CN106524771B - 一种烧结烟气脱硝的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种烧结烟气脱硝的工艺方法，特别适用于钢铁行业铁矿烧结的烟气处理。该方法可以作为已有烧结脱硫工艺的企业配套建设，也可选择成熟的烧结烟气脱硫工艺一起新建。将烧结脱硫后尾气进行脱湿后用于环冷机、带式冷却机或竖罐式烧结矿冷却装置中高温段烧结矿换热，换热尾气经过除尘后温度保持在300℃以上，采用选择性催化还原(SCR)对尾气进行脱硝，烟气中NOx脱出率在85％以上，脱硝后的尾气温度大于250℃，可用于余热发电或烧结机热风烧结、点火助燃和预热烧结矿。该工艺方法具有处理能力大，适用性强，充分利用烧结矿显热，运行成本低等优点。

Description

一种烧结烟气脱硝的工艺方法
技术领域
本发明涉及铁矿烧结工序脱硫尾气的处理，特别适用于一种烧结烟气脱硝的处理工艺方法。
背景技术
我国钢铁生产以高炉-转炉长流程为主，烧结矿约占高炉炉料的70％～75％，烧结工序粉尘排放和SO2排放约占我国工业粉尘和SO2排放的5％和3％，同时烧结工序还排出大量的NOx、HF、HCl、重金属和二噁英等有害物质，成为大气污染的主要污染源。目前烧结烟气脱硫在技术上已经成熟，方法也有多种，国内建成投运烧结脱硫设施约有650台套。而在烧结烟气脱硝的建设方面进展不大，我国有报道的烧结脱硝装置不到10台，其中公认脱除效果比较好的有活性炭法，活性炭技术能够同时脱除SOx、NOx以及二噁英和其他有害挥发物，但该工艺的投资大、运行成本高，难以普及。其他在电力行业成熟应用的选择性催化还原(SCR)脱硝法，脱硝技术由于烧结尾气的温度低而无法实现，如果将尾气加热到催化反应所需温度消耗的能量巨大，也会造成运行成本高升。
在烧结过程余热利用方面，一方面烧结工序能耗仅次于高炉炼铁，约占钢铁企业总能耗的15％，另一方面烧结工序的余热利用比例非常低，只有35％～45％，每吨烧结矿约有0.9GJ的热能没有利用。在利用方式上主要有利用烧结余热进行热风烧结、点火助燃、预热烧结矿和余热发电。降低烧结漏风率，提高烧结矿显热利用效率，利用烧结矿本身具有的显热作为加热烧结脱硫尾气至选择性催化还原(SCR)脱硝反应所需温度热源，从能量来源的角度有足够的保证。
发明内容
基于烧结矿显热利用率低、烧结尾气脱硫装置已基本普及，脱硝无经济可行技术的现状，本发明提出了利用高温烧结矿的显热，将烧结脱硫尾气进行除湿后用于高温烧结矿换热，换热后尾气温度达到400℃以上后经除尘灰后通过选择性催化还原(SCR)脱硝的工艺方法，脱硝后的尾气在320℃以上可用于发电或烧结机热风烧结、点火助燃和预热烧结矿。经过脱硫尾气换热后的烧结矿温度在250℃左右，再通入空气冷却至100℃以下，送至高炉使用。
本发明的具体技术方案如下：一种烧结烟气脱硝的工艺方法，包括如下步骤：
(1)将烧结脱硫尾气通过引风机引入烟气除湿装置内，进行除湿，去除脱硫尾气中的水蒸气。
步骤(1)所述的除湿工序根据温度的不同，采用CaCl2、LiCl、LiBr、生石灰或其他耐高温除湿效果好的除湿剂中的一种或几种组合进行除湿。也结合运行经济性，可将脱硫尾气降低一定温度后采取低温除湿剂进行除湿。
步骤(1)中采用生石灰吸附脱硫蒸汽中的水蒸气时，消化的生石灰可用于烧结烟气湿法脱硫。
步骤(1)除湿后的尾气可先通过换热系统进行换热，换热后的尾气温度可增加50～150℃。
(2)除湿后的脱硫尾气与高温烧结矿进行换热，并配合烧结机减少漏风率、防止烧结矿冷却设备低温段冷风串流等措施，保证除湿后的脱硫尾气与烧结矿换热后温度在320℃以上。
步骤(2)所采用的换热方式可以根据烧结机已有的不同烧结矿冷却方式配合，适用于烧结矿的环冷机冷却、带式冷却机冷却或竖罐式冷却。
步骤(3)脱硫尾气换热后进行电除尘或用其他高温方式除尘，保证热尾气含尘量低于选择性催化还原(SCR)脱硝所要求浓度。
