本发明属于烟气净化领域， 具体涉及钢铁行业一种烧结烟气循环流化床半 干法联合脱硫脱硝脱汞脱二恶英装置及方法。

背景技术

钢铁行业尾气排放污染物多种多样， 而且各种污染物均居行业排放前列， 据报道， 钢铁行业排放的 80 ₂ 和 NO _x 中 50%以上， 及 90%二恶英排放来自烧结 工序。 "十二五" 刚颁布的 《钢铁烧结、 球团工业大气污染物排放标准》 对各 种污染物的排放标准大幅度提高， 对烧结烟气污染治理提出了新的要求， 由原 来对粉尘、 二氧化硫（S0 ₂ )两种单一污染物的治理， 变为对多种污染物的综合 治理， 因此针对烧结烟气中多种污染物的联合脱除技 术与装置便有了迫切需 要。

目前， 国内用于同时脱除多种钢铁烧结烟气中多种污 染物的技术非常稀 缺， 现有技术多集中于单独脱硫、 脱硝， 或者联合脱硫脱硝， 对联合脱汞、 脱 二恶英等技术更是罕见。 如 CN 102228788A公布了一种联合脱除 S0 ₂ 和二恶英 的协同脱除方法， 但并未考虑氮氧化物的联合脱除。 目前针对基于氧化法的 CFB半干法联合脱硫脱硝拓展研究中发现， 对脱硫脱硝有很好的效率， 但对于 汞、 二恶英等脱除效果很差。 新的行业排放标准要求我们必须积极开发多种 污 染物的有效脱除技术。 发明内容

针对以上提到的技术不足， 为突破现有烧结烟气单独或两种联合脱除技 术， 在现有循环流化床半干法脱硫性能基础上， 本发明通过增加臭氧氧化过程 实现烧结烟气的同时脱硫脱硝， 并通过添加活性炭吸附剂 (AC吸附剂 )， 进一步 实现了脱汞脱二恶英的目的， 本发明的一方面提供了一种用于钢铁烧结烟气 协 同脱硫脱硝脱汞脱二恶英装置。

为达上述目的， 本发明采用如下技术方案：

一种烧结烟气循环流化床半干法联合脱硫脱硝 装置， 所述装置包括臭氧发 生器 2、 稀释风机 1、 混合缓冲罐 3、 臭氧分布器 4以及循环流化床反应塔 12; 所述臭氧发生器 2和稀释风机 1与混合缓冲罐 3的入口相连；

所述臭氧分布器 4安装在烟道 4' 中， 在烟道 4' 外部设置连接口， 与混合 缓冲罐 3的出口相连；

所述循环流化床反应塔 12的烟气进口 5与布置有臭氧分布器 4的烟道 4' 相连。 臭氧分布器 4能够使臭氧发生器 2产生的臭氧均匀分布于烟道内， 最大 程度地提高氧化效率， 减少臭氧损失。 所述的臭氧分布器可以采用现有技术如 申请号为 201410059167.5或 201410066906.3的发明所公开的技术制造的。

其中的循环流化床反应塔可简称为 CFB反应塔。

烧结烟气进入烟道 4' 后， 被臭氧发生器 2产生的臭氧气体所氧化， 烟气 中的部分或全部 NO被氧化为高价态的 NO _x ， 部分 S0 ₂ 同时也会被氧化为 S0 ₃ ， 氧化后的烟气通过循环流化床反应塔 12烟气进口 5进入循环流化床反应塔 12 内， 由 Ca基吸收剂在雾化水的作用下对烟气中的 S0 ₂ 、 SO P高价态 NO _x 进行 反应脱除。

烟气中各种形态的 Hg和二恶英类等污染物主要与活性炭吸附剂进� ��反应 实现脱除的目的。

优选地， 布置臭氧分布器 4的部位与循环流化床反应塔 9的烟气进口 5间 的烟道 4' 距离为 15〜30米。

对于本发明的装置， 所述循环流化床反应塔 12上部出口 13与旋风分离器 14连接， 旋风分离器分离料斗 15通过空气斜槽 16与循环流化床反应塔 12回 料口 18连接。

