CN104930533A - 用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，包括主烟道，主烟道的烟道壁外侧设有高温烟气炉，高温烟气炉内设有烧嘴，烟道壁上设有烟气输出管，烟气输出管一端与主烟道内相通，另一端与高温烟气炉相通；烟气输出管在循环风机的作用下将低温烟气输出至高温烟气炉内加热；高温烟气炉通过烟气注入管将加热的烟气注入主烟道内，使得高温烟气与剩余的低温烟气混合，实现对主烟道内的烟气的加热。该装置加热效率较高，可采用低热值燃料进行燃烧加热，且高温加热炉内由于烟气输出管口恰好在烧嘴的火焰处，可以提高燃烧的稳定性，并可确保不再产生过多的NOx气体。

Description

用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置
技术领域
本发明涉及烧结烟气脱硝时再加热的技术领域，特别涉及一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置。
背景技术
至2014年12月31日，国内多数烧结机、球团装置已增设烟气脱硫装置，但是对于烟气中NOx和DXN等污染物的脱除目前基本没有采取有效的专有装置进行脱除。而NOx已成为继SO2之后主要的大气污染物，烧结、球团单元NOx排放量占钢铁厂排放总量的50－60％(不含自备电厂)，浓度为150-700mg/Nm3，同时也是DXN排放的主要来源，GB28662《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》已于2012正式颁布，首次对NOx、DXN等排放浓度予以明确的限制指标，面对新的排放标准，烧结、球团厂将面临新一轮的NOx、DXN脱除等改造。
国际上有11台/套采用选择性催化还原技术(SCR)进行烧结烟气脱硝的装置，采用SCR技术进行烟气脱硝的关键问题是对烧结烟气进行再加热，使烟气温度提升到脱硝反应所需要的温度。由于烧结烟气脱硝系统烟气量大，烟道体积也较大，为了保证烟气的温度均匀性，一般在烟道中设置火盘式燃烧装置，火盘式燃烧装置采用多点小火形式，为此必须采用高热值燃料才能保证燃烧的稳定性，国际上均采用热值很高的焦炉煤气或天然气，热值高达4500kcal/Nm3，所以烧结烟气脱硝的烟气再加热燃料费用高，造成系统运行成本高。焦炉煤气或天然气是高品位资源，在国内钢铁厂属于稀缺资源，因此为了降低烧结烟气脱硝运行费用，开发适用于烧结烟气脱硝工况、低品位低热值燃料的烟气再热装置是不可避免的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，以解决目前烧结烟气脱硝过程中再加热烟气的设备所存在的燃料费用高、再加热效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，包括主烟道，主烟道的烟道外侧设有若干个高温烟气炉，每个高温烟气炉内设有烧嘴，每个高温烟气炉的下方的烟道壁上设有烟气输出管，所述烟气输出管的一端与所述主烟道内相连通，另一端与所述高温烟气炉相通；
所述烟气输出管与循环风机相连，所述烟气输出管用于在循环风机的作用下将低温烟气输出至高温烟气炉内加热；所述高温烟气炉通过烟气注入管与主烟道内相通，所述烟气注入管用于将加热的烟气注入主烟道内。
较佳地，所述主烟道的端面为圆形、方形或其他规则的多边形的形状。
较佳地，每个高温烟气炉内设有1ˉ3个烧嘴，每个烧嘴的燃气量为1000Nm3/hˉ8000Nm3/h，。
较佳地，所述烧嘴为包括中心燃烧室及位于该中心燃烧室周围的若干个小型燃烧室。
较佳地，该烟气再加热装置工作时，所述烧嘴处燃烧的燃料为低热值燃料，所述高温烟气炉内温度为800℃ˉ1100℃。
较佳地，对于每个高温烟气炉，其与一组所述烟气注入管相连，每组烟气注入管的数量为2ˉ10个，其中，每组烟气注入管在主烟道内部分的长度不同。
较佳地，每组烟气注入管沿主烟道内烟气流动方向等距离地设置在主烟道上且指向主烟道的中心轴线，烟气注入管在主烟道内的部分的长度沿烟气流动方向均匀减小。
较佳地，所述主烟道中还设有若干个方向交错的扰流板，所述扰流板位于所述烟气注入管的下游。
较佳地，所述扰流板的平面与烟气流动的方向之间的角度为30°ˉ60°。
