本發(fā)明屬于燒結(jié)煙氣污染物控制領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用磁穩(wěn)床聯(lián)合脫除燒結(jié)煙氣中多種污染物的方法。

背景技術(shù)：

燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)工藝中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但燒結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，如顆粒物、so2、nox、重金屬、二噁英等?！朵撹F燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(gb28662-2012)》規(guī)定：自2015年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)污染物排放限值分別是顆粒物50mg/m³、so2200mg/m³、nox300mg/m³，大大高于前序標(biāo)準(zhǔn)。我國也于2013年加入全球汞減排的《水俁公約》，承擔(dān)起汞減排的國際義務(wù)，國家已經(jīng)出臺(tái)了燃煤電廠、水泥廠等的煙氣汞排放標(biāo)準(zhǔn)，將其列入燒結(jié)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)也是勢(shì)在必行。

不同于燃煤煙氣，燒結(jié)煙氣具有溫度低、濕度高、流量波動(dòng)大等特點(diǎn)，這使得各類成功應(yīng)用在燃煤電廠的煙氣凈化技術(shù)在燒結(jié)煙氣的應(yīng)用過程中遇到了種種困難。在脫硫領(lǐng)域，至2014年全國燒結(jié)機(jī)脫硫設(shè)施共有526臺(tái)，已有脫硫設(shè)施的燒結(jié)機(jī)面積達(dá)8.7萬平方米，占燒結(jié)機(jī)面積的63％，但目前還沒有一種技術(shù)占據(jù)統(tǒng)治地位(濕法，干法、半干法)。而燒結(jié)煙氣脫硝在近幾年才提上議事日程，除了太鋼的活性炭法及寶鋼的scr法示范工程，國內(nèi)再無其他商業(yè)化運(yùn)行的實(shí)例。基于噴氨的選擇性催化還原nox技術(shù)已成為我國大型燃煤電廠廣泛采用的脫硝技術(shù)，具有技術(shù)成熟、高效等特點(diǎn)。但該技術(shù)用于燒結(jié)煙氣脫硝，還面臨很大挑戰(zhàn)，v2o5-wo3(moo3)/tio2是常用的催化劑，其運(yùn)行溫度窗口在350℃～400℃，而燒結(jié)機(jī)頭煙氣溫度在100-200℃之間，因而無法直接使用；且v2o5-wo3(moo3)/tio2催化劑原料價(jià)格昂貴，制備成型過程復(fù)雜，廢棄催化劑列為危廢，處置成本高。因此選擇廉價(jià)易得催化劑，并開發(fā)相應(yīng)的燒結(jié)煙氣脫硝新工藝是實(shí)現(xiàn)燒結(jié)廠高效低成本脫硝的關(guān)鍵技術(shù)。此外，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，很多除塵、脫硫設(shè)備也面臨增容或增效改造的問題，且多種污染物分步控制的模式存在著煙氣凈化處理系統(tǒng)龐雜，占地多，設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用大等缺點(diǎn)，這為燒結(jié)煙氣多污染物協(xié)同脫除綜合治理新工藝、新技術(shù)的研究發(fā)展提供了機(jī)遇。

鐵基催化劑量大易得，價(jià)格低廉，得到了比較廣泛的研究，且作為scr催化劑表現(xiàn)出了較大潛力。在固定床中fe2o3-tio2催化劑噴氨脫硝效率可達(dá)90％(350℃～450℃)；同時(shí)鐵氧化物也具有氧化汞和so2的能力，即可同時(shí)促進(jìn)hg和so2的脫除。燒結(jié)廠有大量的含鐵物料，包括鐵礦粉，燒結(jié)礦等，主要成分都為鐵氧化物，可以作為催化劑加以選擇利用。我們前期利用燒結(jié)礦塊作催化劑，在固定床上獲得的脫硝效率最高為38％，后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)礦粒徑對(duì)脫硝效果和氨利用效率有顯著影響，粒徑越小，效率越高。這一發(fā)現(xiàn)為我們進(jìn)一步提高催化劑性能提供了思路：提高有效比表面積。

