CN110793338B - 一种烟气净化和余热利用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种烟气净化和余热利用系统及方法，所述系统沿烟气流向包括依次连接的烟气排放单元、一级余热利用单元、一级烟气净化单元、二级余热利用单元和二级烟气净化单元，所述的一级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx、大颗粒物和CO，所述的二级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx和二噁英；所述的烟气排放单元和一级余热利用单元之间外接喷氨装置，所述的喷氨装置用于向烟气排放单元排出的烟气中喷入氨气。通过向烟气中喷入NH3，既达到了脱除NOx的作用，同时有效抑制了余热锅炉中二噁英的再合成，实现了污染物协同净化。本发明提供的工艺路线实现了污染物减排和节能效果的耦合，符合当下的国家政策需求。

Description

一种烟气净化和余热利用系统及方法
技术领域
本发明属于烟气处理技术领域，涉及一种烟气净化和余热利用系统及方法，尤其涉及一种烟气深度净化及余热多效利用系统及方法。
背景技术
电炉炼钢是我国第四大二噁英排放源，二噁英是世界上已知毒性最强的物质，其毒性为氰化钾的1000倍，我国电炉炼钢的钢铁产能目前约占总钢铁产能的10％，近年来国家积极鼓励发展电弧炉炼钢，计划到2025年末，电炉钢的比例提升至20％，并且电炉冶炼的电耗要降低10％。一方面电炉钢产量的提升势必会提升二噁英的排放量，这就要求对电炉烟气的二噁英排放进行更为严格的控制；另一方面，电炉烟气的温度高，回收烟气余热能有效降低钢铁生产能耗，在二噁英的控制方面，电炉烟气二噁英的控制技术主要为烟气急冷技术，该技术虽然能有效的控制二噁英的排放，但是无法回收烟气中的热量；在电炉烟气的余热利用方面，废钢预热被证明能有效降低炼钢能耗，但是预热过程中会导致二噁英的生成，余热锅炉技术能有效回收热量，但是在其运行区间(200-800℃) 会发生二噁英的再合成，因此目前的烟气处理工艺无法同时满足减排和节能的需求，此外，随着环保标准的日益严格，烟气中的NOx也面临减排需求，因此，需要一种减排和节能耦合的新型电炉烟气处理工艺。
CN203772039U公开了一种电炉烟气余热利用与高效过滤联合净化的系统，包括通过管路依次联通的电炉、烟气处理装置、除尘装置、主风机和烟囱，所述烟气处理装置包括高温烟气处理段和中低温烟气处理段，所述高温烟气处理段处理后的烟气被引入中低温烟气处理段中进行处理，所述高温烟气处理段处理后的烟气温度不低于450℃，所述中低温烟气处理段处理后的烟气温度不高于250℃。
CN104807341A公开了一种电炉烟气净化并同时利用余热的系统，所述系统包括依次连接的电炉、废钢预热装置、四孔排烟管道、急冷塔、除尘器、引风机和烟囱。
CN109631597A公开了一种超高功率电弧炉烟气净化及热能利用系统，包括屋顶环流罩，烟台导流罩，炉外二次烟气，炉内一次烟气，一次沉降室，增压风机，二次沉降室，余热回收装置，脉冲布袋除尘器，粉尘集中外招，排气筒。
虽然现有技术中公开了众多烟气净化及预热利用系统及相关工艺，但仍无法有效解决在烟气深度净化的过程中二噁英的再合成问题，此外余热利用程度和净化深度也不甚理想。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种烟气净化和余热利用系统及方法，本发明实现了烟气中剧毒物质二噁英以及常规污染物NOx的深度净化，满足钢铁行业超低排放的标准要求。通过废钢预热装置和余热锅炉对烟气热量进行了多效利用，节约了电炉炼钢中的电耗，降低了电炉炼钢成本。通过向烟气中喷入NH3，既达到了脱除NOx的作用，同时有效抑制了余热锅炉中二噁英的再合成，实现了污染物协同净化。本发明提供的工艺路线实现了污染物减排和节能效果的耦合，符合当下的国家政策需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种烟气净化和余热利用系统，所述系统沿烟气流向包括依次连接的烟气排放单元、一级余热利用单元、一级烟气净化单元、二级余热利用单元和二级烟气净化单元，所述的一级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx、大颗粒物和CO，所述的二级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx和二噁英。
所述的烟气排放单元和一级余热利用单元之间外接喷氨装置，所述的喷氨装置用于向烟气排放单元排出的烟气中喷入氨气。
本发明实现了烟气中剧毒物质二噁英以及常规污染物NOx的深度净化，满足钢铁行业超低排放的标准要求。通过向烟气中喷入NH3，既达到了脱除NOx的作用，同时有效抑制了余热锅炉中二噁英的再合成，实现了污染物协同净化。本发明提供的工艺路线实现了污染物减排和节能效果的耦合，符合当下的国家政策需求。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的烟气排放单元包括电炉。
优选地，所述的一级余热利用单元包括废钢预热装置。
优选地，所述的一级烟气净化单元包括燃烧沉降室。
优选地，所述的二级余热利用单元包括余热锅炉。
优选地，所述的二级烟气净化单元包括催化反应装置。
在本发明中，对各个烟气净化单元和余热利用单元进行了特殊选择和合理衔接，使得整个烟气净化和余热利用系统的各个处理环节之间形成了完美的上下游配合关系，进一步实现烟气的深度净化和多效利用，具体而言：
(1)烟气经过废钢预热装置对废钢进行预热，烟气中的颗粒物在废钢预热装置中被部分捕集，后随废钢一起送入电炉中进行冶炼，上游喷入的未反应的 NH3能有效抑制废钢预热过程中二噁英的生成。
(2)烟气在燃烧沉降室内发生CO二次燃烧，颗粒物通过重力作用发生沉降得到去除，升温后的烟气进入余热锅炉，回收热量。
(3)余热锅炉在进行热量回收时，在烟气降温过程中，会发生二噁英的再合成，前端喷入的未反应的NH3能够有效抑制该温度区间二噁英的再合成过程，实现过程控制，通过过程控制实现二噁英的减排。
(4)催化反应装置中使用催化剂的为中温SCR催化剂，烟气中的未反应的 NOx和NH3通过SCR反应得到进一步脱除，烟气中的二噁英发生催化分解实现深度净化。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的系统还包括与所述的催化反应装置依次连接的除尘装置、引风装置和烟囱。
优选地，所述的除尘装置为袋式除尘器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的烟气净化和余热利用系统沿烟气流向包括依次连接的电炉、废钢预热装置、燃烧沉降室、余热锅炉、催化反应装置、除尘装置、引风装置和烟囱。
