CN109432936A - 烧结烟气处理方法及处理系统 - Google Patents

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CN109432936A CN201811478314.7A CN201811478314A CN109432936A CN 109432936 A CN109432936 A CN 109432936A CN 201811478314 A CN201811478314 A CN 201811478314A CN 109432936 A CN109432936 A CN 109432936A
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徐超
张立宏
罗海兵
陶惠祥
胡鑫
刘升
秦峰
潘响明
施飞
罗小东
李峰
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation

Abstract

本发明提供了一种烧结烟气处理方法及处理系统,涉及工业废气治理领域。本发明烧结烟气处理方法包括以下步骤:待处理的烧结烟气经第一换热单元降温后进入脱硫装置中进行脱硫,经过除尘和冷却后的烟气依次进入第二换热单元和第三换热单元中进行升温换热,其中,第二换热单元的高温热源来自第一换热单元的热媒介;出第三换热单元的烟气经加热装置加热后进入脱硝装置中进行脱硝,得到净化后的烟气,净化后的烟气经第三换热单元与经过第二换热单元初步升温的低温烟气进行换热,然后达标排放。该方法极大降低了烧结烟气处理过程中的能源消耗和资源消耗,降低了处理过程中烟气的水分含量,能够缓解烧结烟气处理过程中设备易腐蚀,避免“白烟”现象的发生。

Description

烧结烟气处理方法及处理系统
技术领域
本发明涉及工业废气治理领域,尤其是涉及一种烧结烟气处理方法及处理系统。
背景技术
在工业生产中,特别是化工厂、钢铁厂、制药厂和炼油厂的工作过程中会产生大量的废气,这些废气如果不加以治理会引发酸雨、全球变暖、雾霾等现象,严重污染环境,危害人体健康。
烧结烟气是废气的一种,主要污染成分为SO2、氮氧化物(NOX)和粉尘。烧结烟气排放量大、初始烟气温度低,目前国内烧结机普遍采用湿法脱硫+湿式电除尘器,未设置脱硝装置。该工艺路线二氧化硫和粉尘颗粒易达标,但需设置脱硝系统,且烟囱出口易冒“白烟”。
现烧结脱硝技术主要有活性炭吸附脱硝、SCR脱硝和臭氧氧化法脱硝。活性炭和臭氧氧化法在NOX初始浓度高的情况下难以满足超低排放要求,且运行成本过高。SCR法脱硝效率高、技术成熟,但能耗较大。
目前关于湿法脱硫、消白工艺方法有电加热升温法、燃烧清洁燃料升温法、回转式烟气换热法等。直接升温法通常需要额外的能耗,而GGH换热法由于饱和湿烟气含水量高、温度低,易出现腐蚀问题。
因此,有必要寻找一种新的适用于烧结烟气湿法脱硫的消白、脱硝工艺方法。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种烧结烟气处理方法,该方法能耗低,资源消耗低,降低了处理过程中烟气的水分含量,能够缓解烧结烟气处理过程中设备易腐蚀,避免“白烟”现象的发生,能够解决上述问题中的至少一项。
本发明的第二个目的在于提供一种烧结烟气处理系统,该系统能耗低,能够降低烟气对设备的腐蚀和“白烟”现象的发生,同时还能够利用烟气余热为厂区提供热水。
为了解决上述技术问题,特采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种烧结烟气处理方法,包括以下步骤:
待处理的烧结烟气经第一换热单元降温后进入脱硫装置中进行脱硫,经过除尘和冷却后的烟气依次进入第二换热单元和第三换热单元中进行升温换热,其中,第二换热单元的高温热源来自第一换热单元的热媒介;
出第三换热单元的烟气经加热装置加热后进入脱硝装置中进行脱硝,得到净化后的烟气,净化后的烟气经第三换热单元与经过第二换热单元初步升温的低温烟气进行换热,然后达标排放。
作为进一步技术方案,所述待处理的烧结烟气温度为120~160℃,优选为130℃;
作为进一步技术方案,所述第一换热单元的冷源来自第二换热单元的冷媒介,第一换热单元的冷媒介对待处理的烧结烟气吸热,将热量传递至第二换热单元;
