CN108759495B - 一种低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺 - Google Patents
一种低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺，所述系统包括一级升温装置、烟气升温换热器、二级升温装置以及脱硝装置；烧结烟气通过管路进入所述一级升温装置，该一级升温装置的烟气出口通过管路依次经由烟气升温换热器、二级升温装置与所述脱硝装置的烟气入口相连；该脱硝装置的烟气出口通过管路与所述烟气升温换热器的第二烟气入口相连。本发明所提供的该系统及工艺充分考虑并利用了烧结烟气的自身余热进行脱硝，通过升温装置补热来保证系统可靠运行，最大可能地降低了烧结烟气脱硝的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺，属于烧结烟气处理技术领域。
背景技术
钢铁产业是我国国民经济的支柱产业，也是基础性行业，但钢铁产业又属于高能耗、高污染行业。NOx是钢厂大气污染的主要污染源之一，烧结机NOx排放量约占钢铁厂总NOx排放量的50％-60％，其是钢厂NOx排放主要单元。NOx会引起酸雨和光化学烟雾污染，破坏臭氧层，严重破坏生态环境，危害到人类的健康。因此，降低钢厂NOx排放，特别是烧结厂NOx排放，势在必行。2017年6月中国环境保护部发布“关于征求《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等20项国家污染物排放标准修改单(征求意见稿)意见的函(环办大气函[2017]924号)”，要求将烧结机机头烟气中氮氧化物排放指标从现有的300mg/Nm3修改为100mg/Nm3。为达到国家要求的环保指标，烧结厂必须增设脱硝装置。
烟气脱硝技术主要包括湿法和干法烟气脱硝两类，其中，湿法烟气脱硝主要是通过吸收液的形式吸收烟气中的NOx以达到脱硝目的；干法烟气脱硝则主要包括三类：选择性催化还原(SCR)技术、非选择性催化还原(SNCR)技术以及SCR/SNCR联合脱硝技术。SCR脱硝技术由于其设备结构简单，脱硝效率高且技术最成熟而成为国内应用最为广泛的烟气脱硝技术。为降低SCR反应温度，LSCR应运而生。但是LSCR要求的反应温度，相对烧结脱硫后的烟气大约为70℃，仍较高，需要消耗大量的能源以保证脱硝反应有效进行。
目前，国内关于烧结烟气脱硝的技术研究，或未考虑此部分能源消耗问题，或考虑不充分，均造成能源浪费。因此，提供一种新型的低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺已成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种低能耗烧结烟气脱硝系统。
本发明的目的还在于提供低能耗烧结烟气脱硝工艺。本发明所提供的系统及工艺充分考虑利用烧结烟气的自身余热，降低烧结烟气脱硝能耗，在清洁烟气的同时，还降低了能耗。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种低能耗烧结烟气脱硝系统，其中，所述系统包括一级升温装置、烟气升温换热器、二级升温装置以及脱硝装置；
烧结烟气通过管路进入所述一级升温装置，该一级升温装置的烟气出口通过管路依次经由烟气升温换热器、二级升温装置与所述脱硝装置的烟气入口相连；该脱硝装置的烟气出口通过管路与所述烟气升温换热器的第二烟气入口相连。
根据本发明具体实施方案，该低能耗烧结烟气脱硝系统还包括热烟气发生装置，所述烟气升温换热器的第一烟气出口通过管路与所述热烟气发生装置的入口相连，该热烟气发生装置的热烟气出口通过管路与所述二级升温装置的第二烟气入口相连。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝系统中，所述二级升温装置的第二烟气出口通过管路与所述一级升温装置的第二烟气入口相连。
根据本发明具体实施方案，该低能耗烧结烟气脱硝系统还包括烟囱，所述烟气升温换热器的第二烟气出口通过管路与该烟囱相连。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝系统中，所述烟气升温换热器的第二烟气出口通过管路经由加压风机与该烟囱相连。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝系统中，所述脱硝装置为SCR脱硝反应装置或低温SCR脱硝反应装置。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝系统中，所述一级升温装置、烟气升温换热器、二级升温装置、脱硝装置、热烟气发生装置以及加压风机等均为本领域使用的常规设备。
其中，烟气升温换热器是流出脱硝装置的高温净化烟气与流出一级升温装置的低温烟气进行换热的装置。
