CN110966870A - 一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法,属于烟气净化技术领域。通过将烟气循环、烧结矿余热回收、半干法脱硫、SCR脱硝等工艺单元进行结合,充分合理利用烧结矿的显热对烧结烟气进行换热,以满足烟气脱硫脱硝的反应温度条件,实现烧结烟气超低排放,同时在满足烧结生产工艺要求的前提下,实现烧结烟气减量。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域,具体地,本发明涉及一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法。
背景技术
近年来我国的钢铁工业发展迅猛,已经成为全球第一的生产、消费大国。同时,钢铁生产在其热加工过程中需要消耗大量的燃料和矿石,大量排放粉尘、二氧化硫、氮氧化物等空气污染物。在钢铁企业中,烧结工艺产生的污染物排放量占的比重最大,严格控制烧结工艺产生的污染物排放量,是实现钢铁企业超低排放的关键。
生态环境部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部和交通运输部联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气[2019] 35号),要求“全国新建(含搬迁)钢铁项目原则上要达到超低排放水平”,“到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造”,其中超低排放的具体指标要求烧结烟气粉尘排放浓度小时均值不高于10 mg/Nm3,二氧化硫排放浓度小时均值不高于35 mg/Nm3,氮氧化物排放浓度小时均值不高于50 mg/Nm3。
烧结烟气的特点是烟气流量大、烟气温度低、烟气成分分段特征明显。由于烧结烟气平均温度低于150 ℃,因此在进行烟气脱硝处理时,必须提高烟气温度以满足SCR脱硝技术要求的反应条件,目前较多采用补燃煤气的方法提高烟气温度,但由于烧结烟气流量大,烟气升温过程需消耗大量煤气,因此一般只将烟气温度升至低温SCR反应区间(200~250℃),但在此温度范围内,催化剂的活性不高,且易受二氧化硫的毒性影响。另一方面,烧结生产过程中的烧结矿带有大量的显热,传统的烧结矿余热回收方法由于存在漏风率大等问题,造成余热回收效率较低,浪费了大量能源浪费。此外,根据烧结烟气中氧气、二氧化硫、氮氧化物含量呈现分段特征的情况,在满足烧结生产工艺要求的前提下,可以将部分烟气进行循环回用,以达到节能减排的效果。
专利CN106610230B公开了一种烧结烟气减量和余热综合利用方法和装置,采用密闭的竖式冷却设备提高了烧结矿显热的余热回收效率,并对部分烟气进行循环利用,但回收的余热并未应用到烟气净化单元。专利CN109269310B公开了一种基于竖冷窑的烧结矿余热回收装置及方法,采用两段式的设备对烧结矿余热进行回收利用,但未对尾部烟气进行脱硫脱硝净化处理,难以满足超低排放的环保政策要求。专利CN109269309B公开了一种烧结矿显热和烟气余热回收及烟气净化一体化系统及方法,对采用先脱硝后脱硫的方案进行烟气净化,但未对烟气进行选择性循环,另外先脱硝的技术方案可能存在催化剂硫中毒的风险。可见,在钢铁行业超低排放的环保政策要求下,烧结余热的利用方式仍然存在进一步改进的空间。
发明内容
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法,通过将烟气循环、烧结矿余热回收、半干法脱硫、SCR脱硝等工艺单元进行结合,充分合理利用烧结矿的显热对烧结烟气进行换热,以满足烟气脱硫脱硝的反应温度条件,实现烧结烟气超低排放,同时在满足烧结生产工艺要求的前提下,实现烧结烟气减量。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,包括烧结机(1),主烟道(2),混合烟道(3),主烟道除尘器(4),主烟道抽风机(5),烟气脱硫装置(6),烟气换热器(7),烟气脱硝装置(8),余热回收装置(9),引风机(10),烟囱(11),混合烟道除尘器(12),混合烟道抽风机(13),增压风机(14),烧结矿冷却装置(15),高温除尘器(16),循环风机(17),循环烟气密封罩(18),烧结矿破碎装置(19),鼓风机(20)。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的烧结机(1)产生的原烟气总流量为Q 1,其中流量为Q 2的主烟气进入所述的主烟道(2);流量为Q 31的前段混合烟气和流量为Q 32的后段混合烟气进入所述的混合烟道(3)。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的主烟气流量Q 2为原烟气总流量Q 1的68%~76%,所述的前段混合烟气流量Q 31为原烟气总流量Q 1的18%~24%,所述的后段混合烟气流量Q 32为原烟气总流量Q 1的6%~8%。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的烟气脱硫装置(6)采用半干法脱硫技术,包括吸收塔和除尘器;所述的烟气脱硝装置(8)采用选择性催化还原(SCR)脱硝技术。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的余热回收装置(9)包括低温余热回收单元(91)和高温余热回收单元(92)。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,流量为Q 33的冷却空气通过鼓风机(20)进入所述的烧结矿冷却装置(15),所述的冷却空气流量Q 33为原烟气总流量Q 1的36%~52%。