优选地，所述的废钢预热装置连接电炉第四孔。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的电炉上方设置有烟气罩，所述的烟气罩用于收集电炉逸出的烟气。
优选地，所述的烟气罩连接逸出烟气管路，所述的逸出烟气管路出口端接入催化反应装置与除尘装置之间，电炉逸出的烟气由烟气罩收集，经逸出烟气管路与催化反应装置排出的净化烟气混合后通入除尘装置。
第二方面，本发明提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用第一方面所述的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的方法包括：
喷氨装置向烟气排放单元引出的烟气中喷入氨气，反应去除烟气中的NOx后依次通过一级余热单元、一级烟气净化单元、二级余热利用单元和二级烟气净化单元处理后，去除了烟气中的CO、NOx、大颗粒物、二噁英和粉尘并实现了烟气余热的多效利用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的方法具体包括如下步骤：
S1引风装置将电炉产生的烟气引出，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生 SNCR反应脱除烟气中的部分NOx，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置；
S2在废钢预热装置中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室；
S3在燃烧沉降室中，烟气经燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉；
S4在余热锅炉中，利用烟气中的热量对余热锅炉内的介质进行加热，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置；
S5在催化反应装置中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6净化后的烟气与烟气罩收集的锅炉逸出烟气混合后通过除尘装置去除其中的颗粒物，最终由烟囱排放。
在本发明中，烟气经引风装置由电炉的第四孔引出，并向烟道中喷入NH3，通过SNCR反应去除部分的NOx，随后烟气流经废钢预热装置，热烟气与废钢发生热交换对废钢进行预热，上游喷入的未反应的NH3能有效抑制废钢预热过程中二噁英的生成；随后烟气经过燃烧沉降室，颗粒物发生重力沉降被部分去除，CO发生二次燃烧得到去除；之后烟气通过余热锅炉回收热量用于发电，此过程中烟气发生降温，上游喷入的未反应的NH3能够抑制该过程中二噁英的合成；降温后的烟气流经催化反应装置，未反应的NH3与烟气中残余的NOx发生SCR反应进一步脱除，烟气中的二噁英发生催化氧化反应被分解，实现NOx和二噁英的深度净化；净化后的烟气与烟气罩收集的逸出烟气混合后经过除尘装置去除颗粒物，最后通过烟囱排放。本发明提供的烟气净化和余热利用工艺能够实现电炉烟气中颗粒物、NOx和二噁英的深度净化，并且通过多种方式利用烟气余热，实现污染物减排与节能的耦合。
作为本发明一种优选的技术方案，在步骤S1中，引风装置将电炉第四孔产生的烟气引出。
优选地，所述的烟气的温度为1200～1400℃，例如可以是1200℃、1210℃、 1220℃、1230℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、 1310℃、1320℃、1330℃、1340℃、1350℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃或1400℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烟气的流量为200000～500000m3/h，例如可以是200000m3/h、250000m3/h、300000m3/h、350000m3/h、400000m3/h、450000m3/h或500000m3/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述的烟气中粉尘浓度为10～20g/m3，例如可以是10g/m3、11g/m3、 12g/m3、13g/m3、14g/m3、15g/m3、16g/m3、17g/m3、18g/m3、19g/m3或20g/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烟气中CO浓度为0～20％，例如可以是0％、1％、2％、3％、 4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、 18％、19％或20％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烟气中二噁英的含量为0～10ng-TEQ/m3，例如可以是 0ng-TEQ/m3、1ng-TEQ/m3、2ng-TEQ/m3、3ng-TEQ/m3、4ng-TEQ/m3、5ng-TEQ/m3、 6ng-TEQ/m3、7ng-TEQ/m3、8ng-TEQ/m3、9ng-TEQ/m3或10ng-TEQ/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的烟气中NOx的含量为0～2800ppm，例如可以是200ppm、400ppm、600ppm、800ppm、1000ppm、1200ppm、1400ppm、1600ppm、1800ppm、 2000ppm、2200ppm、2400ppm、2600ppm或2800ppm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4～1.6，例如可以是 1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.50、1.51、1.52、 1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、1.59或1.60，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，SNCR反应结束后NOx的去除率为50～70％，例如可以是50％、51％、 52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、 