CN110425731B - 一种配带环缝密闭装置的scr脱硝烟气加热装置 - Google Patents

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Abstract

一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，属于脱硝加热技术领域。装置包括热风炉燃烧系统和炉压控制系统；热风炉燃烧系统包括助燃风机、助燃气管路、可燃气管路、燃烧器等；助燃风机通过助燃气管路与燃烧器连接，点火器位于热风炉炉体燃烧器的进气口处；炉压控制系统主要包括热风炉炉膛截面渐缩段、百叶式烟窗调节阀、热风炉高温烟气出口烟道等；截面渐缩段设在热风炉炉膛前段，密封风机入口通过原烟气密封气体管路、净烟气密封气体管路分别与SCR脱硝反应器入口烟道、SCR脱硝反应器出口烟道连接。优点在于，有利于避免高温烟气在炉膛内部直接加速流动，有效增加了高温烟气的流动阻力。

Description

一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置
技术领域
本发明属于钢铁行业烧结、球团烟气SCR脱硝加热技术领域，特别涉及一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置。
背景技术
钢铁企业生产过程中产生了大量的工业烟气，主要包括颗粒物、SO2、NOx、HF、二噁英等多种有害气态污染物及含铁粉尘、重金属等固态污染物，严重破坏了生态环境。其中烧结、球团工艺排放的NOx高达整个钢厂NOx排放总量的一半以上。传统钢铁企业生产过程中的工业烟气经过脱硫、除尘、余热利用后直接排放到大气中，并未进行脱硝处理。随着钢铁企业超低排放要求的日益严格，烧结、球团烟气进行脱硝处理已经成为重中之重。
SCR脱硝技术作为当今最为成熟、应用最广的脱硝工艺之一，它具有脱硝效率高、运行稳定、技术可靠等优点，在国内外钢铁行业烧结、球团烟气脱硝治理已经有成功应用。鉴于烧结、球团烟气温度一般较低(100～160℃)，难以达到SCR脱硝工艺催化剂的最佳活性温度(280～330℃)。因此烧结、球团烟气SCR脱硝系统通常需要配置热风炉加热低温原烟气，将其升温至SCR脱硝催化剂所需的窗口反应温度。现有烧结、球团低温原烟气的常规加热方法是将热风炉生产的高温热风直接通入SCR脱硝反应器入口垂直烟道内，属于直燃直混的方式。由于SCR脱硝烟道系统普遍处于高负压工况(-6500～-8000Pa)，而热风炉炉膛、燃烧器正常运行所需的工作压力仅为-1000Pa，实际运行过程中往往存在热风炉炉膛内部负压过大，难以维持持续稳定燃烧的问题，严重影响烧结、球团低温原烟气的加热效率，影响正常生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，采用多重炉压控制技术有效解决了热风炉在脱硝烟气系统高负压环境(-6500～-8000Pa)下持续稳定燃烧的问题。维持了热风炉炉膛内部的微负压燃烧工况，提高了脱硝反应效率。
一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，包括热风炉燃烧系统和炉压控制系统。热风炉燃烧系统包括助燃风机1、助燃气管路2、可燃气管路5、燃烧器8、点火器9、热风炉主体10；助燃风机1通过助燃气管路2与燃烧器8连接，高炉煤气通过可燃气管路5与燃烧器8连接，点火器9位于热风炉炉体燃烧器8的进气口处；炉压控制系统主要包括热风炉炉膛截面渐缩段11、密封环缝一12、密封环缝二13、密封环缝三14、百叶式烟窗调节阀15、热风炉高温烟气出口烟道16、高速喷嘴17、密封风机24、原烟气密封气体管路20、净烟气密封气体管路22和风机出口密封气体管路27；截面渐缩段11设置在热风炉炉膛前段，炉膛截面面积逐渐减小；密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14设置在热风炉炉膛中段，密封风机24入口通过原烟气密封气体管路20、净烟气密封气体管路22分别与SCR脱硝反应器入口烟道18、SCR脱硝反应器出口烟道19连接；密封风机24出口通过密封气体管路27与三道密封环缝侧面连接；热风炉炉膛出口与百叶式烟窗调节阀15入口连接，百叶式烟窗调节阀15出口通过热风炉高温热风出口烟道16与高速喷嘴17连接，高速喷嘴17设在SCR脱硝反应器入口烟道18前段。
