CN106110851A - 一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法 - Google Patents

一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法,该脱硝装置包括氧气供给系统、臭氧发生器、臭氧添加混合器、烟气风道、烧结球团烟气风机、脱硫塔,氧气供给系统连接臭氧发生器,臭氧发生器通过臭氧输送管路与布置在烟气风道内的臭氧添加混合器连接,烟气风道进气口设有烧结球团烟气风机,烟气风道出气口通过烟气管路连接脱硫塔;臭氧添加混合器包括臭氧配风环管,臭氧配风环管外圆设有配风环管进口,臭氧配风环管一侧沿环向均匀分布有若干个臭氧出风口,臭氧配风环管内圆设有混合旋流叶片。本发明把臭氧法脱硝技术应用于冶金行业的烧结、球团烟气脱硝领域中,可满足目前冶金行业烧结、球团厂家对烟气脱硝的工艺温度和排放要求。

Description

一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法
技术领域
[0001] 本发明属于烧结、球团烟气脱硝的技术领域,具体涉及一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法。背景技术
[0002] 近年来,随着我国钢铁工业的迅速发展,污染物排放的增长也日益增多,社会及政府部门对节能、环保的要求也越来越高。
[0003] 在钢铁行业烧结、球团生产线中,氮氧化物的排放量持续增加。统计数据显示, 2007年我国排放的氮氧化物总量为840万吨,若不加以控制,预计2020年我国氮氧化物排放总量将达到3000万吨。排放到大气中的氮氧化物在阳光中的紫外线照射下会发生光化学反应,产生一种光化学烟雾。氮氧化物也是导致酸雨的因素之一,另外,氮氧化物在高空同温层中会破坏臭氧层。因此,大气中氮氧化物的控制和治理受到世界各国和环保部门的高度重视。环保部门表示,氮氧化物总量控制将在全国范围内实行,并提交全国人大常委会批准作为一项新的重点减排目标。
[0004] 目前传统的烧结、球团烟气脱硝方法,主要是选择性催化还原法(SCR)和非选择性催化还原法(SNCR),这两种方法的脱硝原理是把已生成的N0X(氮氧化物)还原为N2,从而脱除烟气中的N0X。这两种方法的缺点在与占地较大、设备复杂、投资高,而且最重要的,这两种方法对反应温度的适应性较差。选择性催化还原法的催化反应温度是320〜400°C,非选择性催化还原法的有效反应温度是900〜1100 °C。但是,烧结、球团的烟气温度一般在120〜 220°C之间,因此,这两种方法均不适用于烧结、球团的烟气脱硝工艺环境。
[0005] 还有一种在某些电厂和化工行业的厂家采用的脱硝方法,是用臭氧作为脱硝剂, 利用其强氧化性,将烟气中的氮氧化物继续氧化成为N205,再用碱性溶液吸收,从而实现脱硝,但目前这种工艺还从未在烧结、球团烟气脱硝领域有过任何的应用。发明内容
[0006] 发明目的:为了解决上述技术问题,本发明提出一种烧结、球团烟气脱硝装置及方法,把臭氧法脱硝技术应用于冶金行业的烧结、球团烟气脱硝领域中,可满足目前冶金行业烧结、球团厂家对烟气脱硝的工艺温度和排放要求。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采用了如下的技术方案:一种烧结、球团烟气脱硝装置,包括氧气供给系统、臭氧发生器、臭氧添加混合器、烟气风道、烧结球团烟气风机、脱硫塔,氧气供给系统连接臭氧发生器,臭氧发生器通过臭氧输送管路与布置在烟气风道内的臭氧添加混合器连接,烟气风道进气口设有烧结球团烟气风机,烟气风道出气口通过烟气管路连接脱硫塔;
[0008] 所述臭氧添加混合器包括臭氧配风环管、混合旋流叶片、配风环管进口、臭氧出风口,臭氧配风环管为圆形环管,臭氧配风环管的中心轴与烟气风道内部烟气流动方向平行, 臭氧配风环管外圆设有与臭氧输送管路连接的配风环管进口,臭氧配风环管一侧沿环向均匀分布有若干个臭氧出风口,臭氧配风环管内圆设有混合旋流叶片。
[0009] 进一步的,所述烟气风道为矩形截面烟道,在烟气风道的同一截面上具有多个呈矩阵排列的臭氧添加混合器。