64％、65％、66％、67％、68％、69％或70％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在步骤S2中，烟气与废钢进行热交换后，废钢升温至400～600℃，例如可以是400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、 490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、 590℃或600℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在步骤S3中，烟气在燃烧沉降室内的燃烧温度为500～700℃，例如可以是500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、 590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、 690℃或700℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在步骤S4中，烟气在余热锅炉中降温至200～250℃，例如可以是 200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，催化反应装置的入口烟气温度需要严格控制在200～250℃，这是由于只有在该温度条件下，催化剂才能具有良好的SCR反应活性和二噁英催化氧化性能，并且由于烟气低于二噁英的再合成温度区间，被分解的二噁英无法重新合成，从而实现深度净化。
优选地，在步骤S5中，SCR反应结束后，烟气中NOx的去除率为80～90％，例如可以是80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，在步骤S6中，所述的逸出烟气由电炉的电极孔、炉门或观察口逸出。
优选地，所述的逸出烟气的流量为500000～1500000m3/h，例如可以是 500000m3/h、600000m3/h、700000m3/h、800000m3/h、900000m3/h、1000000m3/h、 1100000m3/h、1200000m3/h、1300000m3/h、1400000m3/h或1500000m3/h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的逸出烟气的温度为60～100℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、 75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的逸出烟气中的粉尘浓度为0～5g/m3，例如可以是0g/m3、 0.5g/m3、1g/m3、1.5g/m3、2g/m3、2.5g/m3、3g/m3、3.5g/m3、4g/m3、4.5g/m3或 5g/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的逸出烟气中的二噁英含量为0～0.5ng-TEQ/m3，例如可以是 0ng-TEQ/m3、0.1ng-TEQ/m3、0.2ng-TEQ/m3、0.3ng-TEQ/m3、0.4ng-TEQ/m3或 0.5ng-TEQ/m3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的方法具体包括如下步骤：
S1引风装置将电炉第四孔产生的烟气引出，烟气流量为 200000～500000m3/h，烟气的温度为1200～1400℃，电炉第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为 10～20g/m3，CO浓度为0～20％，二噁英的含量为0-10ng-TEQ/m3，NOx含量为 0～2800ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的50～70％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4～1.6，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置；
S2在废钢预热装置中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至400～600℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室；
S3在燃烧沉降室中，烟气在500～700℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉；
S4在余热锅炉中，利用烟气中的热量对余热锅炉内的介质进行加热，烟气降温至200～250℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置；
S5在催化反应装置中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中80～90％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩收集，经逸出烟气管路与催化反应装置排出的净化烟气混合后通过除尘装置去除其中的颗粒物，最终由烟囱排放，逸出的烟气流量为500000～1500000m3/h，逸出的烟气温度为 60～100℃，逸出的烟气中粉尘浓度为0～5g/m3，二噁英含量为0～0.5ng-TEQ/m3。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明实现了烟气中剧毒物质二噁英以及常规污染物NOx的深度净化，满足钢铁行业超低排放的标准要求。通过废钢预热装置和余热锅炉对烟气热量进行了多效利用，节约了电炉炼钢中的电耗，降低了电炉炼钢成本。通过向烟气中喷入NH3，既达到了脱除NOx的作用，同时有效抑制了余热锅炉中二噁英的再合成，实现了污染物协同净化。本发明提供的工艺路线实现了污染物减排和节能效果的耦合，符合当下的国家政策需求。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统的结构示意图。
