CN104307325A - 一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置及其用途 - Google Patents
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Abstract
一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置及其用途。所述集成式装置主要包括臭氧发生器、混合风机、文丘里、臭氧稀释器以及臭氧分布器；仅通过与现有企业水、气源及烧结废气烟道的对接，即可实现烧结烟气脱硝功能。所述集成式氧化脱硝装置实现了臭氧发生、稀释、混合、喷入控制集成化操作，具有系统简单、可操作性强、占地小及投资省等特点，对于现有钢铁企业烧结车间剩余空间有限，新增脱硝工段更多为改造项目的现状，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于环境工程领域，特别涉及一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置及其用途。
背景技术
导致酸雨、灰霾和光化学烟雾等区域性大气污染问题的氮氧化物(NOx)已经成为我国主要大气污染物之一。近年来我国NOx排放总量持续增长，《中国环境统计年报》数据显示，2012年全国NOx排放量为2337.8万吨，其中工业NOx排放量为1658.1万吨，占全国NOx排放量的70.9％。钢铁冶炼企业NOx排放量为54.3万吨(其中烧结工序排放占一半以上)，占重点调查工业企业排放量的3.4％。NOx去除量0.6万吨，NOx去除率仅为1.2％。2012年10月颁布实施的《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)中新增了NOx的排放限值，新建企业从2012年10月1日开始，现有企业从2015年1月1日开始，统一执行烧结烟气NOx排放浓度限值300mg/m3。面对环境污染的巨大压力和日益严格的排放法规，亟待解决钢铁烧结烟气NOx污染控制难题。
选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction，SCR)是国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。其原理是通过添加合适的还原剂将NOx选择性还原为无害的N2而释放。根据还原剂的不同可分为氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)和碳氢化合物选择性催化还原NOx(HC-SCR)技术，其中NH3-SCR技术是固定源烟气脱硝的主流技术，在国内外电站锅炉已得到广泛应用。然而钢铁烧结烟气与火电厂烟气状况差别很大，排烟温度普遍在120-150℃，远低于SCR催化剂适用的300℃以上的操作温度，同时烟气中大量含Fe粉尘也会对SCR催化剂的寿命产生很大影响。同时烟气中的SO2经过SCR催化装置后，会有部分被氧化为SO3，带来“石膏雨”等污染新问题。因此基于火电厂烟气排放特点设计开发的V2O5/TiO2-NH3-SCR体系无法直接移植，应用于钢铁烧结烟气脱硝。
氧化脱硝工艺是新兴技术，具有较好的低温烟气适用前景，在钢铁烧结烟气处理中具有一定应用潜力。如CN 103801176A提出了一种臭氧氧化结合喷淋降温的烟气脱硝工艺及装置，用臭氧发生器产生的臭氧和烟气一同通入静态混合器混合反应氧化，同时结合喷淋降温，实现工业锅炉烟气脱硝。CN103816784A提出一种应用于烟道内喷射臭氧实现氧化脱硝功能的臭氧分布器的结构和布置方式。然而上述技术更多关注了整体工艺及其核心设备的开发，对于现有钢铁企业烧结车间剩余空间有限，新增脱硝工段更多为改造项目的现状，开发烧结烟气集成式氧化脱硝装置有很好的应用前景。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置。本发明提供的脱硝装置具有系统简单、可操作性强、占地小及投资省等优点。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置，包括臭氧发生器(2)、臭氧输出端(3)、文丘里(6)、混合风机(7)、臭氧稀释器(9)、臭氧分布器(12)、烟道(13)；
所述臭氧发生器(2)的臭氧输出端(3)连接文丘里(6)结构；
所述文丘里(6)在混合风机(7)的引风管路内部；
所述混合风机(7)的引风管路与臭氧稀释器(9)入口相连；
所述臭氧稀释器(9)后面连接臭氧分布器(12)；
所述臭氧分布器(12)位于烧结废气预除尘出口烟道(13)中。
