一種低成本的高效脫硫脫硝方法及系統與流程
2023-05-30 15:52:41 1
本發明涉及熱回收技術領域，更具體地說，特別涉及一種低成本的高效脫硫脫硝方法及系統。
背景技術：
煤、垃圾、生物質等的氣化在我國能源戰略中佔有極為重要的地位；煤、垃圾、生物質等的清潔和高效利用對國民經濟發展，解決大氣汙染，意義重大；目前煤，垃圾，生物質等的利用依然沿用傳統方式焚燒，效率低，汙染重，已成雞肋；現在煤、垃圾、生物質等的氣化設備；熔融床煉鐵的設備價格昂貴；許多煉鐵高爐又面臨淘汰；現有技術中的脫硫脫硝塔結構複雜，成本高。
技術實現要素：
本發明的第一目的在於提供一種低成本的高效脫硫脫硝方法，該方法通過高壓蒸汽作為動力源，混合氧氣、臭氧和廢氣，高溫廢氣中的二氧化硫和一氧化氮最終反應成硝酸和硫酸收集，餘氣排出，結構簡單，成本低，降低廢氣中的硫和硝。
本發明的第二目的在於提供一種低成本的高效脫硫脫硝系統。
為了達到本發明的第一目的，本發明採用的技術方案如下：
一種低成本的高效脫硫脫硝方法，用於為煙氣脫硫脫硝，包括以下步驟：
S1、收集廢氣；
S2、將蒸汽通入射流器噴嘴，射流器的吸入室通入所述廢氣，同時向吸入室通入氧氣和臭氧；
S3、將混合後的氣體通入溫差動力機，為溫差動力機提供動力；
S4、將混合氣體冷凝，收集冷凝以後的硝酸和硫酸；
S5、將剩餘氣體排出。
進一步地，所述步驟S1中的廢氣是鋼廠煉鐵或煉鋼排出的廢氣。
進一步地，所述步驟S2中還對廢氣中的二氧化硫和一氧化氮濃度進行檢測，然後根據比例通入氧氣和廢氣。
進一步地，所述步驟S4中收集的硫酸和硝酸處理煉鋼或煉鐵後的廢渣。
進一步地，所述步驟S5之後還對剩餘氣體進行加熱後排出。
為了實現本發明的第二目的，本發明採用的技術方案如下：
一種低成本的高效脫硫脫硝系統，包括混合氧化裝置，所述混合氧化裝置包括射流器，所述射流器的噴嘴與蒸汽管道連通，所述射流器的吸入室分別與輸氧管道、煙氣管道連通，所述射流器的出口連接溫差動力機的蒸汽進口，所述溫差動力機的出氣口與冷凝器的進口連接。
進一步地，所述冷凝器通過加熱裝置後與廢氣排氣管連通，所述煙氣管道中還安裝有除塵吸附裝置。
進一步地，所述輸氧管道中安裝有第一流量控制閥，所述煙氣管道中安裝有第二流量控制閥、二氧化硫濃度檢測模塊和一氧化氮濃度檢測模塊，所述第一流量控制閥、第二流量控制閥、二氧化硫濃度檢測模塊、一氧化氮濃度檢測模塊均與控制模塊連接，所述控制模塊還與計算模塊連接。
進一步地，所述溫差動力機和冷凝器之間還安裝有熱交換模塊，所述輸氧管道通過所述熱交換模塊與廢氣換熱。
進一步地，所述溫差動力機為螺杆膨脹機、渦輪膨脹機或透平機。
與現有技術相比，本發明的優點在於：通過將高溫高壓蒸汽通過射流器的噴嘴，然後將廢氣通入吸入室，將氧氣和臭氧通入吸入室，氧氣、臭氧和廢氣混合反應生成二氧化氮和三氧化硫，然後通過溫差動力機，溫差動力機用於吸收高溫高壓蒸汽中的餘熱對外部做功，然後將混合氣體降溫，蒸汽液化成水滴與二氧化氮和三氧化硫混合生成硫酸和硝酸溶於水以後收集，而剩下的廢氣排出。通過該裝置可以方便的將鋼廠廢氣中的一氧化氮和二氧化硫化學反應成硫酸或硝酸，降低了廢氣中的氮和硫，並且能夠同時利用蒸汽中的預熱，提高了能量利用率，減少了設備數量和成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明所述低成本的高效脫硫脫硝方法的方法流程圖。
圖2是本發明低成本的高效脫硫脫硝系統的結構示意圖。
圖3是本發明低成本的高效脫硫脫硝系統的控制原理圖。
附圖標記說明：1、混合氧化裝置，2、蒸汽管道，3、輸氧管道，4、煙氣管道，5、溫差動力機，6、冷凝器，7、加熱裝置，8、除塵吸附裝置，9、第一流量控制閥，10、第二流量控制閥，11、射流器，12、噴嘴，13、吸入室，14、二氧化硫濃度檢測模塊，15、一氧化氮濃度檢測模塊，16、控制模塊，17、計算模塊,18、熱交換模塊。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