较佳地，所述烟气输出管在循环风机的作用下进行循环的低温烟气直接注入至高温烟气炉内的烧嘴处，该部分低温烟气的量占主烟道内烟气的量的10％ˉ40％。
本发明提供的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置通过在主烟道周围设置多个高温烟气炉，主烟道通过烟气输出管与高温烟气炉相连通，在循环风机的作用下将主烟道内的部分低温烟气注入高温烟气炉中进行加热，加热后的高温烟气再通过烟气注入管送回主烟道中，使得高温烟气与剩余的低温烟气混合，实现对主烟道内的烟气的加热。这种加热方式效率较高，可采用低热值燃料进行燃烧加热，且高温加热炉内由于烟气输出管口恰好在烧嘴的火焰处，可以提高燃烧的稳定性，并确保不再产生过多的NOx气体。此外，本发明的烧嘴包括一中心燃烧室及其周围的多个小型燃烧室，可以进一步提高低热值燃料的燃烧稳定性。
附图说明
图1为本发明优选实施例的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置结构示意图；
图2为本发明优选实施例的烧嘴结构示意图。
标号说明：1-主烟道；2-高温烟气炉；3-烟气输出管；4-烧嘴；5-循环风机；6-烟气注入管；7-扰流板；8-中心燃烧室；9-小型燃烧室；10-烧嘴火焰。
具体实施方式
为更好地说明本发明，兹以一优选实施例，并配合附图对本发明作详细说明，具体如下：
如图1所示，本实施例提供的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置包括主烟道1，主烟道1的烟道壁外侧设有多个高温烟气炉2(图1中仅示出2个高温烟气炉)，每个高温烟气炉2内均设有一烧嘴4，每个高温烟气炉2的下方的烟道壁上设有一烟气输出管3，烟气输出管3的一端与主烟道1内相连通，另一端与高温烟气炉2相通；
其中，烟气输出管3与循环风机5相连，烟气输出管3用于在循环风机5的作用下将主烟道1内的低温烟气输出至高温烟气炉2内加热，高温烟气炉2通过烟气注入管6与主烟道1的内部相通，烟气注入管6用于将高温烟气炉2内加热后的烟气注入主烟道1内。
本实施例中，主烟道1为中空柱体结构，用于将待脱硝的烧结烟气输送至脱硝反应器中去，其中，主烟道的端面(即横截面)为圆形或矩形。该烟气再加热装置工作时，烟气从主烟道下方流至主烟道上方出口处排出。烟气在经过位于主烟道1的烟道壁内的烟气输出管3的入口处时，部分低温烟气在循环风机5的作用下进入烟气输出管3，并从烟气输出管3的出口处进入高温烟气炉2内。高温烟气炉2内的烧嘴4处燃烧的燃料为低热值燃料，在低温烟气的混合下，高温烟气炉2内温度保持在800℃ˉ1100℃，低温烟气进入高温烟气炉2内即被加热，加热后的高温烟气通过烟气注入管6再重新注入主烟道1内，高温烟气与留在主烟道1内的另一部分的低温烟气混合，在下游扰流板的作用下，高温烟气与烧结烟气充分均匀混合，即可得到所需要的再加热后的烟气。
本实施例中的每个高温烟气炉内设有1个烧嘴4，在其他优选实施例中，烧嘴4还可以设为1ˉ3个中的任意数量，其中，每个烧嘴的燃气量控制为1000Nm3/hˉ8000Nm3/h，这可以有效地解决低热值燃料燃烧时的稳定性的问题。
如图2所示，烧嘴4为包括中心燃烧室8及位于该中心燃烧室周围的8个小型燃烧室9。该种烧嘴中的中心燃烧室8类似于常规烧嘴，而中心燃烧室与其周围的小型燃烧室9构成多流股式喷头，采用多流股式喷头形式的烧嘴一方面可以提高低热值燃料的燃烧稳定性，另一方面可以减少燃烧过程中产生的NOx。
再次参见图1，对于每个高温烟气炉2，与之相连的烟气注入管6为包括多根管的一组烟气注入管6，每组烟气注入管的数量为4个。其中，每组烟气注入管在主烟道内部分的长度不同。具体地，每组烟气注入管沿主烟道内烟气流动方向等距离地设置在主烟道上且指向主烟道的中心轴线，烟气注入管在主烟道1内的部分的长度沿烟气流动方向(图1中箭头所示方向)依次均匀地减小。烟气喷入主烟道内的流速控制在10Nm/sˉ30Nm/s范围内，本实施例的烟气注入管的管口设置在整个补热断面的不同位置，距烟道中心的距离也均匀设置的方式，可以有效地提高烟气掺混均匀性，使得高温烟气与主烟道内的低温烟气混合更好，保证了整个系统的脱硝效率。