步骤(4)高温除尘后的脱硫尾气进行选择性催化还原(SCR)脱硝。
步骤(4)选择性催化还原脱硝，可以直接选用现有成熟的选择性催化还原脱硝模式，也可针对烧结脱硫尾气NOx含量特点开发专用低温催化剂。
所述的选择性催化还原(SCR)脱硝采用的催化剂可以采用V2O5-WO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2、V2O5/TiO2或其他可适用于烧结脱硫尾气NOx含量特点的低温催化剂。
步骤(4)采用的还原剂宜选择蒸氨水，通过蒸发器或其他方式获得高于或等于除尘脱硫尾气的温度。
步骤(5)根据不同的生产具体情况，可将脱硝后尾气并入已建成烧结余热锅炉高温烟气系统加热，蒸汽并入蒸汽管网或直接发电；或用于烧结机热风烧结、点火助燃、预热烧结矿。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、该工艺充分利用了烧结矿的显热资源，大幅度降低运行成本实现经济脱硝的目的。2、工艺流程中的各处理单元可模块化设计，各个模块都有成熟的工业实施案例，技术上有保证。3、该工艺方法适用性强，可针对不同的烧结机设备配置，既可以用于已建成烧结脱硫企业也可在新建企业同时建设脱硫脱硝装置；既适用于环冷机和带式冷却机的烧结矿冷却方式，也适用于新型竖罐式烧结矿冷却方式。4、脱硝后尾气余热资源充分利用，脱硝后尾气可接入已有的烟气余热锅炉系统，也可用于烧结机自身进行热风烧结、点火助燃或预热烧结矿。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明烧结烟气脱硝工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例一
120～130℃的烧结烟气经湿法脱硫后从脱硫塔排出，尾气温度在55～60℃，含水量75mg/m3，含湿量较高的蒸汽经过塑料材质内盛装的溴化锂、氯化锂盐溶液进行除湿，除湿后烟气的相对湿度在20％～30％；
除湿过程中，除湿溶液吸收尾气中的水分，自身浓度降低，使用120～130℃的烧结烟气管道余热对除湿溶液进行浓缩再生；
除湿后的脱硫尾气首先通过管道换热器与烧结烟气与烧结矿换热，换热后尾气温度在100℃左右；
换热尾气通过烧结环冷机烧结矿高温段风机鼓入进行换热，尾气换热后烧结矿使用自然风冷却，在环冷机内增设隔墙，防止脱硫尾气与低温段冷风混合；
换热后的脱硫尾气温度在320℃以上，通过电除尘器进行除尘使烟气含尘浓度达到选择性催化还原脱硝的要求；
在内设催化剂的脱硝装置内通入氨蒸汽进行还原脱硝，烟气中NOx脱出率在85％以上，选择性催化还原脱硝反应方程式如下：
Figure BDA0000799642170000041
Figure BDA0000799642170000042
上述两个反应是放热反应，但烟气中NOx含量较低，因此经过脱硝装置后的烟气温度前后变化不大；
脱硝后烟气直接接入已有高温烟气锅炉进行换热获得高温蒸汽直接发电或并入企业内蒸汽管网使用。
实施例二
120～130℃的烧结烟气经干法脱硫后从除尘布袋排出，尾气温度在90℃左右，相对湿度在40％左右；
脱硫尾气通过无水CaCl2除湿装置进一步除湿，使其相对湿度在20％以下；
CaCl2吸湿后放热，除湿后尾气温度仍然保持在90℃左右，吸湿后CaCl2通过余热锅炉换热后的尾气进行脱水再生；
换热尾气通过带式冷却机高温段风机鼓入与烧结矿换热，低温段烧结矿使用自然风冷却，在带式冷却机内增设隔墙，防止脱硫尾气与低温段冷风混合；
换热后的脱硫尾气温度在320℃以上，通过电除尘器进行除尘使烟气含尘浓度达到选择性催化还原脱硝的要求；
在内设催化剂的脱硝装置内通入氨蒸汽进行还原脱硝，烟气中NOx脱出率在85％以上，选择性催化还原脱硝反应方程式如下：