其中，1-电炉；2-废钢预热装置；3-燃烧沉降室；4-余热锅炉；5-催化反应装置；6-除尘装置；7-引风装置；8-烟囱；9-烟气罩。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一级”、“二级”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一级”、“二级”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种烟气净化和余热利用系统，所述系统如图1所示，沿烟气流向包括依次连接的烟气排放单元、一级余热利用单元、一级烟气净化单元、二级余热利用单元和二级烟气净化单元，一级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx、大颗粒物和CO，二级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx和二噁英。烟气排放单元和一级余热利用单元之间外接喷氨装置，喷氨装置用于向烟气排放单元排出的烟气中喷入氨气。各单元具体包括如下设备，烟气排放单元包括电炉1，一级余热利用单元包括废钢预热装置2，一级烟气净化单元包括燃烧沉降室3，二级余热利用单元包括余热锅炉4，二级烟气净化单元包括催化反应装置5。所述的系统还包括与所述的催化反应装置5依次连接的除尘装置6、引风装置7和烟囱8，具体地，本发明提供的除尘装置6首选采用袋式除尘器。
作为一种具体地可投入实际生产工作的系统，本发明提供的烟气净化和余热利用系统沿烟气流向具体包括依次连接的电炉1、废钢预热装置2、燃烧沉降室3、余热锅炉4、催化反应装置5、除尘装置6、引风装置7和烟囱8，其中，废钢预热装置2连接电炉1第四孔。在电炉1和废钢预热装置2之间外接喷氨装置，喷氨装置用于向电炉1排出的烟气中喷入氨气。进一步地，电炉1上方设置有烟气罩9，烟气罩9用于收集电炉1逸出的烟气。烟气罩9连接逸出烟气管路，逸出烟气管路出口端接入催化反应装置5与除尘装置6之间，电炉1逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通入除尘装置6。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为 200000～500000m3/h，烟气的温度为1200～1400℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为 10～20g/m3，CO浓度为0～20％，二噁英的含量为0-10ng-TEQ/m3，NOx含量为 0～2800ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的50～70％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4～1.6，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至400～600℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在500～700℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至200～250℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中80～90％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为500000～1500000m3/h，逸出的烟气温度为60～100℃，逸出的烟气中粉尘浓度为0～5g/m3，二噁英含量为 0-0.5ng-TEQ/m3。
实施例1
本实施例提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为200000m3/h，烟气的温度为1200℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为10g/m3，CO浓度为1％，二噁英的含量为2ng-TEQ/m3，NOx含量为200ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的50％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至400℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在500℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至200℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中80％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为500000m3/h，逸出的烟气温度为60℃，逸出的烟气中粉尘浓度为1g/m3，二噁英含量为0.1ng-TEQ/m3。
对烟囱外排的烟气进行取样检测，检测结果表明：烟气中的粉尘浓度 <10mg/m3，CO浓度<500ppm，二噁英的含量<0.2ng-TEQ/m3，NOx的含量<25ppm。
实施例2
本实施例提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为250000m3/h，烟气的温度为1250℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为13g/m3，CO浓度为5％，二噁英的含量为4ng-TEQ/m3，NOx含量为700ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的55％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.45，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至450℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在550℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至220℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中83％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为700000m3/h，逸出的烟气温度为70℃，逸出的烟气中粉尘浓度为2g/m3，二噁英含量为0.2ng-TEQ/m3。
对烟囱外排的烟气进行取样检测，检测结果表明：烟气中的粉尘浓度 <10mg/m3，CO浓度<500ppm，二噁英的含量<0.2ng-TEQ/m3，NOx的含量<25ppm。
实施例3