旋风分离器 14的作用是将反应后的 Ca基吸收剂和活性炭吸附剂与烟气分 离后， 通过空气斜槽 16返回循环流化床反应塔 12内， 继续参与反应。

优选地，所述循环流化床反应塔 12上部出口 13与旋风分离器 14切向连接。 对于本发明的装置，所述循环流化床反应塔 12底部为文丘里结构， 文丘里 扩张段 19设置有进料口、 回料口 18及喷水喷枪 17， 喷水喷枪 17喷嘴依烟气 顺流方向安装；

优选地， 进料口设置为两个 6、 7， 分别为 Ca基吸收剂进料口 6和活性炭 吸附剂进料口 7。

对于本发明的装置， 所述旋风分离器 14与布袋除尘器 20连接， 布袋除尘 器 20料斗与灰仓 21相连， 灰仓 21设置两个出口， 第一出口 22通过气力输送 管道与循环流化床反应塔 12回料口 18连接， 布袋除尘器 20返料的目的是稳定 床压和实现吸收剂的进一步循环利用， 第二出口 23与灰库 24相连，实现外排。

优选地， 所述布袋除尘器 20后设有烟囱 25， 以排放脱除多种污染物后的 烟气。 所述烟气通过布袋除尘器 20进一步除尘后经烟肉 25排入大气。

本发明的目的之二在于提供一种由上述的循环 流化床半干法联合脱硫脱硝 脱汞脱二恶英装置进行多污染物脱除的方法， 所述方法包括以下步骤：

1 ) 向烟道 4' 中喷入臭氧， 使臭氧与烟气反应；

优选地， 步骤 1 ) 的具体过程为： 臭氧发生器 2产生的臭氧在稀释风机 1 的作用下在混合缓冲罐 3混合均匀， 经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭 氧与烟气充分接触反应， 烟气中的部分或全部 NO被氧化为高价态的 NO _x ， 部 分 S0 ₂ 同时也会被氧化为 S0 _{3 ;}

2) 氧化后的烟气送入循环流化床反应塔 12， 烟气中的 S0 ₂ 、 S0 ₃ 、 和 NO _x 在反应塔 12中主要与 Ca基吸收剂在雾化水的作用下进行反应脱除；

3 ) 烟气中各种形态的 Hg和二恶英类等污染物主要与活性炭吸附剂进� ��反 应进行脱除。

对于本发明的方法，步骤 1 )喷入的臭氧与烟气中 NO的摩尔比为 0.25〜1.2， 例如可选择 0.26〜1.49， 0.45-1.15 , 0.55〜1.05等；反应的时间为 0.5〜5s， 例如可 选择 0.6〜4.9s， 1.0〜3.5s， 1.5〜2.5s， 2s等; 步骤 2) 所述 Ca基吸收剂按照 Ca/ ( S+N)摩尔比 1.1〜2.0， 例如为 1.11〜1.96， 1.3〜1.8， 1.42-1.67, 1.53等， 优选 1.2〜1.5的比例力口入。

对于本发明的方法， 反应后的 Ca基吸收剂和活性炭吸附剂经旋风分离器 14分离后通过空气斜槽 16返入循环流化床反应塔 12实现多次循环， 烟气经过 布袋除尘器 20进一步除去粉尘后排入大气， 布袋除尘器 20收集的粉尘部分通 过气力输送返回循环流化床反应塔 12， 可以稳定床压和实现吸收剂的进一步循 环。

对于本发明的方法， 步骤 2) 中通过调节喷水喷枪 （14 ) 喷水量， 以控制 循环流化床反应塔 （9) 内的烟气温度在酸露点以上， 一般可为 75〜80°C， 例如 为 76°C、 79°C、 82°C、 84°C等； 通过调节空气斜槽 （13 ) 的循环回料量， 控制 循环流化床反应塔（9 )进出口压差，而控制塔内颗粒浓度，满足上� �的 Ca/( S+N) 摩尔比要求。