[0010] 进一步的,所述烟气风道为圆形截面烟道,在烟气风道的同一截面上,以烟气风道中心为圆心,按照同心圆的形式布置至少两组臭氧添加混合器,每组臭氧添加混合器均布于同一圆周上。
[0011] 进一步的,所述氧气供给系统包括氧气供气管、氧气储气罐、减压稳压装置、氧气出气管,氧气供气管连接氧气储气罐,氧气储气罐通过减压稳压装置连接氧气出气管,氧气出气管连接臭氧发生器进气口。
[0012] 进一步的,其特征在于:所述氧气出气管设有流量调节阀、流量传感器。
[0013] 进一步的,所述臭氧发生器出气口设有臭氧浓度在线检测仪;所述烟气风道出气口设有氮氧化物浓度在线检测仪。[〇〇14]根据上述脱硝装置的烧结、球团烟气脱硝方法,包括以下步骤:
[0015] a、氧气供给系统把经过减压稳压的洁净氧气输送进入臭氧发生器,氧气供给系统通过流量传感器和流量调节阀实时控制进入臭氧发生器的氧气量;
[0016] b、在臭氧发生器内的高压高频电场内,氧气转化为臭氧,经温度、压力检测调整后通过臭氧输送管路送入臭氧添加混合器,通过臭氧浓度在线检测仪实时检测在臭氧发生器出气口的臭氧浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器的臭氧生产量;
[0017] e、臭氧由臭氧配风环管上的臭氧出风口分散进入烟气风道中,并沿着烟气风道前行,烧结、球团烟气由烧结球团烟气风机引入烟气风道,烟气在流动中遇到臭氧添加混合器的旋流叶片,形成旋流烟气,旋流烟气把进入烟道中的臭氧裹挟并打散,在这个过程中,臭氧和烟气得以充分混合接触,氧化烟气中的N0、N02、N03,形成N205,N205通过烟气管路进入脱硫塔中,通过氮氧化物浓度在线检测仪实时检测烟气风道出气口烟气中的氮氧化合物浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器的臭氧生产量;
[0018] f、N205进入脱硫塔中被水吸收形成HN03,HN03进一步与脱硫塔中的碱性脱硫剂Ca (0H)2、Mg(0H)2、NH40H反应,生成〇3(从)3)2、]\%(从)3)2、順4从)3,脱硝过程完成。[〇〇19]本发明与现有技术相比,其显著优点在于:
[0020] (1)相比选择性催化还原法和非选择性催化还原脱硝法,臭氧脱硝的反应要求温度低,适合冶金行业烧结、球团烟气的烟气脱硝;
[0021] (2)根据烧结、球团的工况环境,通过工艺设计和系统配置,把在电力、化工行业应用的臭氧脱硝法首次提出应用于冶金行业的烧结、球团烟气脱硝领域;
[0022] (3)提出了一种臭氧添加混合装置,把少量臭氧添加到大量烟气中,并使臭氧和烟气充分混合均勾;
[0023] (4)占地小,布置更加灵活,项目投资和系统维护成本低;[〇〇24] (5)利用烧结、球团厂的脱硫塔作为吸收装置,将N205完全消化吸收,减少了设备的复杂性,并有利于脱硫、脱硝的系统整合。附图说明
[0025]图1是本发明脱硝装置的结构示意图;
[0026] 图2是本发明臭氧添加混合器的主视图;
[0027] 图3是本发明臭氧添加混合器的侧视图;
[0028] 图4是本发明臭氧添加混合器在矩形截面烟气风道内的布置示意图;
[0029] 图5是本发明臭氧添加混合器在圆形截面烟气风道内的布置示意图;
[0030] 图中:卜氧气供气管,2-阀门,3-氧气储气罐,4-减压稳压装置,5-流量调节阀,6-流量传感器,7-氧气出气管,8-臭氧发生器,9-臭氧添加混合器,10-烟气风道,11-氮氧化物浓度在线检测仪,12-脱硫塔,13-臭氧浓度在线检测仪,14-臭氧输送管路,15-臭氧配风环管,16-混合旋流叶片,17-配风环管进口,18-臭氧出风口,19-烧结球团烟气风机。具体实施方式:[〇〇31]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0032]如图1所示,本发明的一种烧结、球团烟气脱硝装置,包括氧气供给系统、臭氧发生器8、臭氧添加混合器9、烟气风道10、烧结球团烟气风机19、脱硫塔12。[〇〇33]所述氧气供给系统包括氧气供气管1、氧气储气罐3、减压稳压装置4、氧气出气管 7。氧气供气管1 一端连接气源,氧气供气管1另一端连接氧气储气罐3,氧气供气管1上设有阀门2。氧气储气罐3通过减压稳压装置4连接氧气出气管7,氧气出气管7连接臭氧发生器8 进气口,并且在氧气出气管7上设有流量调节阀5、流量传感器6。一般钢铁企业都有自己的氧气生产设备和管网,所以氧气供给系统可取钢铁企业厂内氧气作为气源。
