工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法技术

工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，包括以下步骤：（1）脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液的制备；（2）脱污氧化。本发明专利技术利用无毒、无腐蚀性、无氯的环保型复合氧化剂工艺原料，采用半干法或干法喷雾处理烟气，以中性至碱性条件下的强氧化作用净化烟气中的硫、硝、氟、氯和重金属污染物，并高效氧化清除烟气中未燃尽的碳氢化合物，且资源化利用清污产物作为化工原料或农肥，工艺方法简单，投资少，运营成本较低，对工业窑炉生产线设备无腐蚀，具有较好的经济和环境效益。

Purification and resource utilization method of heavy metal and fluorine, chlorine and sulfur dioxide in flue gas of industrial furnace

The method comprises the following steps of: (1) the preparation of a sewage removing oxidant powder or a dehydrating oxidant solution; (2) the removal of the sewage and the oxidation of the pollutant is carried out. The invention uses non-toxic, non corrosive, non chlorine type composite oxidant to process raw materials, the use of semi dry or dry spray treatment of flue gas, with strong oxidation under neutral and alkaline conditions for purification of flue gas of sulfur, nitrate, fluoride, chlorine and heavy metal pollutants, and efficient removal of unburned hydrocarbons oxidation in flue gas the resource utilization, and cleaning products as chemical raw materials or manure, simple process, less investment, low operation cost, no corrosion to the industrial kiln production line equipment, has good economic and environmental benefits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境保护领域，尤其涉及一种工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法。
技术介绍
当前，我国仍是以化石能源煤为主要能源的发展中国家，煤中重金属汞的含量一般从0.01～28mg/kg不等，我国煤中汞的含量一般为0.01～0.5mg/kg，平均值约0.195mg/kg，这些汞85%以上随烟气排放于大气中，全世界每年燃煤排放至大气中的汞逾3000t，燃煤释放的汞已成为我国汞污染的主要来源，据不完全统计，仅贵州一个省每年由燃煤所排放的汞就超过600t。工业生产过程中，煤的燃烧烟气中会产生大量重金属及氟、氯、硫、硝类污染危害物，为了减少大气污染，就需要对这些气体进行处理，传统的处理方法有烟气脱硫技术和烟气脱硝技术。传统的烟气脱硫技术包括湿法和干法及海水烟气脱硫技术，其湿法烟气脱硫技术是借助碱性溶液或浆液（如石粉浆）来实现，脱硫效率大于90%，但操作流程长、环节多、投资大、运行成本高，且在脱硫的过程中会产生一定量的生产废水，易造成二次污染。其干法烟气脱硫技术包括反应器内置吸收剂吸收二氧化硫法和电子束烟气脱硫法（将烟气用高能电子束照射，通过辐射反应实现脱硫），干法脱硫率都较低且稳定性偏差。海水烟气脱硫仅能用于滨海区，客观上加剧海洋酸化和海产品重金属污染，进而影响人类健康，如患水俣病。