本发明的烧结烟气集成式氧化脱硝装置内部的工艺流程为：将臭氧发生器产生的臭氧经文丘里通入引风管路，与空气汇合后通入稀释器，经稀释后通过氧化剂分布器，均布到烧结废气烟道进行氧化脱硝。本发明所述的集成式装置仅通过与现有企业水、气源及烧结废气烟道的对接，即可实现烧结烟气脱硝功能。所述的氧化剂的分布器(12)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。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述臭氧发生器(2)可采用平板式、陶瓷管式或玻璃管式发生器。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，还包括发生气源输入端(1)，所述发生气源输入端(1)的出口与臭氧发生器(2)的入口相连，发生气源输入端(1)的入口连接厂区空气或氧气管道；即所述发生气源可采用空气源或氧气源。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，还包括冷却水入口(4)、冷却水出口(5)，连接到臭氧发生器(2)上的所述冷却水入口(4)和冷却水出口(5)与厂区工艺水管道连接。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述文丘里(6)位于引风管路中心，中心与引风管路中心重合。
优选地，所述文丘里(6)的收缩角为65～90°，例如可选择65.01～89.5°，68.1～85.6°，70.5～81.5°，73.2～77.3°等，优选为75°；扩散角为25～45°，例如可选择25.03～44.9°，28.1～42.4°，30.6～40.7°，33.8～38.1°等，优选为35°；喉口高径比为1.0～1.5，例如可选择1.01～1.49，1.11～1.39，1.21～1.38，1.25～1.32等，优选为1.3。本发明所述文丘里的优选形式与臭氧发生器的臭氧输送管路直径有关，不应视为对本装置的限制。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述引风管路上设置单向调节阀(8)，可调节混合风机流量。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述臭氧经文丘里(6)与空气汇合后经扩张段进入臭氧稀释器(9)；所述扩张段的长度为0.5～2.5m，例如可选择0.51～2.50m，0.71～2.25m，0.95～1.98m，1.13～1.62m等，优选为1.2m。本发明所述扩张段的优选形式与氧化剂发生器的氧化剂产生量和引风机的引风量有关，不应视为对本装置的限制。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述臭氧稀释器(9)内部设置多段隔板，增加气体湍动，加速混合稀释均匀。
优选地，稀释器内隔板数为1～6块，例如可选择1块，2块，3块，4块，5块，6块，优选为3块。
优选地，所述隔板的长度为臭氧稀释器(9)直径的1/3-1/2，优选为1/3，，上下等间距交错排列。
优选地，相邻隔板间距为0.3～1.5m，例如可选择0.31～1.49m，0.52～1.28m，0.73～1.05m等，优选为0.8m。本发明所述扩张段的优选形式与稀释混合器内氧化剂和空气的混合稀释均匀程度有关，不应视为对本装置的限制。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，臭氧稀释器(9)的气体出口设置连接臭氧分布器(12)的法兰(10)。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述臭氧稀释器(9)的气体出口经法兰(10)与臭氧浓度检测仪(11)相连，便于调控臭氧产量和混合风机流量，实现一体化控制。
对于本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，所述臭氧产生、喷入和混合的管道或设备的材质均为不锈钢防氧化材质，优选为SS316L材质。
优选地，所述臭氧稀释器(9)的内部管壁及隔板涂防腐钝化材料处理。
优选地，臭氧以平行或垂直烟气流向喷入烟道(13)内部，优选为垂直烟气流向喷入。
作为优选技术方案，本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，包括发生气源输入端(1)、臭氧发生器(2)、臭氧输出端(3)、冷却水入口(4)、冷却水出口(5)、文丘里(6)、混合风机(7)、单向调节阀(8)、臭氧稀释器(9)、法兰(10)、臭氧浓度检测仪(11)、臭氧分布器(12)、烟道(13)；
所述臭氧发生器(2)的发生气源输入端(1)连接厂区空气或氧气管道；
所述臭氧发生器(2)的冷却水入口(4)和冷却水出口(5)连接厂区工艺水管道；
所述臭氧输出端(3)连接文丘里(6)结构；
所述文丘里(6)在混合风机(7)的引风管路内部；
所述混合风机(7)引风管路与臭氧稀释器(9)入口相连；
所述臭氧稀释器(9)出口经法兰(10)与臭氧浓度检测仪(11)相连；
所述臭氧浓度检测仪(11)与臭氧分布器(12)相连；