本发明提供一种实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的主烟气进入主烟道(2)后,依次经过主烟道除尘器(4)、主烟道抽风机(5)、烟气脱硫装置(6)、烟气换热器(7)、烟气脱硝装置(8)、低温余热回收单元(91)、引风机(10)、烟囱(11),进入大气;所述的前段混合烟气和后段混合烟气进入混合烟道(3)后,依次经过混合烟道除尘器(12)、混合烟道抽风机(13)、增压风机(14),并在烧结矿冷却装置(15)内与所述的冷却空气混合,组成流量为Q 3的混合烟气,再依次经过高温除尘器(16)、高温余热回收单元(92)、烟气换热器(7)、循环风机(17)、循环烟气密封罩(18),进入烧结机(1)。
本发明提供一种实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的前段混合烟气的温度为70~90 ℃,氧气含量大于11%;所述的后段混合烟气的温度为250~320 ℃,氧气含量大于18%。
本发明提供一种实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的混合烟气由烧结矿冷却装置(15)进入高温除尘器(16)时,温度为550~600 ℃,氧气含量大于18%。
本发明提供一种实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的主烟气由烧结机(1)进入主烟道(2)时,温度为130~150 ℃,二氧化硫含量为1400~2000 mg/Nm3,氮氧化物含量为300~400 mg/Nm3;由烟气换热器(7)进入烟气脱硝装置(8)时,温度为320~360 ℃;由引风机(10)进入烟囱(11)时,温度为105~120 ℃,二氧化硫含量小于35 mg/Nm3,氮氧化物含量小于50 mg/Nm3,粉尘含量小于10 mg/Nm3。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法,从烟气温度为70~90 ℃,且氧气含量为11%~13%的风箱抽取流量占原烟气总流量18%~24%的烟气作为所述的前段混合烟气,同时从烟气温度为250~320 ℃,且氧气含量大于18%的风箱抽取流量占原烟气总流量6%~8%的烟气作为所述的后段混合烟气,两部分烟气进入混合烟道(3)后,温度为130~150 ℃,依次经过混合烟道除尘器(12)、混合烟道抽风机(13)、增压风机(14),通过气体分布器进入烧结矿冷却装置(15),与占原烟气总流量36%~52%的冷却空气混合,组成混合烟气,其流量Q 3与主烟气流量Q 2基本相同,对烧结矿进行充分的冷却换热后,混合烟气的温度升高至550~600 ℃,在经过高温除尘器(16)进入高温余热回收单元(92)对中高品位的余热进行回收后,混合烟气温度降至350~380 ℃,通过烟气换热器(7)对烟气脱硝装置(8)上游的主烟气进行换热,混合烟气温度降至130~135 ℃,再经过循环风机(17)和循环烟气密封罩(18),重新进入烧结机(1),实现烟气循环及热风烧结,混合烟气的氧气含量大于18%,可满足烧结生产过程的工艺要求。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法,所述的主烟气流量占原烟气总流量68%~76%,在进入主烟道(2)时,温度为130~150 ℃,二氧化硫含量为1400~2000 mg/Nm3,氮氧化物含量为300~400 mg/Nm3,依次经过主烟道除尘器(4)和主烟道抽风机(5),进入烟气脱硫装置(6)时的温度为110~130 ℃,此温度适合半干法脱硫装置运行,有利于提高脱硫效率及脱硫剂利用率。烟气脱硫装置(6)出口的主烟气温度为85~95℃,通过烟气换热器(7)升温至320~360 ℃后,进入烟气脱硝装置(8),此温度为中温SCR催化剂的适宜反应温度,有利于提高脱硝效率及催化剂利用率。主烟气脱硝后进入低温余热回收单元(91)对中低品位的余热进行回收,在经过引风机(10)进入烟囱(11)时,温度为105~120 ℃,二氧化硫含量小于35 mg/Nm3,氮氧化物含量小于50 mg/Nm3,粉尘含量小于10 mg/Nm3,满足超低排放标准。