Figure BDA0000799642170000051
Figure BDA0000799642170000052
上述两个反应是放热反应，但烟气中NOx含量较低，因此经过脱硝装置后的烟气温度前后变化不大；
脱硝后烟气用于烧结机热风烧结、点火助燃和预热烧结矿。
实施例三
120～130℃的烧结烟气经干法脱硫后从除尘布袋排出，尾气温度在90℃左右，相对湿度在40％左右；
换热尾气通过竖罐式烧结矿冷却装置与烧结矿换热，换热后的脱硫尾气温度在320℃以上，将冷风切入竖罐中继续冷却烧结矿至100℃以下，排出烧结矿，送至高炉冶炼。
换热后尾气通过电除尘器进行除尘使烟气含尘浓度达到选择性催化还原脱硝的要求；
在内设催化剂的脱硝装置内通入氨蒸汽进行还原脱硝，烟气中NOx脱出率在85％以上，选择性催化还原脱硝反应方程式如下：
Figure BDA0000799642170000061
Figure BDA0000799642170000062
上述两个反应是放热反应，但烟气中NOx含量较低，因此经过脱硝装置后的烟气温度前后变化不大；
脱硝后烟气直接接入已有高温烟气锅炉进行换热获得高温蒸汽直接发电或并入企业内蒸汽管网使用。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本工艺方法的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本工艺方法进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本工艺方法的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本工艺方法技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本工艺方法的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种烧结烟气脱硝的工艺方法，其特征在于，包括湿法脱硫后的烧结脱硫尾气除湿，采用烧结脱硫尾气管道余热对除湿所用的除湿溶液进行浓缩再生，除湿后的烧结脱硫尾气与高温段烧结矿换热，温度达到320℃以上，换热后尾气除尘，除尘后尾气采用选择性催化还原方法进行脱硝的步骤；
采用生石灰吸附湿法脱硫后的烧结脱硫尾气中的水蒸气，消化的生石灰用于烧结烟气湿法脱硫；
除湿后的脱硫尾气与高温段烧结矿换热，配合烧结机减少漏风率、防止烧结矿冷却设备低温段冷风串流措施，保证除湿后的脱硫尾气与烧结矿换热后温度在320℃以上；
所述工艺方法还包括脱硝尾气余热再利用的步骤；脱硝尾气余热再利用包括将脱硝后尾气并入已建成烧结余热锅炉高温烟气系统加热，蒸汽并入蒸汽管网或直接发电；或用于烧结机热风烧结、点火助燃或预热烧结矿。
2.如权利要求1所述的烧结烟气脱硝的工艺方法，其特征在于，除湿后的尾气先通过换热系统进行换热，使换热后的尾气温度增加50～150℃。
3.如权利要求1所述的烧结烟气脱硝的工艺方法，其特征在于，换热方式根据烧结机已有的不同烧结矿冷却方式配合，包括环冷机冷却、带式冷却机冷却或竖罐式冷却。
4.如权利要求1所述的烧结烟气脱硝的工艺方法，其特征在于，换热后尾气除尘，包括电除尘，保证热尾气含尘量低于选择性催化还原脱硝所要求浓度。
5.如权利要求1或4所述的烧结烟气脱硝的工艺方法，其特征在于，选择性催化还原脱硝，直接选用现有成熟的选择性催化还原脱硝模式，或针对烧结脱硫尾气NOx含量特点选择低温催化剂；所采用的低温催化剂是V2O5-WO3/TiO2、V2O5-MoO3/TiO2或V2O5/TiO2；
所采用的还原剂是蒸氨水，高于或等于除尘脱硫尾气的温度。
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