辊道窑脱氟除尘烟气净化

辊道窑脱氟除尘烟气净化项目

1.项目概况

本项目是针对辊道窑烟气脱硫脱硝除尘一体化改造,现有烟气未经处理直接排放已不能满足现有的排放要求,需对其进行改造。根据现场调研及业主的想法,采用的改造工艺为前处理工艺+脱硫脱硝除尘一体化工艺+高效过滤器。要求治理后污染物满足《XX省区域性大气污染物综合排放标准》(DB37/2376-2013)核心控制区域的排放标准:NOx排放浓度≦50mg/m3,SO2排放浓度≦35mg/m3,粉尘≦5mg/m3。根据《XX工业炉窑大气污染物排放标准》(DB37/2375-2013)的排放标准:HF≦3mg/m3。


2.  项目设计条件


2.1基本数据

名称

数据

备注

烟气量Nm3/h



烟气量(工况)m3/h



窑炉出口温度℃

200


粉尘初始浓度mg/m3

50


NOx初始浓度mg/m3



HF初始浓度mg/m3



SO2初始浓度mg/m3




HF脱除效率:      ≥98.6%

HF排放浓度:     ≤3mg/Nm3

粉尘排放浓度:     ≤5mg/Nm3


3.2前处理工艺


3.2.1 前处理工艺描述

由于该项目的烟气中含有HF气体,而氟化物对脱硝催化剂的活性有一定的削弱作用,因此在脱硫脱硝除尘一体化工艺前端需增加前处理工艺,该工艺主要用来去除HF气体—VRI+布袋凤凰国际网址。

VRI反应器它是安装在烟道内的一种垂直径向喷射装置,是一种烟气干法净化系统配置用的吸附反应设置,英文名为VerticalRadial Injector,简称VRI反应器。


VRI反应器是根据气体流动多点式锥式锥形运动原理设计而成。活性Al2O3粉末通过气力输送系统将粉末带到VRI反应器进口附近,被流化元件流态化后,通过空心锥体多孔眼中喷射溢流而出,呈一个均匀的圆截面。氧化铝在溢流状态下流入烟气管道,并很快充满整个管道截面,氧化铝连续加入而烟气也连续地流过,为烟气和氧化铝提供了均匀接触,均匀混合及吸附反应的机会,含氟烟气吸附到氧化铝表面生成氟化铝。主要为化学吸附,其反应方程式为:

Al2O3+HF=2AlF3+3H2O


3.2.2 反应机理

在含有HF,SO2,CO,NOX,CO2,SIF4等的烟气成分中,HF的沸点最高,为19.5℃,气体的凝结与蒸发是由分子间的范德华力所致。气体被吸附所需要的最低级能与气体凝结成液体的能量相当,当难液化的气体呈现很小的吸附能力。因此氟化氢比其他组分最容易被吸附。

氧化铝是一种多孔结构的物质,具有很大的内表面积,这给吸附物和吸附剂之间提供了接触机会,所以比表面积越大,接收吸附的能力也越大,吸附量也随比表面积的增加而增加。我国生产的氧化铝,晶型多属α,γ型,也有γ向α转化的中间型,其中α型站40%--45%,γ型占45%--55%,γ型为立方晶系,α型为立方尖晶系,晶粒尺寸平均为50-60埃。活性氧化铝虽然粒度各有不同,但晶型仍与工业氧化铝相同,只有其中γ型氧化铝的比例较大。氧化铝中起吸附作用的主要依赖于γ型氧化铝,因此γ型氧化铝含量与吸附量成正比。为了提高消除烟气中HF的效率,应尽量采用低α-Al2O3含量的Al2O3。

吸附过程简述

氧化铝对氟化氢的吸附主要是化学吸附,同时也伴随有物理吸附,其吸附过程为:

(1)氟化氢在气相中扩散;

(2)氟化氢通过氧化铝表面的气膜达到器表面;

(3)氟化氢收氧化铝表面原子价力的作用被吸附;

(4)被吸附的氟化氢与氧化铝发生化学反应,生产表面化合物。

在吸附过程中只要提供足够的湍动,让氧化铝与氟化氢气体充分接触,促进气流扩散,就可得到较好的吸附效果,氧化铝吸附氟化氢反应时,其反应速度与反应物浓度成正比。

VRI反应器的主要技术参数:

阻力损失60~120Pa;

氧化铝破坏率:<5%

净化效率:≧98.6%          

在VRI反应器后是袋式凤凰国际网址,其作用是将净化后的气体与载氟Al2O3进行气固分离,另一个重要作用就是氧化铝粉末与未反应的HF气体进行吸附反应。目前广泛使用的有脉冲布袋和菱形大布袋两种。凤凰国际网址在清灰方式采用低压反吹清灰,清灰是由设在凤凰国际网址顶部的气缸阀控制的,可在制定的任何时间内由程序控制清灰,清灰时不进行过滤,反吹气流与过滤气流方向相反,清灰效率高。

新鲜氧化铝吸附氟化物后便成了载氟氧化铝。有实验表明:载氟氧化铝吸附氟化氢的效率远远高于新鲜氧化铝,所以载氟氧化铝循环使用参与到吸附反应中,可有效提高吸附反应效率。凤凰国际网址收集的载氟粉尘通过卸料阀至氟化铝储存罐,收集的载氟粉尘可在电解铝行业中回收中再利用,无二次污染。

凤凰国际网址主要参数:(该参数如有变动,已最终蓝图的参数为基准)

过滤风速v=0.55-0.65m/min;

设备阻力:900~1960Pa

出口含尘浓度:<5-10mg/Nm3

该系统均需保温,保温厚度200mm,外辅保温铝皮0.5mm厚。