所述密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14材质用耐高温、热稳定性强材料，相邻两道环缝间距为0.6m，向环缝中引入部分SCR脱硝系统原烟气或净烟气形成空气幕密封层，增加大炉膛内部烟气流动阻力。
所述脱硝入口烟道中的高速喷嘴17采用拉瓦尔渐缩型形式，选用耐高温、热稳定性强材料。
上述加热装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、启动热风炉主体10，高炉煤气和助燃空气均通入燃烧器8，两股混合气通过燃烧器8配置的点火器9点燃并在热风炉炉膛内部充分燃烧产生高温烟气；
2、燃烧器8的高温烟气出口方向采用垂直布设，避免高温烟气在炉膛内部直接加速流动，增加烟气流动阻力800～1000Pa；
3、燃烧器8流出的高温烟气扩散至炉膛截面收缩段11时，通过炉膛截面收缩增加烟气节流阻力1000～1500Pa；
4、密封气体采用脱硝原烟气时，关闭蝶阀三23、打开蝶阀二21、蝶阀四25和调节阀三26，启动密封风机24，将部分烧结、球团脱硝原烟气通入密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3000～3500Pa；密封气体采用脱硝净烟气时，关闭蝶阀二21，打开蝶阀三23、蝶阀四25和调节阀三26，启动密封风机24，将部分烧结、球团脱硝净烟气通入密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3000～3500Pa；
5、热风炉高温烟气出口经过百叶式烟窗调节阀15的阀门节流，增加烟气流动阻力500～2000Pa；
6、热风炉高温烟气通入SCR脱硝反应器入口烟道18内的高速喷嘴17形成高速射流，有利于提高高温烟气与低温原烟气的混合速率，同时增加高温烟气流动阻力1600～2000Pa。
本发明的优点在于：
1、热风炉燃烧器的高温烟气出口方向采用垂直布设，有利于避免高温烟气在炉膛内部直接加速流动，增大烟气流动阻力，确保可燃气在炉膛内部充分燃烧。
2、热风炉炉膛前段设置截面渐缩段，利用炉膛截面收缩节流增加炉内高温烟气流动阻力。
3、热风炉炉膛中段设置三道密封环缝，通过环缝密封风机将部分脱硝原烟气或净烟气抽吸至环缝形成三道空气幕，利用空气幕密封原理限制炉膛内部高温烟气的流通面积，与炉膛内部压力联锁实现动态调节，有效增加了高温烟气的流动阻力。
4、热风炉高温烟气出口设置百叶式烟窗调节阀，根据调节阀前后压差自动调节烟气流量，利用阀门节流增加烟气流动阻力。
5、SCR脱硝反应器入口烟道内设置高速喷嘴，利用喷嘴动、静压转换的结构特性形成高速射流，在增大烟气流动阻力同时，借助喷嘴高速射流的卷吸作用，大大增加了高温热风与低温原烟气的混合速率以及混合后的烟气温度均匀性，进而提高脱硝效率。
6、密封气体可以采用脱硝系统原烟气或净烟气，在平衡炉膛内部压力的同时，有利于降低热风炉高温烟气出口温度，增强高温烟气与低温原烟气的温度混合均匀性，提高脱硝效率。