二级升温装置是将温度为1000℃左右的高温烟气(如可为来自热烟气发生装置的高温烟气)以直接混入低温烟气的方式，或高温介质(如蒸汽、烟气、熔盐、导热油等工质)间接换热的加温方式来提高烟气温度至脱硝催化剂的高效工作温度区间的装置；其可以通过喷射装置将高温烟气直接混入低温烟气中，其也可以利用高温载体，通过间接换热的方式，将高温载体的热量传递给低温烟气，以提升低温烟气的温度至脱硝催化剂的高效工作温度区间。
在本发明具体实施方式中，所述热烟气发生装置可以为烟气发生炉。
另一方面，本发明还提供了一种低能耗烧结烟气脱硝工艺，所述工艺是采用上述低能耗烧结烟气脱硝系统实现的，其包括以下步骤：
对所述烧结烟气进行升温，再将升温后的烧结烟气进行脱硝处理，脱硝处理后所得高温净化烟气经换热冷却后排放至大气。
根据本发明具体实施方案，该低能耗烧结烟气脱硝工艺具体包括以下步骤：
(1)初步加热所述烧结烟气，以去除烟气中的水分；
(2)将脱硝处理后所得高温净化烟气与步骤(1)所得烧结烟气进行换热，以使该烧结烟气再次升温，再将冷却后的高温净化烟气排放至大气；
(3)进一步加热步骤(2)再次升温后所得烧结烟气；
(4)对步骤(3)进一步加热后所得烧结烟气进行脱硝处理。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，步骤(1)初步加热所述烧结烟气的目的是去除烟气中的水分，避免酸腐蚀。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，所述冷却为将脱硝处理后所得高温净化烟气的温度降低至65℃以上。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，步骤(2)中所述再次升温为将该烧结烟气温度升至150℃左右。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，所述步骤(3)包括：将部分步骤(2)再次升温后所得烧结烟气用作热风辅助燃料燃烧，得到热烟气；再利用该热烟气进一步加热另一部分再次升温后所得烧结烟气。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，所述进一步加热后被冷却的热烟气返回步骤(1)用于初步加热所述烧结烟气。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，步骤(4)中所述脱硝处理为低温SCR脱硝处理或SCR脱硝处理。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，当所述脱硝处理为低温SCR脱硝处理时，步骤(3)所述进一步加热为将再次升温后所得烧结烟气加热至260℃左右；
当所述脱硝处理为SCR脱硝处理时，步骤(3)所述进一步加热为将再次升温后所得烧结烟气加热至180-190℃。
根据本发明具体实施方案，在该低能耗烧结烟气脱硝工艺中，所述烧结烟气通常为含有酸腐蚀性气体(如SO2、NOx等)的低温湿烧结烟气，其为本领域产生的常规烟气，该烟气温度约为70℃，且含有较多的水分。
本发明所提供的低能耗烧结烟气脱硝系统及工艺充分利用烟气自身余热加热烟气降低能耗；该系统及工艺梯级利用外热源(如将热烟气发生装置产生的热烟气用于二级升温装置，降温后其仍有部分热量，可进一步作为一级升温装置的热源)，保证脱硝反应温度，从而保证脱硝效率的同时降低能耗；利用低含氧量的烧结烟气(其中，低含氧量是指烧结烟气中的含氧量低于空气中的含氧量)作为热风燃烧，稳定燃烧的同时降低了需脱硝烟气的含氧量，从而降低了氮氧化物折算值，减少了还原剂的喷射量，提高经济性。即该系统及工艺不仅保证了烧结脱硝系统高效、可靠、稳定地运行，还充分利用了烟气余热，全面利用外热源。
综上，本发明所提供的该系统及工艺充分考虑并利用了烧结烟气的自身余热进行脱硝，通过升温装置补热来保证系统可靠运行，最大可能地降低了烧结烟气脱硝的能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的低能耗烧结烟气脱硝系统的结构示意图。
主要附图标号说明：
1、一级升温装置；
2、烟气升温换热器；
3、二级升温装置；
4、脱硝装置；
5、热烟气发生装置；
6、加压风机；
7、烟囱。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种低能耗烧结烟气脱硝系统，该系统的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，所述系统包括一级升温装置1、烟气升温换热器2、二级升温装置3、脱硝装置4、热烟气发生装置5、加压风机6以及烟囱7；
