация оксидов азота в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика (C2) контроля концентрации оксидов азота, представлена С_{оксидов азота} в %; и концентрация газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, измеряемая с помощью устройства (C3) измерения концентрации газообразного аммиака, представлена С_{улетучившегося аммиака} в %.

С помощью вычисления

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

[0102] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5, предпочтительно 0,5-1,2 и более предпочтительно 0,6-1; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2, предпочтительно 0,6-1,5 и более предпочтительно 0,7-1,2, датчик (Q3) контроля расхода газообразного аммиака приводят к показанию Q_NH3.

[0103] Пример 1

[0104] Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включал в себя следующие стадии:

[0105] 1) Газообразный аммиак распыляли в неочищенный дымовой газ и газообразный аммиак смешивали с неочищенным дымовым газом.

[0106] 2) Газовую смесь из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа подвергали десульфуризации и адсорбции для достижения глубокой десульфуризации неочищенного дымового газа с получением глубоко обессеренного дымового газа.

[0107] 3) Дымовой газ, глубоко обессеренный на стадии 2), подвергали SCR-денитрификации для денитрификации дымового газа.

[0108] 4) Дымовой газ, денитрифицированный на стадии 3), пропускали через устройство каталитического окисления CO для удаления CO из дымового газа.

[0109] Пример 2

[0110] Пример 1 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя следующее:

[0111] 5) Дымовой газ, из которого удалили CO на стадии 4), снова подвергали SCR-денитрификации для достижения глубокой денитрификации дымового газа, с получением чистого дымового газа.

[0112] Пример 3

[0113] Пример 2 повторяли с тем отличием, что неочищенный дымовой газ содержал оксиды серы в количестве менее 100 мг/м³. После глубокой десульфуризации на стадии 2), глубоко обессеренный дымовой газ содержал оксиды серы в количестве менее 5 мг/м³. Неочищенный дымовой газ представлял собой обессеренный агломерационный дымовой газ. Неочищенный дымовой газ имел температуру ниже 280°C. На стадии 1) газообразный аммиак распыляли в количестве в 1,2 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа.

[0114] Пример 4

[0115] Пример 3 повторяли с тем отличием, что на стадии 1) газообразный аммиак в частности распыляли с помощью: смешивания газообразного аммиака с горячим теплоносителем и распыления газовой смеси в неочищенный дымовой газ, и затем смешивания газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя с неочищенным дымовым газом. Горячий теплоноситель представляет собой горячий воздух или чистый дымовой газ, полученный на стадии 5).

[0116] Пример 5

[0117] Пример 4 повторяли с тем отличием, что трубопровод для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопровод для транспортировки чистого дымового газа были снабжены теплообменником, и неочищенный дымовой газ нагревали путем теплообмена с помощью теплообменника, и затем обрабатывали на стадии 1), чистый дымовой газ охлаждали с помощью теплообменника и затем выпускали или смешивали с газообразным аммиаком. Теплообменник представлял собой теплообменник GGH.

[0118] Пример 6

[0119] Пример 5 повторяли с тем отличием, что способ дополнительно включал в себя:

[0120] 6) измерение концентрации оксидов серы в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов серы} в %. Измеряли концентрацию оксидов азота в неочищенном дымовом газе, которая представлена С_{оксидов азота} в %. Измеряли концентрацию газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, которая представлена С_{улетучившегося аммиака} в %. Измеряли расход неочищенного дымового газа, представленный Q_{дымового газа.} На стадии 1) газообразный аммиак распыляли в количестве Q_NH3,

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

[0121] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,8; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 1,1.

[0122] Пример 7

[0123] Установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями включала в себя устройство (1) для десульфуризации и адсорбции, устройство (2) SCR-денитрификации, устройство (3) каталитического окисления CO, и устройство (4) распыления газообразного аммиака. Трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа был соединен со входом для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции. Выход для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции был соединен со входом для газа устройства (2) SCR-денитрификации с помощью трубопровода для транспортировки глубоко обессеренного дымового газа. Выход для газа устройства (2) SCR-денитрификации был соединен со входом для газа устройства (3) каталитического окисления CO с помощью трубопровода для транспортировки денитрифицированного дымового газа. Устройство (4) распыления газообразного аммиака было предусмотрено внутри трубопровода (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа. Газообразный аммиак подавали в устройство (4) распыления газообразного аммиака через трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака.