所述臭氧分布器(12)位于烧结废气预除尘出口烟道(13)中。
本发明的目的之一还在于提供本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置的用途，所述装置可应用于与循环流化床脱硫装置、旋转喷雾干燥脱硫装置、密相干塔脱硫装置、石灰石-石膏法脱硫装置等配套使用，实现氧化后的高价态NOx的吸收脱除。
与已有技术方案相比，本发明具有以下优点：
1)本发明所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，对臭氧产生、稀释混合、喷入控制操作进行了集成，装置系统简单、可操作性强、占地小及投资省。
2)在臭氧管路出口设置了文丘里，可提高臭氧喷入速度，增加了气体湍动，加速混合，减少管路长度。
3)在引风管路上添加单向调节阀，不仅可以控制引入空气量，还杜绝了气体混合湍动剧烈造成臭氧混合气回流进入引风管路氧化引风机，提供了安全长期使用保证。
4)稀释器内设置隔板可增加臭氧和空气的湍动混合，缩短了混合时间，缩短了管路输送长度，增加气体混合均匀度。
5)稀释器末端有法兰连接的臭氧分布器，可使臭氧均匀与烟气接触，提升了氧化效率，并且法兰连接设备检修方便。
附图说明
图1是本发明的装置结构图；
图中：1-发生气源输入端；2-臭氧发生器；3-臭氧输出端；4-冷却水入口；5-冷却水出口；6-文丘里；7-混合风机；8-单向调节阀；9-臭氧稀释器；10-法兰；11-臭氧浓度检测仪；12-臭氧分布器；13-烟道；
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。
具体实施方式
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
烧结烟气集成式氧化脱硝装置，将臭氧发生器产生的臭氧经文丘里通入引风管路，与空气汇合后通入稀释器，稀释、混合均匀后通过臭氧分布器均布到烧结废气烟道内进行氧化脱硝。
所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，包括发生气源输入端、臭氧发生器、臭氧输出端、冷却水入口、冷却水出口、文丘里、混合风机、单向调节阀、臭氧稀释器、法兰、臭氧浓度检测仪、臭氧分布器、烟道；
所述臭氧发生器臭氧输出端连接文丘里；
所述文丘里在引风机引风管路内部；
所述引风机引风管路与臭氧稀释器入口相连；
所述臭氧分布器与臭氧稀释器混合气出口相连；
所述臭氧分布器位于烧结预除尘烟气出口管路与进入脱硫系统管路之间。
所述文丘里位于引风管路中心，中心与引风管路中心重合；
所述引风管路上设置单向调节阀；
所述臭氧经文丘里与空气汇合后经扩张段进入稀释器；
所述稀释器内部设置多段隔板，增加气体湍动，加速混合稀释均匀，隔板长度为稀释器直径的一半，上下等间距交错排列；
所述稀释器气体出口设置法兰连接臭氧浓度检测仪；
所述臭氧浓度检测仪连接臭氧分布器，臭氧平行或垂直烟气流向喷入烟道内部；
所述臭氧产生、喷入和混合的管道及设备的材质均为不锈钢防氧化材质，稀释器内部管壁及隔板涂防腐钝化材料处理。
实施例1
烧结烟气集成式氧化脱硝装置，臭氧发生器所生成臭氧经文丘里后与引风机引入空气混合，经扩张段管路后进入稀释器，进行混合稀释，经臭氧浓度检测仪检测后从臭氧分布器喷入烟道内，与烟气接触进行氧化。
所述文丘里位于引风管路中心，中心与引风管路中心重合。
所述文丘里收缩角为65°，扩散角为30°，喉口高径比为1.1。
所述扩张段长度为0.5m。
稀释器内隔板数为1块，管内相邻隔板间距为1m。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
所述文丘里收缩角为80°，扩散角为45°，喉口高径比为1.1。
所述扩张段长度为1.5m。
稀释器内隔板数为4块，管内相邻隔板间距为1.5m。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
所述文丘里收缩角为75°，扩散角为35°，喉口高径比为1.5。
所述扩张段长度为2.5m。
稀释器内隔板数为6块，管内相邻隔板间距为0.5m。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
所述文丘里收缩角为75°，扩散角为25°，喉口高径比为1.3。
所述扩张段长度为2.0m。
稀释器内隔板数为3块，管内相邻隔板间距为1m。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：
所述文丘里收缩角为75°，扩散角为35°，喉口高径比为1.3。
所述扩张段长度为1.2m。
稀释器内隔板数为3块，管内相邻隔板间距为0.8m。
本发明所述烧结烟气集成式氧化脱硝装置，适用于钢铁厂烧结烟气低温臭氧氧化法脱硝、臭氧氧化联合脱硫脱硝领域，此装置安装位于烧结烟气预除尘后和进入脱硫塔前的烟道之间。