传统的脱硝技术广泛采用选择性催化还原脱硝法或选择性非催化还原脱硝法，选择性催化还原脱硝反应温度为250～450℃时，脱硝率70%～90%。但设备投资大，需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题。选择性非催化还原温度区域为870～1200℃，脱硝率小于50%，存在氨逸和设备易腐蚀等问题。在传统的独立的脱硫技术和脱硝技术基础上发展起来的联合脱硫脱硝一体化技术包括湿法和干法技术，湿法联合脱硫脱硝技术主要是湿式烟气脱硫与选择性催化还原或选择性非催化还原技术脱硝组合，工程庞大，初投资和运行费用高，且容易形成二次污染。其次是干法烟气联合脱硫脱硝一体化技术，包括固相吸收/再生法、气/固催化同时脱硫脱硝技术、吸收剂喷射法以及高能电子活化氧化法。干法烟气联合脱硫脱硝系列技术的研究应用虽取得了显著的进步，但因存在各种缺陷，或应用条件较苛刻，或处理复杂，或效果稳定性偏差，或投资偏大、运行成本高，或尚处于实验中，尚不能普适性的解决烟气中重金属、氟、氯、硫、硝污染物问题。为此，大量的科技工作者就新式湿法同步脱硫脱硝方式进行了开发性试验，新式湿法同步脱硫脱硝的方法包括氧化法和湿式络合法，大多尚处于研究阶段。氧化法包括氯酸氧化法、二氧化氯氧化法、黄磷氧化法、酸化双氧水法，氧化法实质上都是采用湿式洗涤系统，在一套设备中同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺，试图在脱除二氧化硫和氮氧化物的同时，脱除有毒微量金属元素如砷、铋、镉、铬、铅、汞等。其中的氯酸氧化法、二氧化氯氧化法、酸化双氧水法，为增强氧化效果都必须采用盐酸或硫酸溶液活化，即必须在强酸性条件下才能具有较好的氧化效果，而强酸和氯对生产设备的腐蚀性强，氯酸氧化法、二氧化氯氧化法工艺过程亦产生有毒的气体氯气，且工艺中酸性条件下的氧化效果稳定性偏差，客观上尚难以稳定的同步脱除硫硝和重金属。其中的黄磷氧化法是以黄磷为原料将NO氧化为NO2，再用液态的碱性吸收浆液吸收反应生成硫酸盐和硝酸盐，对二氧化硫和氮氧化物的去除率达到95%以上，但黄磷具有易燃性、不稳定性和毒性，尚缺乏可靠的预处理解决方法。湿式络合法一般采用铁或钴作催化剂。以水溶液中能络合NO的络合剂使之结合成络合物。络合物与溶解于溶液中的SO2、SO3反应。湿式络合吸收法工艺可以同时脱硫脱硝，但工业稳定性差，络合剂再生困难、利用率低，运行费用高，难以有效解决烟气中的氟氯和重金属污染问题。今天，选择环保绿色的无毒无害材料，同步解决烟气中脱硫脱硝脱氟脱氯脱除重金属污染物，并实施资源化利用，已经成为各国控制烟气污染的研发热点和难题。当前，大多数脱硫脱硝一体化工艺仅停留在研究阶段，尽管已经有少量示范应用工程，但由于有毒、腐蚀性工艺原料的应用，加之运行费用较高，制约了其大规模推广应用。开发出适合我国国情，无毒无腐蚀、投资少、运行费用低、效率高、副产品资源化利用的烟气脱硫脱硝脱氟脱氯脱除重金属污染物及资源化利用技术已成为解决大气环境污染的当务之急。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法， 该方法简单、投资少、运营成本较低，对工业窑炉生产线设备无腐蚀。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，用过碳酸钠和高铁酸盐复合氧化脱除工业窑炉烟气中的重金属和氮氧化物、二氧化硫及氟、氯污染物，使之转化为农用肥和化工原料，具体包括如下步骤：（1）脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液的制备：按有效成份的质量浓度计，以过碳酸钠和高铁酸盐及活化剂的质量比为过碳酸钠10～90:高铁酸盐10～90:活化剂0.01～5（优选过碳酸钠15～75：高铁酸盐15～75：活性剂0.1～2.0）的比例配料,混合均匀制成粉料，即得固体脱污氧化剂粉料，或以公知的方法制成有效质量浓度为0.5%～15%的水溶液，得脱污氧化剂溶液。所述高铁酸盐为高铁酸钠、高铁酸钾、高铁酸镁、高铁酸钙、高铁酸钡、高铁酸锌等中的至少一种。所述活化剂为公知的铁、锰、铜、镍、钴的水溶性化合物，优选如络合铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸锰、氯化锰、硫酸铜、氯化铜、氯化镍、硝酸镍、氯化钴、硝酸钴等中的至少一种。（2）脱污氧化：将步骤（1）所得的脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液雾化喷入工业窑炉的烟气管道中，和/或雾化喷入设置于烟气管道上的脱污氧化器中，以工业窑炉的烟气管道和/或脱污氧化器作为脱污氧化反应的装置，脱除烟气中的重金属、氟、氯、硫、硝、二氧化硫、氮氧化合物等污染物，并氧化清除烟气中未燃尽的碳氢化合物。