本发明根据循环流化床反应塔 12出口 13烟气温度来调节喷水量， 保证循 环流化床反应塔塔内温度保持在烟气露点以上 。 优选地， 步骤 3)所述添加的活性炭吸附剂按照 Ca基吸收剂与活性炭吸附 剂的质量比为 15:1-25:1 加入， 所述质量比可选择 15.1:1-24.9:1, 16:1-24:1, 17.5:1-22.5:1, 19:1-21:1, 20:1。

本发明可以分别通过调节 Ca基吸收剂的加入量控制处理后烟气中的硫氧 化物和氮氧化物浓度和调节活性炭吸附剂的加 入量控制处理后烟气中的 Hg和 二恶英污染物的浓度。 与已有技术方案相比， 本发明具有以下优点：

1) 系统简单、 占地面积小， 投资和运行费用较低。

2)通过增加臭氧氧化剂和活性炭吸附剂， 实现了 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英 等多种污染物的协同脱除。

3) 旋风分离器 14和布袋除尘器 20收集物料的返入吸收塔 12， 实现了吸 收剂的塔外循环， 提高了吸收剂的利用效率。

4) 对 S0 ₂ 、 NO、 Hg 和二恶英等都具有较高的脱除效率。 操作条件优良 时， 烟气循环流化床半干法技术脱硫效率可达 90%以上； 烟气中的 NO被 0 ₃ 氧化速率非常快， 脱硝效率可以达 80%以上； 二恶英类污染物脱除效率 >70%； 重金属脱除效率≥90%。 附图说明

图 1是本发明的工艺流程图；

图中： 1-稀释风机； 2-臭氧发生器； 3-混合缓冲罐； 4-臭氧分布器； 4'-烟道; 5-循环流化床反应塔底部进口； 6-Ca基吸收剂进料口； 7-活性炭吸附剂仓； 8- 螺旋输送器； 9-Ca基吸收剂仓； 10-螺旋输送器； 11-AC基吸收剂仓； 12-循环 流化床反应塔； 13-循环流化床反应塔上部出口； 14-旋风分离器； 15-旋风分离 器料斗； 16-空气斜槽； 17-喷水喷枪； 18-回料口； 19-文丘里扩张段； 20-布袋除 尘器； 21灰仓； 22-第一出口； 23-第二出口； 24-灰库； 25-烟囱。

下面对本发明进一步详细说明。 但下述的实例仅仅是本发明的简易例子， 并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发 明的保护范围以权利要求书为准。 具体实舫式

为便于理解本发明， 本发明列举实施例如下。 本领域技术人员应该明了， 所述实施例仅仅用于帮助理解本发明， 不应视为对本发明的具体限制。 实施方式

一种烧结烟气循环流化床半干法协同脱硫脱硝 脱汞脱二恶英装置， 其特征 在于， 所述装置包括臭氧发生器 2、 混合缓冲罐 3、 臭氧分布器 4以及循环硫化 床反应塔 12;

所述臭氧发生器 2和稀释风机 1与混合缓冲罐 3的入口相连；

所述臭氧分布器 4安装在烟道 4' 中， 在烟道 4' 外部设置连接口， 与混合 缓冲罐 3的出口相连；

循环流化床反应塔的烟气进口 5与布置有臭氧分布器 4的烟道 4' 相连， 优选地，布置臭氧分布器 4的部位与循环硫化床反应塔 12的烟气进口 5间 的烟道距离为 15〜30米；