该一级升温装置1设置有第一烟气入口、第二烟气入口及烟气出口；烧结烟气通过管路经由该第一烟气入口进入所述一级升温装置1，该一级升温装置1的烟气出口通过管路依次经由烟气升温换热器2(第一烟气入口及第一烟气出口)、二级升温装置3(第一烟气入口及第一烟气出口)与所述脱硝装置4的烟气入口相连；该脱硝装置4的烟气出口通过管路与所述烟气升温换热器2的第二烟气入口相连；
所述烟气升温换热器2的第一烟气出口还通过管路与所述热烟气发生装置5的入口相连，该热烟气发生装置5的热烟气出口通过管路经由二级升温装置3(第二烟气入口及第二烟气出口)与所述一级升温装置1的第二烟气入口相连；
所述烟气升温换热器2的第二烟气出口通过管路经由加压风机6与该烟囱7相连。
所述脱硝装置4为SCR脱硝反应装置或低温SCR脱硝反应装置。
实施例2
本实施例提供了一种低能耗烧结烟气脱硝工艺，其中，所述工艺是采用实施例1提供的该低能耗烧结烟气脱硝系统实现的，该工艺包括以下具体步骤：
(1)烧结烟气(如含有酸腐蚀性气体的低温湿烧结烟气)通过管路经由其第一烟气入口进入所述一级升温装置1，并在该一级升温装置1中初步加热所述烧结烟气，以去除烟气中的水分，避免酸腐蚀；
(2)将脱硝处理后所得高温净化烟气与步骤(1)所得烧结烟气在烟气升温换热器2中进行换热，以使该烧结烟气再次升温至约150℃，再将冷却后的高温净化烟气(其温度为110℃左右)经加压风机6及烟囱7排放至大气；
(3)将部分再次升温后所得烧结烟气送至热烟气发生装置5，用作热风辅助燃料燃烧，得到热烟气；再利用该热烟气在二级升温装置3中进一步加热另一部分再次升温后所得烧结烟气；再将步骤(3)中所述进一步加热后被冷却的热烟气返回步骤(1)的一级升温装置1中以用于初步加热所述烧结烟气；
当所述脱硝处理为低温SCR脱硝处理时，步骤(3)所述进一步加热为将另一部分再次升温后所得烧结烟气加热至260℃左右；
当所述脱硝处理为SCR脱硝处理时，步骤(3)所述进一步加热为将另一部分再次升温后所得烧结烟气加热至180-190℃；
(4)对步骤(3)进一步加热后所得烧结烟气在脱硝装置4中进行脱硝处理。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (7)
1.一种低能耗烧结烟气脱硝系统，其特征在于，所述系统包括一级升温装置(1)、烟气升温换热器(2)、二级升温装置(3)、热烟气发生装置(5)以及脱硝装置(4)；
烧结烟气通过管路进入所述一级升温装置(1)，该一级升温装置(1)的烟气出口通过管路依次经由烟气升温换热器(2)、二级升温装置(3)与所述脱硝装置(4)的烟气入口相连；该脱硝装置(4)的烟气出口通过管路与所述烟气升温换热器(2)的第二烟气入口相连；
所述烟气升温换热器(2)的第一烟气出口通过管路与所述热烟气发生装置(5)的入口相连，该热烟气发生装置(5)的热烟气出口通过管路与所述二级升温装置(3)的第二烟气入口相连；
所述二级升温装置(3)的第二烟气出口通过管路与所述一级升温装置(1)的第二烟气入口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括烟囱(7)，所述烟气升温换热器(2)的第二烟气出口通过管路与该烟囱(7)相连。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述烟气升温换热器(2)的第二烟气出口通过管路经由加压风机(6)与该烟囱(7)相连。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述脱硝装置(4)为SCR脱硝反应装置或低温SCR脱硝反应装置。
5.一种低能耗烧结烟气脱硝工艺，所述工艺是采用权利要求1-4任一项所述的低能耗烧结烟气脱硝系统实现的，其包括以下步骤：
对所述烧结烟气进行升温，再将升温后的烧结烟气进行脱硝处理，脱硝处理后所得高温净化烟气经换热冷却后排放至大气；
所述工艺具体包括以下步骤：
(1)初步加热所述烧结烟气，以去除烟气中的水分；
(2)将脱硝处理后所得高温净化烟气与步骤(1)所得烧结烟气进行换热，以使该烧结烟气再次升温，再将冷却后的高温净化烟气排放至大气；
(3)进一步加热步骤(2)再次升温后所得烧结烟气，将部分步骤(2)再次升温后所得烧结烟气用作热风辅助燃料燃烧，得到热烟气；再利用该热烟气进一步加热另一部分再次升温后所得烧结烟气，所述进一步加热后被冷却的热烟气返回步骤(1)用于初步加热所述烧结烟气；
(4)对步骤(3)进一步加热后所得烧结烟气进行脱硝处理。
6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，
所述冷却为将脱硝处理后所得高温净化烟气的温度降低至65℃以上。
7.根据权利要求5或6所述的工艺，其特征在于，步骤(4)中所述脱硝处理为低温SCR脱硝处理或SCR脱硝处理。
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