所述脱污氧化剂粉料或溶液的用量，根据烟气污染物含量变化（客观上烟气污染物随原燃材料变化及窑炉工况的变化而变化）及在线检测污染物排放达标的要求，实时调整脱污氧化剂的用量以使排放烟气达到排放要求。脱污氧化剂的用量越多，烟气中的污染物的含量越低。本专利技术将具有强氧化作用的脱污氧化剂雾化喷入烟气管道中或脱污氧化器中，以过碳酸钠和高铁酸盐复合的脱污剂的超强氧化作用，将工业窑炉产生的烟气中的二氧化硫氧化为三氧化硫，再转化为硫酸或硫酸钠、硫酸铁等硫酸盐而脱硫，将烟气中的一氧化氮（约占NOx总量的90%）氧化为二氧化氮，再转化为硝酸或硝酸钠、硝酸铁等硝酸盐而脱硝，将氟、氯化合物氧化转化为氟化钠、氯化钠等盐而脱除氟、氯，将烟气中的重金属氧化为离子态（如将原燃材料带入产生的少量的汞氧化为汞离子、砷氧化为砷酸根）生成无机盐（如硫酸汞、硝酸汞、硫酸砷、硝酸砷、砷酸钠）而脱除烟气中重金属污染物，并高效氧化清除烟气中未燃尽的碳氢化合物。本专利技术还可以增加步骤（3）资源化利用：将经步骤（2）处理的脱除重金属、氟、氯、硫、硝、二氧化硫、氮氧化合物等污染物所得的以硫酸盐、硝酸盐、氟盐、氯盐为主要成分的混合物，按公知的化工分离方法，视情况分离出其中的重金属盐、氟盐、氯盐、本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液的制备：按有效成份的质量浓度计，以过碳酸钠和高铁酸盐及活化剂的质量比为过碳酸钠10～90:高铁酸盐10～90:活化剂0.01～5的比例配料,混合均匀制成粉料，即得固体脱污氧化剂粉料，或制成有效质量浓度为0.5%～15%的水溶液，得脱污氧化剂溶液；所述高铁酸盐为高铁酸钠、高铁酸钾、高铁酸镁、高铁酸钙、高铁酸钡、高铁酸锌中的至少一种；所述活化剂为铁、锰、铜、镍、钴的水溶性化合物；（2）脱污氧化：将步骤（1）所得的脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液雾化喷入工业窑炉的烟气管道中，和/或雾化喷入设置于烟气管道上的脱污氧化器中，以工业窑炉的烟气管道和/或脱污氧化器作为脱污氧化反应的装置，脱除烟气中的重金属、氟、氯、硫、硝、二氧化硫、氮氧化合物污染物，并氧化清除烟气中未燃尽的碳氢化合物。

【技术特征摘要】
1.工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液的制备：按有效成份的质量浓度计，以过碳酸钠和高铁酸盐及活化剂的质量比为过碳酸钠10～90:高铁酸盐10～90:活化剂0.01～5的比例配料,混合均匀制成粉料，即得固体脱污氧化剂粉料，或制成有效质量浓度为0.5%～15%的水溶液，得脱污氧化剂溶液；所述高铁酸盐为高铁酸钠、高铁酸钾、高铁酸镁、高铁酸钙、高铁酸钡、高铁酸锌中的至少一种；所述活化剂为铁、锰、铜、镍、钴的水溶性化合物；（2）脱污氧化：将步骤（1）所得的脱污氧化剂粉料或脱污氧化剂溶液雾化喷入工业窑炉的烟气管道中，和/或雾化喷入设置于烟气管道上的脱污氧化器中，以工业窑炉的烟气管道和/或脱污氧化器作为脱污氧化反应的装置，脱除烟气中的重金属、氟、氯、硫、硝、二氧化硫、氮氧化合物污染物，并氧化清除烟气中未燃尽的碳氢化合物。2.根据权利要求1所述的工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，其特征在于，步骤（1）中，过碳酸钠、高铁酸盐、活化剂的质量比为过碳酸钠15～75：高铁酸盐15～75：活性剂0.1～2.0。3.根据权利要求1或2所述的工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，其特征在于，步骤（1）中，所述活化剂为络合铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸锰、氯化锰、硫酸铜、氯化铜、氯化镍、硝酸镍、氯化钴、硝酸钴中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的工业窑炉烟气重金属和氟氯硫硝净化及资源化利用方法，其特征在于，本发明增加步骤（3）资源化利用：将经步骤（2）处理的脱除重金属、氟、氯、硫、硝、二氧化硫、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，张永柱，
申请(专利权)人：湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43