[0124] Пример 8

[0125] Пример 7 повторяли с тем отличием, что установка содержала второе устройство (5) SCR-денитрификации. Выпускное отверстие устройства (3) каталитического окисления CO было соединено со входом для газа второго устройства (5) SCR-денитрификации посредством трубопровода (L5) транспортировки дымового газа, из которого удален СО; и выпускное отверстие второго устройства (5) SCR-денитрификации было соединено с трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа.

[0126] Пример 9

[0127] Пример 8 повторяли с тем отличием, что установка содержала смеситель (6) газообразного аммиака, трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака и трубопровод (L7) для транспортировки горячего теплоносителя были соединены со входом для газа смесителя (6) газообразного аммиака; и выход для газа из смесителя (6) газообразного аммиака был соединен с устройством (4) распыления газообразного аммиака с помощью трубопровода (L8) для транспортировки газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя.

[0128] Пример 10

[0129] Пример 9 повторяли с тем отличием, что установка дополнительно содержала теплообменник (7), где теплообменник (7) был соединен с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа, соответственно, и место соединения теплообменника (7) с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа находилось выше по потоку от устройства (4) распыления газообразного аммиака. Трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа был присоединен выше по потоку от трубопровода (L7) для транспортировки горячего теплоносителя.

[0130] Пример 11

[0131] Пример 10 повторяли с тем отличием, что десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито было предусмотрено внутри устройства (1) десульфуризации и адсорбции. Десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито представляло собой оксид кальция и/или активированный уголь. Теплообменник (7) представлял собой теплообменник GGH.

[0132] Пример 12

[0133] Пример 11 повторяли с тем отличием, что трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа был снабжен датчиком (Q1) контроля расхода дымового газа, датчиком (C1) контроля концентрации оксидов серы и датчиком (C2) контроля концентрации оксидов азота. Трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака был снабжен датчиком (Q3) контроля расхода газообразного аммиака. Трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа был снабжен устройством (C3) измерения концентрации газообразного аммиака. Датчик (Q1) контроля расхода дымового газа измерял расход неочищенного дымового газа, который был представлен Q_{дымового газа}. Датчик (C1) контроля концентрации оксидов серы измерял концентрацию оксидов серы в неочищенном дымовом газе, которая была представлена С_{оксидов серы} в %. Датчик (C2) контроля концентрации оксидов азота измерял концентрацию оксидов азота в неочищенном дымовом газе, которая была представлена С_{оксидов азота} в %. Устройство (C3) измерения концентрации газообразного аммиака измеряло концентрацию газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, которая была представлена С_{улетучившегося аммиака} в %.

[0134] С помощью вычисления

Q_NH3=Q_{дымового газа} × (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака}),

[0135] где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,8; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 1,1, датчик (Q3) контроля расхода газообразного аммиака приводили к показанию Q_NH3.

[0136] Эксперименты проводились в соответствии с приведенными примерами.

[0137] Были количественно получены смоделированные дымовые газы, имеющие различные массовые концентрации, содержащие диоксид серы, оксиды азота и монооксид углерода. Различные смоделированные дымовые газы обрабатывали при достаточном количестве газообразного аммиака и затем измеряли эффективность удаления NO_X и CO с глубокой десульфуризацией и без нее.

[0138] Данные из экспериментов по удалению NO_X сравнивали следующим образом.