燒結(jié)煙氣飛灰最主要的成分就是鐵氧化物，因其粒徑小比表面積大，如能作為催化劑，脫硝效率必然優(yōu)于燒結(jié)礦顆粒。飛灰粒徑小，對(duì)反應(yīng)器的選擇提出了更高的要求。氣速大時(shí)，固定床會(huì)造成壓降過大，流化床則會(huì)將細(xì)顆粒吹走。磁穩(wěn)床(對(duì)以磁性物質(zhì)為床料的流化床施加一個(gè)均勻穩(wěn)定的磁場)的特點(diǎn)介于固定床與流化床之間，具有阻力小、無氣泡(使氣固接觸更加充分)、流態(tài)化氣速調(diào)節(jié)范圍大等特點(diǎn)，其床料可作為濾料，脫除氣體中攜帶的顆粒物。針對(duì)燒結(jié)飛灰和燒結(jié)礦顆粒中主要的活性組分鐵氧化物是鐵磁性材料的特點(diǎn)，我們提出以磁穩(wěn)床為反應(yīng)器，捕集燒結(jié)煙氣中的含鐵飛灰，且被捕集的飛灰在床料顆粒表面形成一個(gè)具有大比表面積的高活性的“蛋殼狀”表層，進(jìn)而與煙氣中的so2、nox和hg反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)多污染物的聯(lián)合脫除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種利用磁穩(wěn)床聯(lián)合脫除燒結(jié)煙氣中多種污染物的方法，通過在磁穩(wěn)床中實(shí)現(xiàn)催化劑的自組裝過程，從而達(dá)到增加催化劑的有效比表面積，由此解決催化劑成本高和污染物分步脫除成本高的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種利用磁穩(wěn)床聯(lián)合脫除燒結(jié)煙氣中多種污染物的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

將待處理的燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中，并向該磁穩(wěn)床中加入含鐵物料，在所述磁穩(wěn)床的磁場作用下，所述燒結(jié)煙氣中的飛灰逐漸附集在所述含鐵物料的表面，從而形成自組裝催化劑，其中，所述含鐵物料為燒結(jié)廠現(xiàn)有物質(zhì)，其包括燒結(jié)礦、燒結(jié)機(jī)頭灰、機(jī)尾灰和高爐鐵粉；

繼續(xù)在所述磁穩(wěn)床中加入還原劑，在所述自組裝催化劑的作用下，該還原劑選擇性催化還原所述燒結(jié)煙氣中的nox，同時(shí)，催化氧化所述燒結(jié)煙氣中的so2和hg，由此實(shí)現(xiàn)所述燒結(jié)煙氣中飛灰、nox、so2和hg的聯(lián)合脫除。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述待處理燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床之前優(yōu)選將其加熱至200℃～400℃。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述催化劑的粒徑為小于或等于5mm。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述還原劑采用nh3、co、h2、ch4、c2h6、c2h4或c3h8中的一種或組合。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述還原劑與所述待處理燒結(jié)煙氣中的nox的化學(xué)當(dāng)量比為0.5～2。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發(fā)明通過采用磁穩(wěn)床為反應(yīng)器，其具有床層阻力小、無氣泡、流態(tài)化氣速調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，克服了固定床床層阻力大和不可連續(xù)運(yùn)行、流化床中存在氣泡使氣固接觸惡化的缺點(diǎn)；

2、本發(fā)明通過采用磁穩(wěn)床中的含鐵物料捕獲燒結(jié)煙氣中的飛灰，組裝形成一個(gè)擁有巨大比表面積“蛋殼”表層的催化劑，實(shí)現(xiàn)催化劑制備過程的零成本；同時(shí)，選擇粒徑小于5mm的催化劑，大大提高了催化劑的有效比表面積，進(jìn)而提高脫硝效率；

3、本發(fā)明通過選用燒結(jié)廠現(xiàn)有的含鐵物料作為催化劑，該催化劑使用后還可作為原料再次利用，降低反應(yīng)成本，且實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)再利用；

4、本發(fā)明通過熱燒結(jié)礦顯熱將燒結(jié)煙氣加熱至脫硝反應(yīng)所需的最佳溫度，節(jié)約了煙氣升溫的燃料成本，同時(shí)冷卻了熱燒結(jié)礦，減少了冷卻煙氣的流量；

5、本發(fā)明通過提出多種污染物聯(lián)合脫除的方法，克服污染物分步控制存在的煙氣凈化處理系統(tǒng)龐雜、占地面積大、設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的自組裝催化劑聯(lián)合脫除污染物機(jī)理示意圖；