7、通过燃烧器出口方向布设、炉膛截面收缩、环缝密闭装置、百叶式烟窗调节阀，高速喷嘴等多重炉膛压力控制手段，有效阻断了外部SCR脱硝烟道系统高负压不利工况(-6500～-8000Pa)对炉膛内部压力的影响，保证了热风炉在高负压环境下持续燃烧的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本装置整体结构示意图。其中，助燃风机1、助燃气管路2、蝶阀一3、调节阀一4、可燃气管路5、快速切断阀6、调节阀二7、燃烧器8、点火器9、热风炉主体10、截面渐缩段11、密封环缝一12、密封环缝二13、密封环缝三14、百叶式烟窗调节阀15、热风炉高温热风出口烟道16、高速喷嘴17、SCR脱硝反应器入口烟道18、SCR脱硝反应器出口烟道19、原烟气密封气体管路20、蝶阀二21、净烟气密封气体管路22、蝶阀三23、密封风机24、蝶阀四25、调节阀三26、风机出口密封气体管路27。
具体实施方式
一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，包括热风炉燃烧系统和炉压控制系统。热风炉燃烧系统包括助燃风机1、助燃气管路2、可燃气管路5、燃烧器8、点火器9、热风炉主体10；助燃风机1通过助燃气管路2与燃烧器8连接，高炉煤气通过可燃气管路5与燃烧器8连接，点火器9位于热风炉炉体燃烧8的进气口处；炉压控制系统主要包括热风炉炉膛截面渐缩段11、密封环缝一12、密封环缝二13、密封环缝三14、百叶式烟窗调节阀15、热风炉高温烟气出口烟道16、高速喷嘴17、密封风机24、原烟气密封气体管路20、净烟气密封气体管路22和风机出口密封气体管路27；截面渐缩段11设置在热风炉炉膛前段，炉膛截面面积逐渐减小；密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14设置在热风炉炉膛中段，密封风机24入口通过原烟气密封气体管路20、净烟气密封气体管路22分别与SCR脱硝反应器入口烟道18、SCR脱硝反应器出口烟道19连接；密封风机24出口通过密封气体管路27与三道密封环缝侧面连接；热风炉炉膛出口与百叶式烟窗调节阀15入口连接，百叶式烟窗调节阀15出口通过热风炉高温热风出口烟道16与高速喷嘴17连接，高速喷嘴17设在SCR脱硝反应器入口烟道18前段。
所述密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14材质用耐高温、热稳定性强材料，相邻两道环缝间距为0.6m，向环缝中引入部分SCR脱硝系统原烟气或净烟气形成空气幕密封层，增加大炉膛内部烟气流动阻力。
所述脱硝入口烟道中的高速喷嘴17采用拉瓦尔渐缩型形式，选用耐高温、热稳定性强材料。
上述加热装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1、启动热风炉主体10，高炉煤气和助燃空气均通入燃烧器8，两股混合气通过燃烧器8配置的点火器9点燃并在热风炉炉膛内部充分燃烧产生高温烟气；
2、燃烧器8的高温烟气出口方向采用垂直布设，避免高温烟气在炉膛内部直接加速流动，增加烟气流动阻力890Pa；
3、燃烧器8流出的高温烟气扩散至炉膛截面收缩段11时，通过炉膛截面收缩增加烟气节流阻力1200Pa；
4、密封气体采用脱硝原烟气时，关闭蝶阀三23、打开蝶阀二21、蝶阀四25和调节阀三26，启动密封风机24，将部分烧结、球团脱硝原烟气通入密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3100Pa；密封气体采用脱硝净烟气时，关闭蝶阀二21，打开蝶阀三23、蝶阀四25和调节阀三26，启动密封风机24，将部分烧结、球团脱硝净烟气通入密封环缝一12、密封环缝二13和密封环缝三14中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3100Pa；
5、热风炉高温烟气出口经过百叶式烟窗调节阀15的阀门节流，增加烟气流动阻力1600Pa；
6、热风炉高温烟气通入SCR脱硝反应器入口烟道18内的高速喷嘴17形成高速射流，有利于提高高温烟气与低温原烟气的混合速率，同时增加高温烟气流动阻力1860Pa。

Claims (4)