Концентрация диоксида серы после десульфуризации
мг/м³ Размещался ли адсорбционный слой? Концентрация диоксида серы после глубокой десульфуризации
мг/м³ Температура SCR-реакции
(°C) Степень удаления NO_x
(%) 98 нет 98 320 56,4 98 да 8,31 320 96,8 98 нет 98 260 48,2 98 да 8,31 260 90,7 98 нет 98 220 39,7 98 да 8,31 220 90,2 98 нет 98 180 37,6 98 да 8,31 180 86,3 98 нет 98 150 34,5 98 да 8,31 150 83,4 50 нет 50 320 64,9 50 да 4,19 320 97,1 50 нет 50 260 51,4 50 да 4,19 260 93,8 50 нет 50 220 43,1 50 да 4,19 220 91,9 50 нет 50 180 39,2 50 да 4,19 180 90,6 50 нет 50 150 36 50 да 4,19 150 86,9 30 нет 30 320 66,3 30 да 2,48 320 98,8 30 нет 30 260 53,9 30 да 2,48 260 95,2 30 нет 30 220 45,2 30 да 2,48 220 94,5 30 нет 30 180 42,6 30 да 2,48 180 91,9 30 нет 30 150 38,6 30 да 2,48 150 89,2

[0139] Примечание:

Степень удаления NO_X=(содержание NO_X в дымовом газе перед SCR-обработкой - содержание NO_X в дымовом газе (чистом дымовом газе) после SCR-обработки) / (содержание NO_X в дымовом газе перед SCR-обработкой) × 100%.

[0140] Из экспериментов установлено, что при использовании технического решения по настоящей заявке и при размещении адсорбционного слоя перед SCR-денитрификацией, дымовой газ подвергается глубокой десульфурации, что значительно улучшает степень денитрификации SCR; более того, эффект SCR-денитрификации также может быть обеспечен даже в условиях относительно низких температур, благодаря чему реакцию денитрификации можно осуществлять при пониженной температуре, что значительно снижает стоимость денитрификации.

[0141] Данные из экспериментов по удалению CO сравнивали следующим образом.

Концентрация диоксида серы после десульфуризации
мг/м³ Размещался ли адсорбционный слой? Концентрация диоксида серы после глубокой десульфуризации
мг/м³ Температура каталитического окисления CO
(°C) Степень удаления CO
(%) 98 нет 98 300 81,7 98 да 8,31 300 98,8 98 нет 98 240 80,2 98 да 8,31 240 95,7 98 нет 98 200 79,6 98 да 8,31 200 92,2 98 нет 98 160 77,4 98 да 8,31 160 88,3 98 нет 98 130 76,5 98 да 8,31 130 85,4 50 нет 50 300 82,9 50 да 4,19 300 99,1 50 нет 50 240 81,7 50 да 4,19 240 97,8 50 нет 50 200 80,1 50 да 4,19 200 95,2 50 нет 50 160 79,2 50 да 4,19 160 93,6 50 нет 50 130 78 50 да 4,19 130 90,9 30 нет 30 300 84,3 30 да 2,48 300 99,8 30 нет 30 240 82,9 30 да 2,48 240 98,2 30 нет 30 200 82 30 да 2,48 200 96,5 30 нет 30 160 80,6 30 да 2,48 160 94,5 30 нет 30 130 78,6 30 да 2,48 130 92,2

[0142] Примечание:

Степень удаления CO=(содержание СО в дымовом газе перед СО-обработкой - содержание СО в дымовом газе (чистом дымовом газе) после СО-обработки) / (содержание СО в дымовом газе перед СО-обработкой) × 100%.

[0143] Из экспериментов можно сделать вывод, что удаление диоксида серы из дымового газа с помощью глубокой десульфуризации после предварительного введения газообразного аммиака может предотвратить отравление каталитического окислителя CO и относительно повысить концентрацию CO в агломерационном дымовом газе, поступающем в устройство каталитического окисления CO, так что эффективность декарбонизации устройства каталитического окисления СО повышается; и даже при использовании низкотемпературного каталитического окислителя CO высокая эффективность декарбонизации может быть достигнута в низкотемпературной среде.