本实施例提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为300000m3/h，烟气的温度为1300℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为15g/m3，CO浓度为10％，二噁英的含量为6ng-TEQ/m3，NOx含量为1200ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的60％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.5，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至500℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在600℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至230℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中85％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为1000000m3/h，逸出的烟气温度为80℃，逸出的烟气中粉尘浓度为3g/m3，二噁英含量为0.3ng-TEQ/m3。
对烟囱外排的烟气进行取样检测，检测结果表明：烟气中的粉尘浓度 <10mg/m3，CO浓度<500ppm，二噁英的含量<0.2ng-TEQ/m3，NOx的含量<25ppm。
实施例4
本实施例提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为400000m3/h，烟气的温度为1350℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为18g/m3，CO浓度为15％，二噁英的含量为8ng-TEQ/m3，NOx含量为1800ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的65％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.55，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至550℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在650℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至240℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中88％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为1200000m3/h，逸出的烟气温度为90℃，逸出的烟气中粉尘浓度为4g/m3，二噁英含量为0.4ng-TEQ/m3。
对烟囱外排的烟气进行取样检测，检测结果表明：烟气中的粉尘浓度 <10mg/m3，CO浓度<500ppm，二噁英的含量<0.2ng-TEQ/m3，NOx的含量<25ppm。
实施例5
本实施例提供了一种烟气净化和余热利用方法，采用一个具体实施方式提供的烟气净化和余热利用系统对烟气进行深度净化并对烟气余热进行多效利用。所述方法具体包括如下步骤：
S1引风装置7将电炉1第四孔产生的烟气引出，烟气流量为500000m3/h，烟气的温度为1400℃，电炉1第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为20g/m3，CO浓度为20％，二噁英的含量为10ng-TEQ/m3，NOx含量为2800ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的70％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.6，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置2；
S2在废钢预热装置2中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至600℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室3；
S3在燃烧沉降室3中，烟气在700℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉4；
S4在余热锅炉4中，利用烟气中的热量对余热锅炉4内的介质进行加热，烟气降温至250℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置5；
S5在催化反应装置5中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR 反应，脱除烟气中90％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉1的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩9收集，经逸出烟气管路与催化反应装置5排出的净化烟气混合后通过除尘装置6去除其中的颗粒物，最终由烟囱8排放，逸出的烟气流量为1500000m3/h，逸出的烟气温度为100℃，逸出的烟气中粉尘浓度为5g/m3，二噁英含量为0.5ng-TEQ/m3。
对烟囱外排的烟气进行取样检测，检测结果表明：烟气中的粉尘浓度 <10mg/m3，CO浓度<500ppm，二噁英的含量<0.2ng-TEQ/m3，NOx的含量<25ppm。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (17)

1.一种烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤：
S1引风装置将电炉产生的烟气引出，烟气流量为200000～500000m3/h，烟气的温度为1200～1400℃，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的部分NOx，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置；
S2在废钢预热装置中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至400～600℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室；