本发明对臭氧产生、稀释混合、喷入控制操作进行了集成，装置系统简单、可操作性强、占地小及投资省。在装置上还安装有引风机单向调节阀和臭氧浓度检测仪，可以调节臭氧的喷入量和引风机的风量，以调节臭氧添加浓度，控制氧化脱硝效率，可实现20％-95％之间的氧化脱硝效率可调。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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。
Claims (10)
1.一种烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，包括臭氧发生器(2)、臭氧输出端(3)、文丘里(6)、混合风机(7)、臭氧稀释器(9)、臭氧分布器(12)、烟道(13)；
所述臭氧发生器(2)的臭氧输出端(3)连接文丘里(6)结构；
所述文丘里(6)在混合风机(7)的引风管路内部；
所述混合风机(7)的引风管路与臭氧稀释器(9)入口相连；
所述臭氧稀释器(9)后面连接臭氧分布器(12)；
所述臭氧分布器(12)位于烧结废气预除尘出口烟道(13)中。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述臭氧发生器(2)采用平板式、陶瓷管式或玻璃管式发生器。
3.根据权利要求1或2所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，还包括发生气源输入端(1)，所述发生气源输入端(1)的出口与臭氧发生器(2)的入口相连，发生气源输入端(1)的入口连接厂区空气或氧气管道；
优选地，还包括冷却水入口(4)、冷却水出口(5)，连接到臭氧发生器(2)上的所述冷却水入口(4)和冷却水出口(5)与厂区工艺水管道连接。
4.根据权利要求1或2所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述文丘里(6)位于引风管路中心，中心与引风管路中心重合；
优选地，所述文丘里(6)的收缩角为65～90°，优选为75°；扩散角为25～45°，优选为35°；喉口高径比为1.0～1.5，优选为1.3；
优选地，所述引风管路上设置单向调节阀(8)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述臭氧经文丘里(6)与空气汇合后经扩张段进入臭氧稀释器(9)；所述扩张段的长度为0.5～2.5m，优选为1.2m。
6.根据权利要求1-5任一项所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述臭氧稀释器(9)内部设置隔板；
优选地，稀释器内隔板数为1～6块，优选为3块；
优选地，所述隔板的长度为臭氧稀释器(9)直径的1/3-1/2，优选为1/3，上下等间距交错排列；
优选地，相邻隔板间距为0.3～1.5m，优选为0.8m。
7.根据权利要求1-6任一项所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述臭氧稀释器(9)的气体出口设置连接臭氧分布器(12)的法兰(10)；
优选地，所述臭氧稀释器(9)的出口经法兰(10)与臭氧浓度检测仪(11)相连。
8.根据权利要求1-7任一项所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，所述臭氧产生、喷入和混合的管道或设备的材质均为不锈钢防氧化材质，优选为SS316L材质；
优选地，所述臭氧稀释器(9)的内部管壁及隔板涂防腐钝化材料处理；
优选地，臭氧以平行或垂直烟气流向喷入烟道(13)内部，优选为垂直烟气流向喷入。
9.根据权利要求1所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置，其特征在于，包括发生气源输入端(1)、臭氧发生器(2)、臭氧输出端(3)、冷却水入口(4)、冷却水出口(5)、文丘里(6)、混合风机(7)、单向调节阀(8)、臭氧稀释器(9)、法兰(10)、臭氧浓度检测仪(11)、臭氧分布器(12)、烟道(13)；
所述臭氧发生器(2)的发生气源输入端(1)连接厂区空气或氧气管道；
所述臭氧发生器(2)的冷却水入口(4)和冷却水出口(5)连接厂区工艺水管道；
所述臭氧输出端(3)连接文丘里(6)结构；
所述文丘里(6)在混合风机(7)的引风管路内部；
所述混合风机(7)引风管路与臭氧稀释器(9)入口相连；
所述臭氧稀释器(9)出口经法兰(10)与臭氧浓度检测仪(11)相连；
所述臭氧浓度检测仪(11)与臭氧分布器(12)相连；
所述臭氧分布器(12)位于烧结废气预除尘出口烟道(13)中。
10.权利要求1-9任一项所述的烧结烟气集成式氧化脱硝装置的用途，所述装置应用于与循环流化床脱硫装置、旋转喷雾干燥脱硫装置、密相干塔脱硫装置或石灰石-石膏法脱硫装置。
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