优选地,所述第一换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第一换热单元将待处理的烧结烟气的温度降低至90~120℃,优选为110℃。
作为进一步技术方案,所述脱硫装置为湿法脱硫塔和/或干法脱硫塔,优选为湿法脱硫塔;
作为进一步技术方案,所述除尘采用包括过滤除尘器、机械除尘器和湿式电除尘器中的至少一种进行除尘,优选为采用湿式电除尘器进行除尘;
优选地,所述除尘后的烟气温度为50~55℃,优选为52℃;
作为进一步技术方案,所述冷却后的烟气温度降低至45~49℃,优选为48℃。
作为进一步技术方案,所述第二换热单元的热媒介对冷却后的烟气放热,将第二换热单元热媒介的热量传递给冷却后的烟气;
优选地,所述第二换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第二换热单元将烟气的温度升高至70~85℃,优选为78℃。
作为进一步技术方案,所述第三换热单元的蓄热元件对净化后的烟气吸热,对从第二换热单元出来的烟气放热,将净化后的烟气的热量通过蓄热元件传递给从第二换热单元出来的烟气;
优选地,所述第三换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为回转式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第三换热单元将冷却后的烟气的温度进一步升高至150~250℃,优选为230℃;
优选地,所述第三换热单元将净化后的烟气的温度降低至100~110℃,优选为106℃。
作为进一步技术方案,所述加热装置包括燃烧器、电阻加热装置和电磁加热装置中的至少一种,优选为燃烧器;
优选地,所述加热装置将烟气的温度升高至180~290℃,优选为260℃;
作为进一步技术方案,所述脱硝装置为SCR脱硝反应器。
作为进一步技术方案,所述加热装置与SCR脱硝反应器之间还包括空气预热器、喷氨格栅和静态混合器;
所述加热装置、喷氨格栅、静态混合器与SCR脱硝反应器依次相连通;
所述空气预热器与喷氨格栅相连通,外接空气和氨气管道。
第二方面,本发明提供了一种烧结烟气处理系统,包括第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置、脱硝装置和烟囱;
所述第一换热单元有进气端,所述进气端与待处理的烧结烟气管道相连通;
所述第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置和脱硝装置依次相连通;
所述第一换热单元的媒介管道与第二换热单元的媒介管道相连通,形成循环;
所述脱硝反应器的出气口与第三换热单元相连通,第三换热单元与烟囱相连通。
作为进一步技术方案,所述第一换热单元和第二换热单元各自独立地为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第一换热单元的媒介管道还与其他换热单元相连通,用于加热水;
作为进一步技术方案,所述换热第三单元为回转式烟气-烟气换热器。
作为进一步技术方案,所述冷却装置为氟塑料换热器;
优选地,所述冷却装置的冷源包括井水、湖水、河水和海水中的至少一种;
优选地,所述冷却装置冷凝烟气得到烟气冷凝水,所述烟气冷凝水作为脱硫装置的补用水;
作为进一步技术方案,所述管式烟气-烟气换热器为氟塑料换热器。
与现有技术相比,本发明提供的烧结烟气处理方法及处理系统具有如下有益效果:
本发明提供的烧结烟气处理方法,首先对待处理的烧结烟气进行换热降温,控制温度在最佳的脱硫温度,提高对SO2的去除率,避免SO2对管道的腐蚀,降低了湿法脱硫的蒸发水耗;然后对烟气进行除尘和冷却,去除烟气中的粉尘和降低烟气的湿度,避免水蒸气对管道的腐蚀和“白烟”现象的发生;随后对烟气进行换热,通过第一换热单元和第二换热单元将烧结烟气的热量传递给冷却后的烟气,第三换单元利用净化后的烟气对烟气进行加热,一方面充分利用了待处理烧结烟气和净化后烟气的热量,降低了后续处理过程中对烟气升温的能源消耗,另一方面实现了对待处理烧结烟气和净化后烟气的降温,有利于脱硫操作的进行和避免“白烟”现象的发生;最后,通过加热装置将烟气的温度加热至脱硝处理的最佳温度,提高了对烟气中NOX的去除率。经过本发明的烧结烟气处理方法处理过的烟气中,NOX的含量低于50mg/Nm3,脱硝率在90%以上,SO2的含量低于30mg/Nm3,粉尘浓度低于10mg/Nm3