參閱圖1所示，本發明提供一種低成本的高效脫硫脫硝方法，用於為煙氣脫硫脫硝，包括以下步驟：
S1、收集廢氣；該廢氣可以是鋼廠或煉鋼排出的廢氣，也可以是其他化工廠排出的含有二氧化硫和一氧化氮的廢氣。
S2、將蒸汽通入射流器噴嘴，射流器的吸入室通入廢氣，同時向吸入室通入氧氣和臭氧；
S3、將混合後的氣體通入溫差動力機，為溫差動力機提供動力；
S4、將混合氣體冷凝，收集冷凝以後的硝酸和硫酸；
S5、將剩餘氣體排出。
用射流器將蒸汽、廢氣、氧氣和臭氧混合，使廢氣在高溫高壓條件下將煙氣中的一氧化氮、二氧化硫氧化為二氧化氮、三氧化硫。
2SO2+O2＝＝＝2SO3
2NO+O2＝＝＝2NO2
2NO2+O3＝＝＝N2O5+O2
然後通過溫差動力機，溫差動力機用於吸收高溫高壓蒸汽中的餘熱對外部做功，然後將混合氣體降溫，蒸汽液化成水滴與二氧化氮和三氧化硫混合生成硫酸和硝酸溶於水以後收集。
SO3+H2O＝＝＝H2SO4
3NO2+H2O＝＝＝2HNO3+NO
N2O5+H2O＝＝＝2HNO3
而剩下的廢氣排出。通過該裝置可以方便的將鋼廠廢氣中的一氧化氮和二氧化硫化學反應成硫酸或硝酸，降低了廢氣中的氮和硫，並且能夠同時利用蒸汽中的預熱，提高了能量利用率，減少了設備數量和成本。
優選的，步驟S2中還對廢氣中的二氧化硫和一氧化氮濃度進行檢測，然後根據比例通入氧氣和廢氣，一般氧氣通入量要比實際需要量略多。從而能夠保證廢氣中的二氧化硫或一氧化氮能夠儘量反應完全，並且也不會浪費過多的氧氣。
步驟S4中收集的硫酸和硝酸處理煉鋼或煉鐵後的廢渣。煉鋼或煉鐵之後的廢渣主要成份是FeO、Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3等，加入硫酸和硝酸以後反應，生成的一些化合物可以作為建築材料的基料，提高了廢渣的利用率，降低企業成本。步驟S5之後還對剩餘氣體進行加熱後排出。
參閱圖2所示，本發明還提供一種低成本的高效脫硫脫硝系統，包括混合氧化裝置1，混合氧化裝置1包括射流器11，射流器11的噴嘴12與蒸汽管道2連通，射流器11的吸入室13分別與輸氧管道3、煙氣管道4連通，所述射流器11的出口連接溫差動力機15的蒸汽進口，所述溫差動力機15的出氣口與冷凝器6的進口連接。將高溫高壓蒸汽通入射流器11，鋼廠產生的含硫氧化物、含硝氧化物的廢氣，通入射流器的吸入室13，同時將氧氣和臭氧通入吸入室13，氧氣、臭氧、一氧化氮、二氧化硫共同混合反應，生成二氧化氮、五氧化二氮、三氧化硫，然後混合高溫高壓蒸汽一起通入溫差動力機5，溫差動力機5吸收蒸汽中的餘熱，可以用於鋼廠中的冷軋、連鑄等動力。
在本實施例中，冷凝器6通過加熱裝置7後與廢氣排氣管連通，煙氣管道4中還安裝有除塵吸附裝置8。通過將廢氣通過除塵吸附裝置8，將廢氣中的灰塵顆粒去除，能夠有效防止顆粒進入溫差動力機5，防止對機器造成損壞。
參閱圖3所示，輸氧管道3中安裝有第一流量控制閥9，煙氣管道4中安裝有第二流量控制閥10、二氧化硫濃度檢測模塊14和一氧化氮濃度檢測模塊15，第一流量控制閥9、第二流量控制閥10、二氧化硫濃度檢測模塊14、一氧化氮濃度檢測模塊15均與控制模塊16連接，控制模塊16還與計算模塊17連接。對廢氣中的二氧化硫和一氧化氮濃度進行檢測，然後根據比例通入氧氣和廢氣，一般氧氣通入量要比實際需要量略多。從而能夠保證廢氣中的二氧化硫或一氧化氮能夠儘量反應完全，並且也不會浪費過多的氧氣。
溫差動力機5和冷凝器6之間還安裝有熱交換模塊18，輸氧管道3通過熱交換模塊18與廢氣換熱。由於氧氣在通入射流器11之前溫度較低，而且通過溫差動力機5之後的蒸汽溫度也較高，所以可以將蒸汽通過熱交換模塊18加熱氧氣，提高能量利用效率。
溫差動力機5為螺杆膨脹機、渦輪膨脹機或透平機。方便將蒸汽熱能轉化為鋼廠使用的機械能。
雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權利要求的範圍之內做出各種變形或修改，只要不超過本發明的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本發明的保護範圍之內。