圖2是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的脫除燒結(jié)煙氣多污染物工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：采用磁穩(wěn)床為反應(yīng)器，磁穩(wěn)床由磁場發(fā)生裝置、流化反應(yīng)器、保溫裝置組成。燒結(jié)廠現(xiàn)有的含鐵物料為床料，該床料為燒結(jié)機(jī)頭灰、機(jī)尾灰、高爐鐵粉、燒結(jié)礦等，將燒結(jié)煙氣(經(jīng)燒結(jié)礦顯熱換熱裝置加熱至合適溫度，燒結(jié)礦顯熱換熱裝置可以是鼓風(fēng)式環(huán)冷、帶式環(huán)冷、豎式冷卻爐等裝置。)通入磁穩(wěn)床中以實(shí)現(xiàn)污染物的脫除。在此過程中，燒結(jié)煙氣中的飛灰(主要成分是鐵氧化物)會(huì)通過慣性碰撞、直接攔截和布朗運(yùn)動(dòng)被床料捕集下來；且飛灰粒徑小于燒結(jié)礦、比表面積高于燒結(jié)礦，故捕集的飛灰會(huì)在床料顆粒表面形成一個(gè)巨大比表面積的“蛋殼”表層，催化效率也因此得到提升，實(shí)現(xiàn)了催化劑的自組裝。并選擇合適的還原性氣體，在自組裝催化劑的作用下，選擇性催化還原燒結(jié)煙氣中的nox，同時(shí)促進(jìn)so2和hg的催化氧化，最終實(shí)現(xiàn)顆粒物、nox、so2和hg的聯(lián)合脫除。此外，使用后的催化劑仍可作為高爐煉鐵或燒結(jié)原料使用,其中，選擇性催化還原是指選擇nox進(jìn)行還原，并在催化劑作用下將其還原為n2，催化氧化是在催化劑作用下，so2與空氣中氧氣反應(yīng)生成so3，hg被氧化為hg²⁺。

本發(fā)明提供了一種利用燒結(jié)廠原料實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣中多污染物聯(lián)合脫除的工藝方法，具體步驟如下：

步驟1：將熱燒結(jié)礦通入環(huán)冷機(jī)中，加熱低溫?zé)Y(jié)煙氣至200℃～400℃之間，準(zhǔn)備進(jìn)行脫硝等反應(yīng)。

步驟2：燒結(jié)礦在篩分機(jī)中篩分，粒徑范圍為0～6mm的顆粒放入磁穩(wěn)床中，保持床層高度在0～50cm之間，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床；噴入還原劑(nh3等)并保持燒結(jié)煙氣中的no與噴入還原劑的化學(xué)當(dāng)量比為0.5～2，或采用燒結(jié)煙氣中的co作為還原劑，此時(shí)顆粒物被捕捉在顆粒物表面，實(shí)現(xiàn)催化劑的自組裝，且實(shí)現(xiàn)nox、so2及hg的聯(lián)合脫除。

當(dāng)污染物脫除進(jìn)行一段時(shí)間后，將床料從反應(yīng)裝置中卸出，替換為新床料；使用過的床料可作為高爐煉鐵或燒結(jié)原料繼續(xù)使用。

現(xiàn)以具體的多污染物協(xié)同脫除過程為例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到300℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.3～0.45mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為6cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為1。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為91％，脫硝效率為52％，脫硫效率為41％，脫汞效率為65％。

實(shí)施例2

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到350℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.1～0.3mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為10cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為2。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為99％，脫硝效率為73％，脫硫效率為65％，脫汞效率為82％。

實(shí)施例3

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到250℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.3～0.45mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為8cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為1.5。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為94％，脫硝效率為45％，脫硫效率為33％，脫汞效率為51％。

實(shí)施例

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到370℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.1～0.3mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為10cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入co并保證co：no摩爾比為2。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為98％，脫硝效率為46％，脫硫效率為51％，脫汞效率為62％。

實(shí)施例5

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到200℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.3～0.45mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為6cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入co并保證co：no摩爾比為2。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為91％，脫硝效率為29％，脫硫效率為22％，脫汞效率為51％。

實(shí)施例6

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到400℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.2～0.4mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為13cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為1。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為96％，脫硝效率為35％，脫硫效率為46％，脫汞效率為43％。

實(shí)施例7

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到300℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.3～0.45mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為9cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為1.5。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為93％，脫硝效率為61％，脫硫效率為49％，脫汞效率為72％。

實(shí)施例8

步驟1：將模擬燒結(jié)煙氣溫度加熱到250℃，準(zhǔn)備進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

步驟2：將粒徑范圍是0.1～0.3mm的燒結(jié)礦放入磁穩(wěn)床中，并保持床層高度為8cm，打開磁場發(fā)生裝置，然后將燒結(jié)煙氣通入磁穩(wěn)床中。噴入nh3并保證nh3：no摩爾比為1。

模擬煙氣組分設(shè)定為：no濃度為400ppm，so2濃度為1000ppm，灰塵濃度為5g/m³，模擬煙氣經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)控制后混合，煙氣中no和so2組分由日本horiba公司生產(chǎn)的pg-350煙氣分析儀測定，hg濃度由vm3000進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，除塵效率通過濾筒收集測試，測試時(shí)間為2h。檢測其除塵效率為95％，脫硝效率為48％，脫硫效率為41％，脫汞效率為62％。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。