本发明提供的烧结烟气处理系统,该系统对设备腐蚀性低,充分利用了烟气的余热,降低了处理过程中能源的消耗,能够减少“白烟”现象的发生,同时还能够利用烟气余热加热水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的烧结烟气处理系统的流程图。
图标:1-管式烟气-烟气换热器吸热端;2-湿法脱硫塔;3-湿式电除尘器;4-冷凝器;5-管式烟气-烟气换热器再热端;6-回转式烟气-烟气换热器;7-烟道燃烧系统;8-喷氨格栅;9-静态混合器;10-脱硝反应器;11-烟囱;12-管式烟气-烟气换热器循环泵;13-换热器;14-循环泵。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施方式和实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面,本发明提供了一种烧结烟气处理方法,包括以下步骤:
待处理的烧结烟气经第一换热单元降温后进入脱硫装置中进行脱硫,经过除尘和冷却后的烟气依次进入第二换热单元和第三换热单元中进行升温换热,其中,第二换热单元的高温热源来自第一换热单元的热媒介。
出第三换热单元的烟气经加热装置加热后进入脱硝装置中进行脱硝,得到净化后的烟气,净化后的烟气经第三换热单元与经过第二换热单元初步升温的低温烟气进行换热,然后达标排放。
烧结烟气是废气的一种,主要来源于铁矿石和煤粉等固体燃料的燃烧,其主要污染成分为SO2、氮氧化物(NOX)和粉尘。这些烧结烟气需要经过脱硫、除尘和脱硝过程,去除烟气中的污染成分才能被排放到大气中。
烟气脱硫指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO3),在本发明中主要为去除烧结烟气中的SO2。烟气中的SO2气体实质上是酸性的,可以通过与适当的碱性物质反应进行去除。烟气脱硫技术主要为湿法烟气脱硫技术和干法烟气脱硫技术,二者皆能有效的去除烟道气中的SO2气体。
烟气除尘是将烟气中的固体颗粒物从烟气中分离出来,除去或降低烟气中的颗粒物含量,通常采用除尘器来对固体颗粒物进行去除。除尘器种类繁多,按除尘原理可分为机械除尘器、湿式除尘器、过滤除尘器、电除尘器、湿式电除尘器和声波除尘器。在本发明中优选采用湿式电除尘器对烧结烟气中的固体颗粒物进行去除。
烟气脱硝是将氮氧化物(NOX)还原成N2,从而脱除烟气中的NOX气体。脱硝技术可分为选择性催化还原技术(SCR脱硝技术)、臭氧氧化脱硝技术和选择性非催化还原脱硝法(SNCR脱硝技术)。三者均能有效实现对NOX的去除。在本发明中优选采用干法烟气脱硝技术中的选择性催化还原脱硝法(SCR脱硝法),即将烟气与氨气和氧气混合,加热后在催化剂表面发生还原反应,生成N2。本方法选择的催化剂为SCR脱硝法中常用的催化剂,例如可以是Fe2O3、CuO、Mg2O等。
在本发明中,采用换热单元对烟气的热量进行回收利用,降低烧结烟气处理过程的能源消耗。首先,通过第一换热单元和第二换热单元将烧结烟气的热量传递给冷却后的烟气,将待处理的烧结烟气的温度降低至最佳脱硫温度,有利于提高对SO2的去除,同时也有效利用了烧结烟气的热量,降低了后续处理过程中对烟气升温的能源消耗;其次,通过第三换单元利用净化后的烟气对烟气进行加热,充分利用了净化后烟气的热量,降低了烟气处理过程中的能源消耗,也实现了对净化后烟气的降温,避免“白烟”现象的发生。