[0144] Вышеприведенное описание представляет собой только предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалистам в данной области техники будет понятно, что различные усовершенствования и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности настоящего изобретения, и такие усовершенствования и модификации должны находиться в пределах объема защиты настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к способу очистки дымового газа, и, в частности, к способу совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, принадлежащему к технической области агломерационных устройств. Настоящее изобретение также относится к установке для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями. Способ и установка для процесса совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающие: впрыскивание газообразного аммиака в исходный дымовой газ; смешивание газообразного аммиака с исходным дымовым газом; пропускание газовой смеси из газообразного аммиака и исходного дымового газа через устройство (1) десульфуризации и адсорбции для достижения тонкой десульфуризации исходного дымового газа; после тонкой десульфуризации пропускание дымового газа через устройство (2) SCR-денитрификации для достижения денитрификации дымового газа; и пропускание дымового газа после денитрификации через устройство (3) каталитического окисления CO для осуществления удаления CO из дымового газа. Перед денитрификацией дымовых газов дымовые газы подвергаются тонкой десульфуризации для предотвращения отравления SCR-катализатора диоксидом серы, повышения эффективности десульфуризации и денитрификации, снижения производственных затрат промышленного предприятия и повышения качества продукта. Группа изобретений - глубокая десульфуризация дымового газа посредством десульфуризации и адсорбции перед денитрификацией дымового газа, которая предотвращает отравление SCR-катализатора диоксидом серы, повышает эффективность десульфуризации и денитрификации, снижает себестоимость продукции предприятий и повышает качество продукции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

1. Способ совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающий в себя следующие стадии:

1) распыление газообразного аммиака в неочищенный дымовой газ и смешивание газообразного аммиака с неочищенным дымовым газом;

2) подвергание газовой смеси из газообразного аммиака и неочищенного дымового газа десульфуризации и адсорбции с получением глубоко обессеренного дымового газа;

3) подвергание глубоко обессеренного дымового газа стадии 2) SCR-денитрификации;

4) пропускание дымового газа, денитрифицированного на стадии 3), через устройство каталитического окисления CO;

5) подвергание дымового газа после удаления CO на стадии 4) повторной SCR-денитрификации с получением чистого дымового газа; и

6) измерение концентрации оксидов серы в неочищенном дымовом газе, представленной С_{оксидов серы} в %; измерение концентрации оксидов азота в неочищенном дымовом газе, представленной С_{оксидов азота} в %; измерение концентрации газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, представленной С_{улетучившегося аммиака} в %; измерение расхода неочищенного дымового газа, представленного Q_{дымового газа};

при этом на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве Q_NH3:

Q_NH3=Q_{дымового газа} * (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2 и

где на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве в 1-2 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа.

2. Способ по п.1, в котором неочищенный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 100 мг/м³;

после глубокой десульфуризации на стадии 2) глубоко обессеренный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 10 мг/м³; и/или

неочищенный дымовой газ представляет собой дымовой газ, полученный путем десульфуризации агломерационного дымового газа, и неочищенный дымовой газ имеет температуру ниже 320°C.

3. Способ по п.1, в котором неочищенный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 80 мг/м³;

после глубокой десульфуризации на стадии 2) глубоко обессеренный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 8 мг/м³; и/или

неочищенный дымовой газ представляет собой дымовой газ, полученный путем десульфуризации агломерационного дымового газа, и неочищенный дымовой газ имеет температуру ниже 300°C.

4. Способ по п.1, в котором неочищенный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 50 мг/м³;

после глубокой десульфуризации на стадии 2) глубоко обессеренный дымовой газ содержит оксиды серы в количестве менее 5 мг/м³; и/или

неочищенный дымовой газ представляет собой дымовой газ, полученный путем десульфуризации агломерационного дымового газа, и неочищенный дымовой газ имеет температуру ниже 280°C.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве в 1,05-1,5 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа; и/или

на стадии 1) распыление газообразного аммиака, в частности, осуществляют путем: смешивания газообразного аммиака с горячим теплоносителем и распыления газовой смеси в неочищенный дымовой газ, и затем смешивания газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя с неочищенным дымовым газом.

6. Способ по п.5, в котором на стадии 1) газообразный аммиак распыляют в количестве в 1,1-1,2 раза больше общего количества газообразного аммиака, необходимого для удаления оксидов серы и оксидов азота из неочищенного дымового газа; и

при этом горячий теплоноситель представляет собой горячий воздух или чистый дымовой газ, полученный на стадии 5).

7. Способ по п.1, в котором коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, имеет значение 0,5-1,2; и коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, имеет значение 0,6-1,5.

8. Способ по п.1, в котором коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, имеет значение 0,6-1; и коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, имеет значение 0,7-1,2.