优选地， 所述循环流化床反应塔上部出口 13与旋风分离器 14连接， 旋风 分离器分离料斗 15通过空气斜槽 16与循环流化床反应塔 12回料口 18连接； 优选地，所述循环流化床反应塔 12上部出口 13与旋风分离器 14切向连接; 优选地，旋风分离器 14与布袋除尘器 20连接， 布袋除尘器 20料斗与灰仓 21相连， 灰仓 21设置两个出口， 第一出口 22通过气力输送管道与循环流化床 反应塔 12回料口 18连接， 第二出口 23与灰库 24相连； 布袋除尘器 20后设有 烟囱 25， 以排放脱除多种污染物后的烟气；

优选地， 所述循环流化床反应塔 12底部为文丘里结构， 文丘里扩张段 19 设置有进料口、 回料口 18及喷水喷枪 17， 喷水喷枪 17喷嘴依烟气顺流方向安 优选地，进料口设置为两个 6、 7， 一个为 Ca基吸收剂进料口 6， 另一个为 活性炭吸附剂进料口 7。

采用上述烧结烟气同时脱硫脱硝装置进行脱硫 脱硝脱汞脱二恶英的方法包 括如下步骤：

臭氧发生器 2产生的臭氧与稀释风机 1发生的稀释风进入混合缓冲罐 3进 行混合， 然后经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭氧与烟气充分接触， 主 要将烟气中的 NO氧化为高价态的 NO _x ， 氧化后的烟气与 CFB中流化的 Ca基 吸收剂和活性炭吸附剂发生反应， 实现 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英等多种污染物 的协同脱除， 反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒， 经旋风分离器 14 和布袋 除尘器 20两次收集粉尘后通过烟肉 25排出干净烟气， 旋风分离器 14收集的灰 全部返回循环流化床反应塔 12， 布袋除尘器 20下的粉尘部分返回循环流化床 反应塔 12。

实施例 1

采用如上所述的烧结烟气协同脱硫脱硝脱汞脱 二恶英装置进行脱除， 包括 如下步骤：

臭氧发生器 2产生的臭氧与稀释风机 1发生的稀释风进入混合缓冲罐 3进 行混合， 然后经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭氧与烟气充分接触， 主 要将烟气中的 NO氧化为高价态的 NO _x ， 氧化后的烟气与 CFB中流化的 Ca基 吸收剂和活性炭吸附剂发生反应， 实现 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英等多种污染物 的协同脱除， 反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒， 经旋风分离器 14 和布袋 除尘器 20两次收集粉尘后通过烟肉 25排出干净烟气， 旋风分离器 14收集的灰 全部返回反应塔 12， 除尘器 20下的粉尘部分返回反应塔 12。

烟道 4' 在布置臭氧分布器 4的部位与 CFB反应塔的烟气进口 5间的距离 设置为 30米， 臭氧发生器 2产生的臭氧与烟气中的 NO的摩尔比为 0.6， 反应 0.5s, 控制喷入的石灰浆量 Ca/ (S+N) 摩尔比为 1.5， 添加的 Ca基吸收剂与活 性炭吸附剂的质量比为 15:1， 脱硫效率可达 90%以上， 脱硝效率可达 50%以 上， 二恶英类污染物脱除效率≥80%， 重金属脱除效率≥90%。

实施例 2

采用如上所述的烧结烟气协同脱硫脱硝脱汞脱 二恶英装置进行脱除， 包括 如下步骤：

臭氧发生器 2产生的臭氧与稀释风机 1发生的稀释风进入混合缓冲罐 3进 行混合， 然后经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭氧与烟气充分接触， 主 要将烟气中的 NO氧化为高价态的 NO _x ， 氧化后的烟气与 CFB中流化的 Ca基 吸收剂和活性炭吸附剂发生反应， 实现 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英等多种污染物 的协同脱除， 反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒， 经旋风分离器 14 和布袋 除尘器 20两次收集粉尘后通过烟肉 25排出干净烟气， 旋风分离器 14收集的灰 全部返回反应塔 12， 除尘器 20下的粉尘部分返回反应塔 12。