S3在燃烧沉降室中，烟气在500～700℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉；
S4在余热锅炉中，利用烟气中的热量对余热锅炉内的介质进行加热，烟气降温至200～250℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置，所述烟气在催化反应装置的入口温度需要严格控制在200～250℃；
S5在催化反应装置中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR反应，脱除烟气中80～90％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6净化后的烟气与烟气罩收集的锅炉逸出烟气混合后通过除尘装置去除其中的颗粒物，最终由烟囱排放，逸出的烟气流量为500000～1500000m3/h，逸出的烟气温度为60～100℃，逸出的烟气中粉尘浓度为0～5g/m3，二噁英含量为0～0.5ng-TEQ/m3；
所述方法所用系统沿烟气流向包括依次连接的烟气排放单元、一级余热利用单元、一级烟气净化单元、二级余热利用单元和二级烟气净化单元，所述的一级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx、大颗粒物和CO，所述的二级烟气净化单元用于去除烟气中的NOx和二噁英；
所述的烟气排放单元和一级余热利用单元之间外接喷氨装置，所述的喷氨装置用于向烟气排放单元排出的烟气中喷入氨气；
所述的烟气排放单元包括电炉；
所述的一级余热利用单元包括废钢预热装置；
所述的一级烟气净化单元包括燃烧沉降室；
所述的二级余热利用单元包括余热锅炉；
所述的二级烟气净化单元包括催化反应装置。
2.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的系统还包括与所述的催化反应装置依次连接的除尘装置、引风装置和烟囱。
3.根据权利要求2所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的除尘装置为袋式除尘器。
4.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的烟气净化和余热利用系统沿烟气流向包括依次连接的电炉、废钢预热装置、燃烧沉降室、余热锅炉、催化反应装置、除尘装置、引风装置和烟囱。
5.根据权利要求4所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的废钢预热装置连接电炉第四孔。
6.根据权利要求4所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的电炉上方设置有烟气罩，所述的烟气罩用于收集电炉逸出的烟气。
7.根据权利要求6所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的烟气罩连接逸出烟气管路，所述的逸出烟气管路出口端接入催化反应装置与除尘装置之间，电炉逸出的烟气由烟气罩收集，经逸出烟气管路与催化反应装置排出的净化烟气混合后通入除尘装置。
8.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，引风装置将电炉第四孔产生的烟气引出。
9.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合。
10.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的烟气中粉尘浓度为10～20g/m3。
11.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的烟气中CO浓度为0～20％。
12.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的烟气中二噁英的含量为0～10ng-TEQ/m3。
13.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的烟气中NOx的含量为0～2800ppm。
14.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4～1.6。
15.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S1中，SNCR反应结束后NOx的去除率为50～70％。
16.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，在步骤S6中，所述的逸出烟气由电炉的电极孔、炉门或观察口逸出。
17.根据权利要求1所述的烟气净化和余热利用方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤：
S1引风装置将电炉第四孔产生的烟气引出，烟气流量为200000～500000m3/h，烟气的温度为1200～1400℃，电炉第四孔排出的烟气中包括粉尘、CO、NOx或二噁英中的一种或至少两种的组合，其中，粉尘浓度为10～20g/m3，CO浓度为0～20％，二噁英的含量为0-10ng-TEQ/m3，NOx含量为0～2800ppm，喷氨装置向烟气中喷入氨气发生SNCR反应脱除烟气中的50～70％的NOx，喷入的氨气与烟气中的NOx的比例控制在1.4～1.6，未反应的氨气随烟气进入废钢预热装置；
S2在废钢预热装置中，烟气与废钢进行热交换，废钢升温至400～600℃，实现烟气余热的一次利用，降温后的烟气进入燃烧沉降室；
S3在燃烧沉降室中，烟气在500～700℃下燃烧去除其中的CO，烟气中的大颗粒物在重力作用下沉降，升温后的烟气进入余热锅炉；
S4在余热锅炉中，利用烟气中的热量对余热锅炉内的介质进行加热，烟气降温至200～250℃，实现烟气余热的二次利用，上游喷入的未反应氨气抑制了二噁英合成，降温后的烟气进入催化反应装置；
S5在催化反应装置中，烟气中的NOx与上游喷入的未反应氨气发生SCR反应，脱除烟气中80～90％的NOx，同时烟气中的二噁英发生催化分解，完成烟气的深度净化；
S6由电炉的电极孔、炉门或观察口逸出的烟气由烟气罩收集，经逸出烟气管路与催化反应装置排出的净化烟气混合后通过除尘装置去除其中的颗粒物，最终由烟囱排放，逸出的烟气流量为500000～1500000m3/h，逸出的烟气温度为60～100℃，逸出的烟气中粉尘浓度为0～5g/m3，二噁英含量为0～0.5ng-TEQ/m3。
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