[0034] 臭氧发生器8采用高压放电式臭氧发生器,臭氧发生器8出气口通过臭氧输送管路 14与布置在烟气风道10内的臭氧添加混合器9连接,并且臭氧发生器8出气口设有臭氧浓度在线检测仪13。烟气风道10进气口设有烧结球团烟气风机19,烟气风道10出气口通过烟气管路连接脱硫塔12,并且在烟气风道10出气口设有氮氧化物浓度在线检测仪11。
[0035] 如图2和3所示,所述臭氧添加混合器9包括臭氧配风环管15、混合旋流叶片16、配风环管进口 17、臭氧出风口 18。臭氧配风环管15为圆形环管,臭氧配风环管15的中心轴与烟气风道10内部烟气流动方向平行,臭氧配风环管15外圆设有与臭氧输送管路14连接的配风环管进口 17,臭氧配风环管15—侧沿环向均匀分布有若干个臭氧出风口 18,臭氧配风环管 15内圆设有混合旋流叶片16。
[0036] 臭氧添加混合器8可以将臭氧添加进入烧结、球团烟气中,通过在烟气风道10中对臭氧添加混合器8合理的多点布置,可以使少量臭氧与大量烟气充分均匀混合。
[0037] 如图4所示,烟气风道10可以采用矩形截面烟道,在烟气风道10的同一截面上具有多个呈矩阵排列的臭氧添加混合器9。
[0038] 如图5所示,烟气风道10也可采用圆形截面烟道,在烟气风道10的同一截面上,以烟气风道10中心为圆心,按照同心圆的形式布置至少两组臭氧添加混合器9,每组臭氧添加混合器9均布于同一圆周上。
[0039] 根据上述脱硝装置的烧结、球团烟气脱硝方法,包括以下步骤:[〇〇4〇] a、氧气供给系统把经过减压稳压的洁净氧气输送进入臭氧发生器8,氧气供给系统通过流量传感器6和流量调节阀5实时控制进入臭氧发生器8的氧气量;
[0041] b、在臭氧发生器8内的高压高频电场内,氧气转化为臭氧,经温度、压力检测调整后通过臭氧输送管路7送入臭氧添加混合器8,通过臭氧浓度在线检测仪13实时检测在臭氧发生器8出气口的臭氧浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器8的臭氧生产量;[〇〇42] e、臭氧由臭氧配风环管15上的臭氧出风口 18分散进入烟气风道10中,并沿着烟气风道前行,烧结、球团烟气由烧结球团烟气风机19引入烟气风道10,烟气在流动中遇到臭氧添加混合器8的旋流叶片,形成旋流烟气,旋流烟气把进入烟道中的臭氧裹挟并打散,在这个过程中,臭氧和烟气得以充分混合接触,氧化烟气中的如、^)2、^)3,形成呢05,呢05通过烟气管路进入脱硫塔12中,通过氮氧化物浓度在线检测仪11实时检测烟气风道10出气口烟气中的氮氧化合物浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器8的臭氧生产量;[〇〇43] f、N205进入脱硫塔(12)中被水吸收形成HN03,HN03进一步与脱硫塔(12)中的碱性脱硫剂Ca(0H)2、Mg(0H)2、NH40H反应,生成0&(从)3)2、]\%(从)3)2、順4从)3,脱硝过程完成。
[0044] 步骤e 中,臭氧与NO、N02、N03 的化学反应方程式:N0+03—N02+02 ; N02+03—N03+ 02;2N02+03—N205。
[0045] 步骤f中,N205与水的化学反应方程式:N205+H20—2HN03;[〇〇46] HN03与碱性脱硫剂的化学反应方程式:Ca(0H)2+2HN03—Ca(N03)2+2H20(钙法脱硫);Mg(0H)2+2HN03—Mg(N03)2+2H20(镁法脱硫);NH40H+HN03—NH4N03+H20(氨法脱硫)。