在本发明中,烟气的温度一般较高,约130℃。首先对待处理的烧结烟气进行换热降温,控制温度在最佳的脱硫温度,提高对SO2的去除率,避免SO2对管道的腐蚀,降低了脱硫过程中蒸发水耗;然后对烟气进行除尘和冷却,去除烟气中的粉尘和降低烟气的湿度,避免水蒸气对管道的腐蚀和“白烟”现象的发生;随后对烟气进行换热,通过第一换热单元和第二换热单元将烧结烟气的热量传递给冷却后的烟气,第三换单元利用净化后的烟气对烟气进行加热,一方面充分利用了待处理烧结烟气和净化后烟气的热量,降低了后续处理过程中对烟气升温的能源消耗,另一方面实现了对待处理烧结烟气和净化后烟气的降温,有利于脱硫操作的进行和避免“白烟”现象的发生;最后,通过加热装置将烟气的温度加热至脱硝处理的最佳温度,提高了对烟气中NOX的去除率。本发明的烧结烟气处理方法,脱硫、除尘、除湿、脱硝、消白一体化,排出的烟为干烟气,烟气中NOX的含量低于50mg/Nm3,脱硝率在90%以上,SO2的含量低于30mg/Nm3,粉尘浓度低于10mg/Nm3
在一种优选地实施方式中,待处理的烧结烟气的温度为120~160℃,优选为130℃,典型但非限制性的待处理的烧结烟气温度为120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃或160℃。
在本发明中,烧结烟气主要来自钢铁企业,温度较高,约在130℃左右,含有多中有害气体。
在一种优选地实施方式中,第一换热单元的冷源来自第二换热单元的冷媒介,第一换热单元的冷媒介对待处理的烧结烟气吸热,将热量传递至第二换热单元。
在本发明中,第二换热单元的冷媒介从第二换热单元流出,作为第一换热单元的冷源对待处理的烧结烟气进行降温,吸收烧结烟气的热量,然后携带热量回流至第二换热单元。
优选地,所述第一换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器。
换热单元是用来使热量从热流体传递到冷流体的一种换热器。在本发明中,利用换热单元对不同阶段烟气的温度进行调控。
回旋式烟气-烟气换热器(GGH),通过利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热,使排烟温度达到露点以上,能够减轻烟气对烟道的腐蚀,提高污染物的扩散度,同时降低进入吸收装置的烟气温度,降低设备内对防腐的工艺要求,具有投入成本低,易清洗等优点,但是存在着一定的烟气泄露问题。
管式烟气-烟气换热器(MGGH)是一种以水为热媒体的烟气余热利用烟气-烟气换热装置,解决了上述GGH换热器在进行烟气换热过程中烟气泄露的问题,但投入较多。在本发明中,为了提高对烟气中有害气体的回收,第一换热单元和第二换热单元采用管式烟气-烟气换热器。
优选地,所述第一换热单元将待处理的烧结烟气的温度降低至90~120℃,优选为110℃,第一换热单元将待处理的烧结烟气的温度典型但非限制性的降低至90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃或120℃。
在本发明中,待处理的烧结烟气的温度较高,需要将烧结烟气的温度降低至90~120℃,在此温度下有利于脱硫反应的进行,能够实现SO2的高效去除,节约脱硫塔蒸发水耗30%,降低了脱硫装置出口处烟气蒸汽比例2个百分点。
在一种优选地实施方式中,脱硫装置为湿法脱硫塔和/或干法脱硫塔,优选为湿法脱硫塔。
烧结烟气换热降温之后是脱硫。在本发明中采用脱硫装置对烧结烟气中的SO2进行去除。按吸收剂和脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态可将脱硫装置分为湿法脱硫装置和干法脱硫装置。干法脱硫装置的脱硫吸收和产物处理均在干燥状态下进行,具有无污水废酸排出、设备腐蚀度较轻、二次污染少等优点,但存在脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大等问题。湿法脱硫装置是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物,具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点,在本发明中,采用湿法脱硫塔实现SO2气体的高效去除。
在一种优选地实施方式中,除尘采用包括过滤除尘器、机械除尘器和湿式电除尘器中的至少一种进行除尘,优选为采用湿式电除尘器进行除尘。
脱硫之后是除尘。烧结烟气中含有较多的细小的固体颗粒状物质,在本发明中,采用除尘装置对这些细小的固体颗粒状物质进行去除。本发明对除尘装置不做过多的限制,除尘装置包括过滤除尘器、机械除尘器和湿式电除尘器中的至少一种,或者本领域技术人员熟知的与上述作用类似的除尘装置。