9. Установка для совместной очистки дымового газа с несколькими загрязнителями, включающая в себя устройство (1) десульфуризации и адсорбции, устройство (2) SCR-денитрификации, устройство (3) каталитического окисления CO, устройство (4) распыления газообразного аммиака, второе устройство (5) SCR-денитрификации и смеситель (6) газообразного аммиака;

где трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа соединен с входом для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции; выход для газа устройства (1) десульфуризации и адсорбции соединен с входом для газа устройства (2) SCR-денитрификации с помощью трубопровода для транспортировки глубоко обессеренного дымового газа; выход для газа устройства (2) SCR-денитрификации соединен с входом для газа устройства (3) каталитического окисления CO с помощью трубопровода для транспортировки денитрифицированного дымового газа; устройство (4) распыления газообразного аммиака предусмотрено внутри трубопровода (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа; и газообразный аммиак подается в устройство (4) распыления газообразного аммиака через трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака;

где выпускное отверстие устройства (3) каталитического окисления CO соединено с входом для газа второго устройства (5) SCR-денитрификации посредством трубопровода (L5) транспортировки дымового газа, из которого удален СО; выпускное отверстие второго устройства (5) SCR-денитрификации соединено с трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа;

где трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака и трубопровод (L7) для транспортировки горячего теплоносителя соединены с входом для газа смесителя (6) газообразного аммиака; и выход для газа из смесителя (6) газообразного аммиака соединен с устройством (4) распыления газообразного аммиака с помощью трубопровода (L8) для транспортировки газовой смеси из газообразного аммиака и горячего теплоносителя;

где трубопровод (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа снабжен датчиком (Q1) контроля расхода дымового газа, датчиком (C1) контроля концентрации оксидов серы и датчиком (C2) контроля концентрации оксидов азота; трубопровод (L4) для транспортировки газообразного аммиака снабжен датчиком (Q3) контроля расхода газообразного аммиака; трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа снабжен устройством (C3) измерения концентрации газообразного аммиака;

где расход неочищенного дымового газа, измеряемый с помощью датчика (Q1) контроля расхода дымового газа, представлен как Q_{дымового газа}; концентрация оксидов серы в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика (C1) контроля концентрации оксидов серы, представлена как С_{оксидов серы} в %; концентрация оксидов азота в неочищенном дымовом газе, измеряемая с помощью датчика (C2) контроля концентрации оксидов азота, представлена как С_{оксидов азота} в %; и концентрация газообразного аммиака в выпускаемом чистом дымовом газе, измеренная с помощью устройства (C3) измерения концентрации газообразного аммиака, представлена как С_{улетучившегося аммиака} в %;

с помощью вычисления:

Q_NH3=Q_{дымового газа} * (aС_{оксидов серы} + bС_{оксидов азота} - С_{улетучившегося аммиака});

где a представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, со значением 0,4-1,5; и b представляет собой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, со значением 0,5-2;

и датчик (Q3) контроля расхода газообразного аммиака приводят к показанию Q_NH3.

10. Установка по п.9, дополнительно включающая в себя теплообменник (7), где теплообменник (7) соединен с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа и трубопроводом (L6) для транспортировки чистого дымового газа, соответственно, и место соединения теплообменника (7) с трубопроводом (L1) для транспортировки неочищенного дымового газа находится выше по потоку от устройства (4) распыления газообразного аммиака; и/или

трубопровод (L6) для транспортировки чистого дымового газа присоединен выше по потоку от трубопровода (L7) для транспортировки горячего теплоносителя.

11. Установка по п.10, в которой десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито предусмотрено внутри устройства (1) десульфуризации и адсорбции;

при этом десульфуририрующий и адсорбирующий слой или молекулярное сито представляет собой оксид кальция и/или активированный уголь; и/или

теплообменник (7) представляет собой теплообменник GGH.

12. Установка по п.9, в которой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, имеет значение 0,5-1,2; и коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, имеет значение 0,6-1,5.

13. Установка по п.9, в которой коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного диоксидом серы в дымовом газе, имеет значение 0,6-1; и коэффициент реакции газообразного аммиака, израсходованного оксидами азота в дымовом газе, имеет значение 0,7-1,2.