此外，主烟道1中还设有若干个方向交错的扰流板7，扰流板7位于烟气注入管6的下游(即烟气先经过主烟道内的烟气注入管6处，再经过扰流板7)，本实施例的扰流板7设置在烟气注入后的5mˉ10m的范围内，扰流板的平面与烟气流动的方向之间的角度为30°ˉ60°。图1中仅示出两个方向的扰流板7，在其他优选实施例中，扰流板还可以设置为多个交错方向，使得主烟道1中的烟气可以获得较好的再次混合的效果。当然扰流板的位置及设置方式也可由本领域技术人员根据本发明技术方案及实际的主烟道大小、形状、主烟道内的烟气流量、低温烟气的温度及高温烟气炉注入的高温烟气的温度和流量大小来灵活设置。
优选地，烟气输出管3在循环风机5的作用下进行循环的低温烟气直接注入至高温烟气炉2内的烧嘴处，也即，烟气输出管3的输出端管口恰好位于烧嘴火焰10的根部，其将主烟道1内的低温烟气直接注入烧嘴火焰处，一方面可以提高燃烧的稳定性，另一方面还可以确保不再产生过多的NOx。本实施例中，通过烟气输出管3输入各高温烟气炉2内的部分低温烟气的量占主烟道1内烟气的总量的10％ˉ40％。
在其他优选实施例中，主烟道1还可以设置为方形、六边形、八边形等其他规则的有利于烟气流动的多边形的形状。
该烟气再加热装置可以用于烧结烟气脱硝的再加热，特别适用于低热值燃料，应用本发明的装置可以为保证烧结烟气脱硝效率提供有力保证，同时在烟气补热过程中不会产生过多的NOx，能最大限度的降低运行成本，该装置运行稳定，非常适合推广应用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，包括主烟道，主烟道外侧设有若干个高温烟气炉，每个高温烟气炉内设有烧嘴，每个高温烟气炉的下方的烟道壁上设有烟气输出管，所述烟气输出管的一端与所述主烟道内相连通，另一端与所述高温烟气炉相通；
所述烟气输出管与循环风机相连，所述烟气输出管用于在循环风机的作用下将低温烟气输出至高温烟气炉内加热；所述高温烟气炉通过烟气注入管与主烟道内相通，所述烟气注入管用于将加热的烟气注入主烟道内。
2.根据权利要求1所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，所述主烟道的端面为圆形、方形或其他规则的多边形的形状。
3.根据权利要求1所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，每个高温烟气炉内设有1～3个烧嘴，每个烧嘴的燃气量为1000Nm3/h～8000Nm3/h。
4.根据权利要求1或3所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，所述烧嘴为包括中心燃烧室及位于该中心燃烧室周围的若干个小型燃烧室。
5.根据权利要求1或3所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，该烟气再加热装置工作时，所述烧嘴处燃烧的燃料为低热值燃料，所述高温烟气炉内温度为800℃～1100℃。
6.根据权利要求1所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，对于每个高温烟气炉，其与一组所述烟气注入管相连，每组烟气注入管的数量为2～10个，其中，每组烟气注入管在主烟道内部分的长度不同。
7.根据权利要求6所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，每组烟气注入管沿主烟道内烟气流动方向等距离地设置在主烟道上且指向主烟道的中心轴线，烟气注入管在主烟道内的部分的长度沿烟气流动方向均匀减小。
8.根据权利要求1所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，所述主烟道中还设有若干个方向交错的扰流板，所述扰流板位于所述烟气注入管的下游。
9.根据权利要求8所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，所述扰流板的平面与烟气流动的方向之间的角度为30°～60°。
10.根据权利要求1所述的用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，其特征在于，所述烟气输出管在循环风机的作用下进行循环的低温烟气直接注入至高温烟气炉内的烧嘴处，该部分低温烟气的量占主烟道内烟气的量的10％～40％。
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