在本发明中,经过脱硫的烧结烟气的湿度较大,采用湿式电除尘器能够更好的实现对烟气的除尘。
优选地,所述除尘后的烟气温度为50~55℃,优选为52℃,典型但非限制性的除尘后的烟气温度为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃或55℃。
在本发明中,经过脱硫和除尘后,烧结烟气的一部分热量被水带走,温度降低至50~55℃。
在一种优选地实施方式中,冷却后的烟气温度降低至45~49℃,优选为48℃,典型但非限制性的冷却后的烟气温度为45℃、46℃、47℃、48℃、或49℃。
除尘之后是冷却。在本发明中,经过脱硫除尘的烧结烟气含有大量的水分,排出烟气的水分含量越高,越容易导致“白烟”现象的发生。将烧结烟气进行冷却和除湿,有利于避免“白烟”现象的发生。
在一种优选地实施方式中,第二换热单元的热媒介对冷却后的烟气放热,将第二换热单元热媒介的热量传递给冷却后的烟气。
冷却之后是换热升温。在本发明中,第一换热单元的热媒介从第一换热单元流出,作为第二换热单元的热源对冷却后的烟气进行升温,对烟气放出热量,然后回流至第一换热单元。
优选地,所述第二换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器。
在本发明中,第二换热单元选择管式烟气-烟气换热器,能够更好地与第一换热单元进行热交换,实现对冷却烟气的升温。
优选地,所述第二换热单元将烟气的温度升高至70~85℃,优选为78℃,典型但非限制性的第二换热单元将烟气的温度升高至70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃或85℃。
在本发明中,通过对第一换热单元和第二换热单元进行优化和调整,能够将烟气的温度升高至70~85℃,节约烟气升温所需15%的能耗。
在一种优选地实施方式中,第三换热单元的蓄热元件对净化后的烟气吸热,对从第二换热单元出来的烟气放热,将净化后的烟气的热量通过蓄热元件传递给从第二换热单元出来的烟气。
在本发明中,第三换热单元的蓄热元件,从净化后的烟气吸热后作为从第二换热单元出来的烟气的热源,进行放热后,又作为净化后的烟气的冷源,对其进行吸热,从而实现对从第二换热单元出来的烟气的进一步升温和净化后的烟气的降温。降低烟气升温能耗的同时,也能够避免“白烟”现象的发生。
优选地,所述第三换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为回转式烟气-烟气换热器。
在本发明中,通过选择回转式烟气-烟气换热器作为第三换热单元能够有效的实现从第二换热单元出来的烟气和净化后的烟气的换热。
优选地,所述第三换热单元将冷却后的烟气的温度进一步升高至150~250℃,优选为230℃,典型但非限制性的冷却后的烟气的温度进一步升高至150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃。
在本发明中,通过对第三换热单元进行优化和调整,能够将烟气的温度进一步升高至150~250℃,节约脱硝升温所需71.1%的能耗。
优选地,所述第三换热单元将净化后的烟气的温度降低至100~110℃,优选为106℃,典型但非限制性的净化后的烟气的温度降低至100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃。
在本发明中,将净化后的烟气的温度降低至100~110℃,此时烟气中含有11%的水蒸气,远高于“白烟”出现的温度(48℃),避免了“白烟”的产生,也对净化后的烟气的热量进行回收和再利用。
在一种优选地实施方式中,加热装置包括燃烧器、电阻加热装置和电磁加热装置中的至少一种,优选为燃烧器。
在本发明中,采用加热装置对从第二换热单元出来的烟气进行进一步的加热。需要说明的是,本发明对加热装置不做过多的限制,加热装置包括燃烧器、电阻加热装置和电磁加热装置中的至少一种,或者本领域技术人员熟知的与上述作用类似的其他加热装置。
优选地,所述加热装置将烟气的温度升高至180~290℃,优选为260℃。