本发明提供一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统及方法,烧结矿进入烧结矿冷却装置(15)时的温度为600~800 ℃,在与所述的混合烟气进行换热的过程中逐渐冷却并移动至装置底部排出,同时所述的冷却空气进入烧结矿冷却装置(15)的底部,使烧结矿的温度最终降至100 ℃以下,实现烧结矿显热最大限度的回收。
基于上述发明内容,本发明具有的有益效果在于:
1. 从原烟气中抽取部分烟气与冷却空气进行混合,参与烧结矿冷却、余热回收及烟气换热过程,并在满足烧结生产过程工艺要求的前提下进行烟气循环及热风烧结,实现了烟气减量。
2. 将余热回收装置分为高温余热回收单元和低温余热回收单元,利用余热回收过程中的中间温度区间对主烟气进行换热升温,达到中温SCR运行的适宜温度,有利于提高脱硝效率及催化剂利用率,在不增加补燃煤气额外消耗能源的情况下实现氮氧化物的超低排放。
3. 在从原烟气中抽取部分烟气参与换热及循环的同时,将主烟气的温度调整至适合半干法脱硫技术运行的适宜温度,克服了入口烟气温度过低影响半干法脱硫效率的问题,有利于提高脱硫效率及吸收剂利用率。此外,半干法脱硫装置配套有除尘设备,可同时实现二氧化硫和粉尘的超低排放。
4. 冷却空气先与排出烧结矿冷却装置的烧结矿进行换热,再进入冷却装置与从原烟气抽取的部分烟气逐步完成混合及升温过程,使烧结矿的显热得到最大限度的回收。
附图说明
图1为本发明提供的一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统的示意图。
其中,1-烧结机,2-主烟道,3-混合烟道,4-主烟道除尘器,5-主烟道抽风机,6-烟气脱硫装置,7-烟气换热器,8-烟气脱硝装置,9-余热回收装置,10-引风机,11-烟囱,12-混合烟道除尘器,13-混合烟道抽风机,14-增压风机,15-烧结矿冷却装置,16-高温除尘器,17-循环风机,18-循环烟气密封罩,19-烧结矿破碎装置,20-鼓风机,91-低温余热回收单元,92-高温余热回收单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
针对某烧结机的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统如图1所示。烧结机1的烧结矿产量为375 t/h,额定烟气流量为120万Nm3/h。从烟气温度为70~90 ℃,且氧气含量为11%~13%的风箱抽取流量为28万Nm3/h的烟气作为前段混合烟气,同时从烟气温度为250~320 ℃,且氧气含量大于18%的风箱抽取流量为10万Nm3/h的烟气作为后段混合烟气,两部分烟气进入混合烟道3后,温度为142 ℃,依次经过混合烟道除尘器12、混合烟道抽风机13、增压风机14,通过气体分布器进入烧结矿冷却装置15,与流量为44万Nm3/h的冷却空气混合,组成混合烟气,对烧结矿进行充分的冷却换热后,混合烟气的温度升高至590 ℃,在经过高温除尘器16进入高温余热回收单元92对中高品位的余热进行回收后,混合烟气温度降至370 ℃,通过烟气换热器7对烟气脱硝装置8上游的主烟气进行换热,混合烟气温度降至134 ℃,再经过循环风机17和循环烟气密封罩18,重新进入烧结机1,实现烟气循环及热风烧结,混合烟气的氧气含量为18.1 %,可满足烧结生产过程的工艺要求。
流量为82万Nm3/h的主烟气,在进入主烟道2时,温度为142 ℃,二氧化硫含量为1800 mg/Nm3,氮氧化物含量为380 mg/Nm3,依次经过主烟道除尘器4和主烟道抽风机5,进入烟气脱硫装置6时的温度为122 ℃,此温度适合半干法脱硫装置运行,有利于提高脱硫效率及脱硫剂利用率。烟气脱硫装置6出口的主烟气温度为92 ℃,通过烟气换热器7升温至350℃后,进入烟气脱硝装置8,此温度为中温SCR催化剂的适宜反应温度,有利于提高脱硝效率及催化剂利用率。主烟气脱硝后进入低温余热回收单元91对中低品位的余热进行回收,在经过引风机10进入烟囱11时,温度为110 ℃,二氧化硫含量为32 mg/Nm3,氮氧化物含量为44 mg/Nm3,粉尘含量为8 mg/Nm3,满足超低排放标准。
烧结矿进入烧结矿冷却装置15时的温度为720 ℃,在与混合烟气进行换热的过程中逐渐冷却并移动至装置底部排出,同时冷却空气进入烧结矿冷却装置15的底部,使烧结矿的温度最终降至85 ℃,实现烧结矿显热最大限度的回收。
实施例2
采用与实施例1相同的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统。从烟气温度为70~90 ℃,且氧气含量为11%~13%的风箱抽取流量为21万Nm3/h的烟气作为前段混合烟气,同时从烟气温度为250~320 ℃,且氧气含量大于18%的风箱抽取流量为7万Nm3/h的烟气作为后段混合烟气,两部分烟气进入混合烟道3后,温度为138 ℃,依次经过混合烟道除尘器12、混合烟道抽风机13、增压风机14,通过气体分布器进入烧结矿冷却装置15,与流量为64万Nm3/h的冷却空气混合,组成混合烟气,对烧结矿进行充分的冷却换热后,混合烟气的温度升高至560 ℃,在经过高温除尘器16进入高温余热回收单元92对中高品位的余热进行回收后,混合烟气温度降至360 ℃,通过烟气换热器7对烟气脱硝装置8上游的主烟气进行换热,混合烟气温度降至132 ℃,再经过循环风机17和循环烟气密封罩18,重新进入烧结机1,实现烟气循环及热风烧结,混合烟气的氧气含量为18.7 %,可满足烧结生产过程的工艺要求。