烟道 4' 在布置臭氧分布器 4的部位与 CFB反应塔的烟气进口 5间的距离 设置为 15米， 臭氧发生器 2产生的臭氧与烟气中的 NO的摩尔比为 1.0， 反应 3s， 控制喷入的石灰浆量 Ca/ ( S+N)摩尔比为 1.2， 添加的 Ca基吸收剂与活性 炭吸附剂的质量比为 25: 1， 脱硫效率可达 90%以上， 脱硝效率可达 90%以上， 二恶英类污染物脱除效率≥80%， 重金属脱除效率≥90%。

实施例 3

采用如上所述的烧结烟气协同脱硫脱硝脱汞脱 二恶英装置进行脱除， 包括 如下步骤：

臭氧发生器 2产生的臭氧与稀释风机 1发生的稀释风进入混合缓冲罐 3进 行混合， 然后经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭氧与烟气充分接触， 主 要将烟气中的 NO氧化为高价态的 NO _x ， 氧化后的烟气与 CFB中流化的 Ca基 吸收剂和活性炭吸附剂发生反应， 实现 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英等多种污染物 的协同脱除， 反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒， 经旋风分离器 14 和布袋 除尘器 20两次收集粉尘后通过烟肉 25排出干净烟气， 旋风分离器 14收集的灰 全部返回反应塔 12， 除尘器 20下的粉尘部分返回反应塔 12。

烟道 4' 在布置臭氧分布器 4的部位与 CFB反应塔的烟气进口 5间的距离 设置为 20米， 臭氧发生器 2产生的臭氧与烟气中的 NO的摩尔比为 0.25， 反应 5s, 控制喷入的石灰浆量 Ca/ ( S+N)摩尔比为 2.0， 添加的 Ca基吸收剂与活性 炭吸附剂的质量比为 20: 1， 脱硫效率可达 90%以上， 脱硝效率可达 20%以上， 二恶英类污染物脱除效率≥80%， 重金属脱除效率≥90%。

实施例 4

采用如上所述的烧结烟气协同脱硫脱硝脱汞脱 二恶英装置进行脱除， 包括 如下步骤：

臭氧发生器 2产生的臭氧与稀释风机 1发生的稀释风进入混合缓冲罐 3进 行混合， 然后经臭氧分布器 4喷入烟道 4' ， 喷入的臭氧与烟气充分接触， 主 要将烟气中的 NO氧化为高价态的 NO _x ， 氧化后的烟气与 CFB中流化的 Ca基 吸收剂和活性炭吸附剂发生反应， 实现 SO _x 、 NO _x 、 Hg和二恶英等多种污染物 的协同脱除， 反应后的烟气夹带一定量的固体颗粒， 经旋风分离器 14 和布袋 除尘器 20两次收集粉尘后通过烟肉 25排出干净烟气， 旋风分离器 14收集的灰 全部返回反应塔 12， 除尘器 20下的粉尘部分返回反应塔 12。

烟道 4' 在布置臭氧分布器 4的部位与 CFB反应塔的烟气进口 5间的距离 设置为 25米， 臭氧发生器 2产生的臭氧与烟气中的 NO的摩尔比为 1.5， 反应 2.5s, 控制喷入的石灰浆量 Ca/ (S+N) 摩尔比为 1.1， 添加的 Ca基吸收剂与活 性炭吸附剂的质量比为 22:1， 脱硫效率可达 90%以上， 脱硝效率可达 90%以 上， 二恶英类污染物脱除效率≥80%， 重金属脱除效率≥90%。 申请人声明， 本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结 构特征以及脱 硫脱硝方法， 但本发明并不局限于上述详细结构特征以及污 染物脱除方法， 即 不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征以 及脱除方法才能实施。 所属技术 领域的技术人员应该明了， 对本发明的任何改进， 对本发明所选用部件的等效 替换以及辅助部件的增加、 具体方式的选择等， 均落在本发明的保护范围和公 开范围之内。