在本发明中,SCR脱硝反应的催化剂使用温度为180~290℃,因此需要将烟气的温度升高至180~290℃,在此温度下有利于脱硝反应的进行,能够实现NOX的高效去除。
在一种优选地实施方式中,脱硝装置为SCR脱硝反应器。
在本发明中,采用脱硝效率高、技术成熟SCR法脱硝法去除烟气中的NOX,能够有效的实现烟气脱硝,降低烟气中NOX的含量。
在一种优选地实施方式中,加热装置与SCR脱硝反应器之间还包括空气预热器、喷氨格栅和静态混合器;
所述加热装置、喷氨格栅、静态混合器与SCR脱硝反应器依次相连通;
所述空气预热器与喷氨格栅相连通,外接空气和氨气管道。
在本发明中,采用SCR脱硝反应器对烧结烟气进行脱硝。空气和氨气经过空气预热器进行预热,温度达到250~270℃后,从喷氨格栅中进入烧结烟气处理系统,然后与经加热装置加热后的烟气相遇,三者的混合气体通过静态混合器混合均匀后进入SCR脱硝反应器进行脱硝反应。
在一种优选地实施方式中,本发明烧结烟气处理方法如图1所示包括:
将约130℃烧结原烟气经过管式烟气-烟气换热器吸热端1温度降低至100℃,再进入湿法脱硫塔2脱除SO2;再经湿式电除尘器3脱除粉尘颗粒;湿式电除尘器出口约52℃饱和湿烟气经过冷凝器4冷却除湿,并进一步除尘;冷凝器出口约48℃饱和湿烟气先经管式烟气-烟气换热器再热端5升温至约78℃,再经过回旋式烟气-烟气换热器6升温到约230℃,再通过燃烧系统7升温加热到约260℃,进入SCR脱硝反应器10,在催化剂作用下,氨与烟气中的NOX反应生成N2;SCR反应器出来的净烟气经回旋式烟气-烟气换热器6与冷凝器出口未脱硝的烟气换热,净烟气温度降低至100~110℃;最后从烟囱达标排放。氨气/空气混合气体送入喷氨格栅8,通过静态混合器9混合均匀,再进入SCR脱硝反应器脱硝。约80℃热媒介水经过管式烟气-烟气换热器吸热端1升温至约106℃,大部分热媒介水进入管式烟气-烟气换热器再热端5加热烟气,小部分进入换热器13间接加热厂区工业水,将工业水加热到约90℃供厂区使用。
第二方面,本发明提供了一种烧结烟气处理系统,包括第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置、脱硝装置和烟囱;
所述第一换热单元有进气端,所述进气端与待处理的烧结烟气管道相连通;
所述第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置和脱硝装置依次相连通;
所述第一换热单元的媒介管道与第二换热单元的媒介管道相连通,形成循环;
所述脱硝反应器的出气口与第三换热单元相连通,第三换热单元与烟囱相连通。
在一种优选地实施方式中,第一换热单元和第二换热单元各自独立地为管式烟气-烟气换热器。
在本发明中,通过对第一换热单元和第二换热单元换热器的选择和调整,能够更好地实现对烧结烟气的降温和冷却烟气的升温。
优选地,所述第一换热单元的媒介管道还与其他换热单元相连通,用于加热水。
在本发明中,第一换热单元的媒介管道除了与第二换热单元的媒介管相连通外,还能够与其他的换热单元相连通,将第一换热单元传热媒介吸收的热量传递至其他的换热单元。例如使用其他换热单元加热水。
在一种优选地实施方式中,换热第三单元为回转式烟气-烟气换热器。
在本发明中,通过选择回转式烟气-烟气换热器作为第三换热单元能够有效的实现从第二换热单元出来的烟气和净化后的烟气的换热。
在一种优选地实施方式中,冷却装置为氟塑料换热器。
在本发明中,冷却装置为氟塑料换热器。氟塑料换热器是以小直径氟塑料软管为传热组件的换热器。氟塑料的化学性能极稳定,抗蚀性能良好,其表面光滑,并有适度的挠性,使用时微有震动,不易结垢。在本发明中,冷却装置为氟塑料换热器,能够增强冷却装置的抗腐蚀性,提高设备的使用寿命。
优选地,所述冷却装置的冷源包括井水、湖水、河水和海水中的至少一种。
在本发明中,冷却装置的冷源可根据本烧结烟气处理系统的所在地进行就地取水,例如本发明的烧结烟气处理系统建设在海边则可选取海水作为冷却水的冷源。
优选地,所述冷却装置冷凝烟气得到烟气冷凝水,所述烟气冷凝水作为脱硫装置的补用水,节约脱硫塔蒸发水耗30%,湿烟气蒸汽比例降低2个百分点。
在本发明中,脱硫除尘处理后的烟气为饱和湿烟气,对此湿烟气进行冷却后,会析出大量的冷凝水,将这些冷凝水作为脱硫装置的补用水能够节约脱硫塔30%的蒸发水耗,降低处理成本。