1.一种配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，其特征在于，包括热风炉燃烧系统和炉压控制系统；热风炉燃烧系统包括助燃风机(1)、助燃气管路(2)、可燃气管路(5)、燃烧器(8)、点火器(9)、热风炉主体(10)；助燃风机(1)通过助燃气管路(2)与燃烧器(8)连接，高炉煤气通过可燃气管路(5)与燃烧器(8)连接，点火器(9)位于热风炉炉体燃烧器(8)的进气口处；炉压控制系统包括热风炉炉膛截面渐缩段(11)、密封环缝一(12)、密封环缝二(13)、密封环缝三(14)、百叶式烟窗调节阀(15)、热风炉高温热风出口烟道(16)、高速喷嘴(17)、密封风机(24)、原烟气密封气体管路(20)、净烟气密封气体管路(22)和风机出口密封气体管路(27)；截面渐缩段(11)设置在热风炉炉膛前段；密封环缝一(12)、密封环缝二(13)和密封环缝三(14)设置在热风炉炉膛中段，密封风机(24)入口通过原烟气密封气体管路(20)、净烟气密封气体管路(22)分别与SCR脱硝反应器入口烟道(18)、SCR脱硝反应器出口烟道(19)连接；密封风机(24)出口通过密封气体管路(27)与三道密封环缝侧面连接；热风炉炉膛出口与百叶式烟窗调节阀(15)入口连接，百叶式烟窗调节阀(15)出口通过热风炉高温热风出口烟道(16)与高速喷嘴(17)连接，高速喷嘴(17)设在SCR脱硝反应器入口烟道(18)前段。
2.根据权利要求1所述的配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，其特征在于，所述密封环缝一(12)、密封环缝二(13)和密封环缝三(14)，相邻两道环缝间距为0.6m，向环缝中引入部分SCR脱硝系统原烟气或净烟气形成空气幕密封层，增加大炉膛内部烟气流动阻力。
3.根据权利要求1所述的配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，其特征在于，所述SCR脱硝反应器入口烟道(18)中的高速喷嘴(17)采用拉瓦尔渐缩型形式。
4.根据权利要求1所述的配带环缝密闭装置的SCR脱硝烟气加热装置，其特征在于，所述装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1)启动热风炉主体(10)，高炉煤气和助燃空气均通入燃烧器(8)，两股混合气通过燃烧器(8)配置的点火器(9)点燃并在热风炉炉膛内部充分燃烧产生高温烟气；
2)燃烧器(8)的高温烟气出口方向采用垂直布设，避免高温烟气在炉膛内部直接加速流动，增加烟气流动阻力800～1000Pa；
3)燃烧器(8)流出的高温烟气扩散至炉膛截面渐缩段(11)时，通过炉膛截面收缩增加烟气节流阻力1000～1500Pa；
4)密封气体采用脱硝原烟气时，关闭蝶阀三(23)、打开蝶阀二(21)、蝶阀四(25)和调节阀三(26)，启动密封风机(24)，将部分烧结、球团脱硝原烟气通入密封环缝一(12)、密封环缝二(13)和密封环缝三(14)中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3000～3500Pa；密封气体采用脱硝净烟气时，关闭蝶阀二(21)，打开蝶阀三(23)、蝶阀四(25)和调节阀三(26)，启动密封风机(24)，将部分烧结、球团脱硝净烟气通入密封环缝一(12)、密封环缝二(13)和密封环缝三(14)中形成三道空气幕，增加炉内烟气流动阻力3000～3500Pa；
5)热风炉高温烟气出口经过百叶式烟窗调节阀(15)的阀门节流，增加烟气流动阻力500～2000Pa；
6)热风炉高温烟气通入SCR脱硝反应器入口烟道(18)内的高速喷嘴(17)形成高速射流，有利于提高高温烟气与低温原烟气的混合速率，同时增加高温烟气流动阻力1600～2000Pa。
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