[0047]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于:包括氧气供给系统、臭氧发生器(8)、臭 氧添加混合器(9)、烟气风道(10)、烧结球团烟气风机(19)、脱硫塔(12),氧气供给系统连接 臭氧发生器(8),臭氧发生器(8)通过臭氧输送管路(14)与布置在烟气风道(10)内的臭氧添 加混合器(9)连接,烟气风道(10)进气口设有烧结球团烟气风机(19),烟气风道(10)出气口 通过烟气管路连接脱硫塔(12);所述臭氧添加混合器(9)包括臭氧配风环管(15)、混合旋流叶片(16)、配风环管进口 (17)、臭氧出风口(18),臭氧配风环管(15)为圆形环管,臭氧配风环管(15)的中心轴与烟气 风道(10)内部烟气流动方向平行,臭氧配风环管(15)外圆设有与臭氧输送管路(14)连接的 配风环管进口(17),臭氧配风环管(15)—侧沿环向均匀分布有若干个臭氧出风口(18),臭 氧配风环管(15)内圆设有混合旋流叶片(16)。
2.根据权利要求1所述的一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于:所述烟气风道 (10)为矩形截面烟道,在烟气风道(10)的同一截面上具有多个呈矩阵排列的臭氧添加混合 器(9) 〇
3.根据权利要求1所述的一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于:所述烟气风道 (10)为圆形截面烟道,在烟气风道(10)的同一截面上,以烟气风道(10)中心为圆心,按照同 心圆的形式布置至少两组臭氧添加混合器(9),每组臭氧添加混合器(9)均布于同一圆周上。
4.根据权利要求1至3项中任意一项所述的一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于: 所述氧气供给系统包括氧气供气管(1)、氧气储气罐(3)、减压稳压装置(4)、氧气出气管(7) ,氧气供气管(1)连接氧气储气罐(3),氧气储气罐(3)通过减压稳压装置(4)连接氧气出 气管(7),氧气出气管(7)连接臭氧发生器(8)进气口。
5.根据权利要求4所述的一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于:其特征在于:所述 氧气出气管(7)设有流量调节阀(5)、流量传感器(6)。
6.根据权利要求5所述的一种烧结、球团烟气脱硝装置,其特征在于:所述臭氧发生器(8) 出气口设有臭氧浓度在线检测仪(13);所述烟气风道(10)出气口设有氮氧化物浓度在 线检测仪(11)。
7.根据权利要求6所述脱硝装置的烧结、球团烟气脱硝方法,其特征在于,包括以下步 骤:a、 氧气供给系统把经过减压稳压的洁净氧气输送进入臭氧发生器(8),氧气供给系统 通过流量传感器(6)和流量调节阀(5)实时控制进入臭氧发生器(8)的氧气量;b、 在臭氧发生器(8)内的高压高频电场内,氧气转化为臭氧,经温度、压力检测调整后 通过臭氧输送管路(7)送入臭氧添加混合器(8),通过臭氧浓度在线检测仪(13)实时检测在 臭氧发生器(8)出气口的臭氧浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器(8)的臭氧生产量;e、臭氧由臭氧配风环管(15)上的臭氧出风口(18)分散进入烟气风道(10)中,并沿着烟 气风道前行,烧结、球团烟气由烧结球团烟气风机(19)引入烟气风道(10 ),烟气在流动中遇 到臭氧添加混合器(8)的旋流叶片,形成旋流烟气,旋流烟气把进入烟道中的臭氧裹挟并打 散,在这个过程中,臭氧和烟气得以充分混合接触,氧化烟气中的NO、N02、N03,形成N205, N205通过烟气管路进入脱硫塔(12)中,通过氮氧化物浓度在线检测仪(11)实时检测烟气风 道(10)出气口烟气中的氮氧化合物浓度,并根据检测结果调整臭氧发生器(8)的臭氧生产量;f、N205进入脱硫塔(12)中被水吸收形成HN03,HN03进一步与脱硫塔(12)中的碱性脱硫 剂Ca(0H)2、Mg(0H)2、NH40H反应,生成0&(从)3)2、]\%(从)3)2、順4从)3,脱硝过程完成。
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