在一种优选地实施方式中,管式烟气-烟气换热器为氟塑料换热器。
在本发明中,管式烟气-烟气换热器为氟塑料换热器,能够增强第一换热单元和第二换热单元的抗腐蚀性,提高设备的使用寿命。
下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
图1为本发明提供的烧结烟气处理系统示意图。如图1所示,一种烧结烟气处理系统,包括管式烟气-烟气换热器吸热端1、湿法脱硫塔2、湿式电除尘器3、冷凝器4、管式烟气-烟气换热器再热端5、回转式烟气-烟气换热器6、烟道燃烧系统7、喷氨格栅8、静态混合器9、脱硝反应器10、烟囱11、管式烟气-烟气换热器循环泵12、换热器13和循环泵14;
其中,管式烟气-烟气换热器吸热端1、湿法脱硫塔2、湿式电除尘器3、冷凝器4、管式烟气-烟气换热器再热端5、回转式烟气-烟气换热器6、烟道燃烧系统7、喷氨格栅8、静态混合器9与脱硝反应器10依次相连通;管式烟气-烟气换热器吸热端1与管式烟气-烟气换热器再热端5的传热媒介管道相连通,通过循环泵12形成循环;脱硝反应器10与回转式烟气-烟气换热器6相连通,回转式烟气-烟气换热器6与烟囱11相连通;管式烟气-烟气换热器再热端5的传热媒介管道与换热器13相连通。
采用上述烧结烟气处理系统对烧结烟气进行处理,具体包括如下步骤:
(1)将温度为130℃的烧结烟气从进气口进入烧结烟气处理系统,首先经过管式烟气-烟气换热器吸热端1,烟气温度降低至110℃,然后进入湿法脱硫塔2中进行脱硫,再进入湿式电除尘器3中进行除尘得到脱硫除尘烟气,随后经过冷凝器4,烟气温度降低至48℃,之后进入管式烟气-烟气换热器再热端5,烟气温度升高至78℃。
(2)脱硫除尘烟气从管式烟气-烟气换热器再热端5出来后,经过回转式烟气-烟气换热器6的再热端,温度升高至230℃,然后经过烟道燃烧系统7,温度升高至260℃,经过喷氨格栅8,与喷出的经过预热的氨气空气混合,再经过静态混合器9进行充分混合,进入到脱硝反应器10中进行脱硫,随后经过回转式烟气-烟气换热器6的吸热端,温度降低至106℃,最后从烟囱11排放出来。
(3)在管式烟气-烟气换热器中,80℃的热媒介水进入管式烟气-烟气换热器吸热端1与温度为130℃的烧结烟气换热,温度升高至106℃后,大部分的热媒介水进入管式烟气-烟气换热器再热端5与温度为48℃的脱硫除尘烟气换热,小部分的热媒介水流入换热器13中,间接加热厂区生活水/工业水,热媒介水温度降低至80℃后由管式烟气-烟气换热器循环泵12再送至管式烟气-烟气换热器吸热端1。
(4)冷凝器4的冷源为海水,将脱硫除尘烟气的温度降低至48℃后再排回至海中,将脱硫除尘烟气中得到的冷凝水进行回收,用于湿法脱硫塔2的补用水。
对比例1
采用湿法脱硫+臭氧氧化脱硝技术与本发明提供的烧结烟气处理方法进行对比,并进行经济技术分析,结果如表1所示。
表1湿法脱硫+臭氧氧化脱硝技术与本发明烧结烟气处理方法的对比
从表1中可以看出,本发明的烧结烟气处理方法与湿法脱硫+臭氧氧化脱硝技术相比具有明显的优势,本发明通过对烧结烟气进行两次换热,一方面,将烟气的温度调控至最佳脱硫、脱硝反应的温度,有助于对烟气中SO2和NOX的去除,提高脱硫脱硝效率,同时也降低了脱硫过程中水资源消耗;另一方面,将烧结烟气的一部分热能转移到脱尘烟气中,有效利用了烧结烟气中的热能,降低了脱尘烟气升温的能源消耗;此外通过将脱硫除尘烟气冷却得到的冷凝水进行回收,作为脱硫操作的补用水,进一步降低了脱硫过程中水量消耗。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种烧结烟气处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
待处理的烧结烟气经第一换热单元降温后进入脱硫装置中进行脱硫,经过除尘和冷却后的烟气依次进入第二换热单元和第三换热单元中进行升温换热,其中,第二换热单元的高温热源来自第一换热单元的热媒介;
出第三换热单元的烟气经加热装置加热后进入脱硝装置中进行脱硝,得到净化后的烟气,净化后的烟气经第三换热单元与经过第二换热单元初步升温的低温烟气进行换热,然后达标排放。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述待处理的烧结烟气温度为120~160℃,优选为130℃;
和/或,所述第一换热单元的冷源来自第二换热单元的冷媒介,第一换热单元的冷媒介对待处理的烧结烟气吸热,将热量传递至第二换热单元;
优选地,所述第一换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第一换热单元将待处理的烧结烟气的温度降低至90~120℃,优选为110℃。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述脱硫装置为湿法脱硫塔和/或干法脱硫塔,优选为湿法脱硫塔;
和/或,所述除尘采用包括过滤除尘器、机械除尘器和湿式电除尘器中的至少一种进行除尘,优选为采用湿式电除尘器进行除尘;
优选地,所述除尘后的烟气温度为50~55℃,优选为52℃;
和/或,所述冷却后的烟气温度降低至45~49℃,优选为48℃。
4.根据权利要求1所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述第二换热单元的热媒介对冷却后的烟气放热,将第二换热单元热媒介的热量传递给冷却后的烟气;
优选地,所述第二换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第二换热单元将烟气的温度升高至70~85℃,优选为78℃。
5.根据权利要求1所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述第三换热单元的蓄热元件对净化后的烟气吸热,对从第二换热单元出来的烟气放热,将净化后的烟气的热量通过蓄热元件传递给从第二换热单元出来的烟气;
优选地,所述第三换热单元包括管式烟气-烟气换热器和/或回转式烟气-烟气换热器,优选为回转式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第三换热单元将冷却后的烟气的温度进一步升高至150~250℃,优选为230℃;
优选地,所述第三换热单元将净化后的烟气的温度降低至100~110℃,优选为106℃。
6.根据权利要求1所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述加热装置包括燃烧器、电阻加热装置和电磁加热装置中的至少一种,优选为燃烧器;
优选地,所述加热装置将烟气的温度升高至180~290℃,优选为260℃;
和/或,所述脱硝装置为SCR脱硝反应器。
7.根据权利要求6所述的烧结烟气处理方法,其特征在于,所述加热装置与SCR脱硝反应器之间还包括空气预热器、喷氨格栅和静态混合器;
所述加热装置、喷氨格栅、静态混合器与SCR脱硝反应器依次相连通;
所述空气预热器与喷氨格栅相连通,外接空气和氨气管道。
8.一种烧结烟气处理系统,其特征在于,包括第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置、脱硝装置和烟囱;
所述第一换热单元有进气端,所述进气端与待处理的烧结烟气管道相连通;
所述第一换热单元、脱硫装置、除尘装置、冷却装置、第二换热单元、第三换热单元、加热装置和脱硝装置依次相连通;
所述第一换热单元的媒介管道与第二换热单元的媒介管道相连通,形成循环;
所述脱硝反应器的出气口与第三换热单元相连通,第三换热单元与烟囱相连通。
9.根据权利要求8所述的烧结烟气处理系统,其特征在于,所述第一换热单元和第二换热单元各自独立地为管式烟气-烟气换热器;
优选地,所述第一换热单元的媒介管道还与其他换热单元相连通,用于加热水;
和/或,所述换热第三单元为回转式烟气-烟气换热器。
10.根据权利要求9所述的烧结烟气处理系统,其特征在于,所述冷却装置为氟塑料换热器;
优选地,所述冷却装置的冷源包括井水、湖水、河水和海水中的至少一种;
优选地,所述冷却装置冷凝烟气得到烟气冷凝水,所述烟气冷凝水作为脱硫装置的补用水;
和/或,所述管式烟气-烟气换热器为氟塑料换热器。
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