流量为92万Nm3/h的主烟气,在进入主烟道2时,温度为138 ℃,二氧化硫含量为1600 mg/Nm3,氮氧化物含量为320 mg/Nm3,依次经过主烟道除尘器4和主烟道抽风机5,进入烟气脱硫装置6时的温度为118 ℃,此温度适合半干法脱硫装置运行,有利于提高脱硫效率及脱硫剂利用率。烟气脱硫装置6出口的主烟气温度为88 ℃,通过烟气换热器7升温至330℃后,进入烟气脱硝装置8,此温度为中温SCR催化剂的适宜反应温度,有利于提高脱硝效率及催化剂利用率。主烟气脱硝后进入低温余热回收单元91对中低品位的余热进行回收,在经过引风机10进入烟囱11时,温度为115 ℃,二氧化硫含量为28 mg/Nm3,氮氧化物含量为38 mg/Nm3,粉尘含量为6 mg/Nm3,满足超低排放标准。
烧结矿进入烧结矿冷却装置15时的温度为680 ℃,在与混合烟气进行换热的过程中逐渐冷却并移动至装置底部排出,同时冷却空气进入烧结矿冷却装置15的底部,使烧结矿的温度最终降至90 ℃,实现烧结矿显热最大限度的回收。
Claims (10)
1.一种烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,包括烧结机(1),主烟道(2),混合烟道(3),主烟道除尘器(4),主烟道抽风机(5),烟气脱硫装置(6),烟气换热器(7),烟气脱硝装置(8),余热回收装置(9),引风机(10),烟囱(11),混合烟道除尘器(12),混合烟道抽风机(13),增压风机(14),烧结矿冷却装置(15),高温除尘器(16),循环风机(17),循环烟气密封罩(18),烧结矿破碎装置(19),鼓风机(20)。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的烧结机(1)产生的原烟气总流量为Q 1,其中流量为Q 2的主烟气进入所述的主烟道(2);流量为Q 31的前段混合烟气和流量为Q 32的后段混合烟气进入所述的混合烟道(3)。
3.根据权利要求1所述的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的主烟气流量Q 2为原烟气总流量Q 1的68%~76%,所述的前段混合烟气流量Q 31为原烟气总流量Q 1的18%~24%,所述的后段混合烟气流量Q 32为原烟气总流量Q 1的6%~8%。
4.根据权利要求1所述的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的烟气脱硫装置(6)采用半干法脱硫技术,包括吸收塔和除尘器;所述的烟气脱硝装置(8)采用选择性催化还原(SCR)脱硝技术。
5.根据权利要求1所述的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,所述的余热回收装置(9)包括低温余热回收单元(91)和高温余热回收单元(92)。
6.根据权利要求1所述的烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用系统,其特征在于,流量为Q 33的冷却空气通过鼓风机(20)进入所述的烧结矿冷却装置(15),所述的冷却空气流量Q 33为原烟气总流量Q 1的36%~52%。
7.采用如权利要求1所述的系统实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的主烟气进入主烟道(2)后,依次经过主烟道除尘器(4)、主烟道抽风机(5)、烟气脱硫装置(6)、烟气换热器(7)、烟气脱硝装置(8)、低温余热回收单元(91)、引风机(10)、烟囱(11),进入大气;所述的前段混合烟气和后段混合烟气进入混合烟道(3)后,依次经过混合烟道除尘器(12)、混合烟道抽风机(13)、增压风机(14),并在烧结矿冷却装置(15)内与所述的冷却空气混合,组成流量为Q 3的混合烟气,再依次经过高温除尘器(16)、高温余热回收单元(92)、烟气换热器(7)、循环风机(17)、循环烟气密封罩(18),进入烧结机(1)。
8.根据权利要求7所述的实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的前段混合烟气的温度为70~90 ℃,氧气含量大于11%;所述的后段混合烟气的温度为250~320 ℃,氧气含量大于18%。
9.根据权利要求7所述的实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的混合烟气由烧结矿冷却装置(15)进入高温除尘器(16)时,温度为550~600 ℃,氧气含量大于18%。
10.根据权利要求7所述的实现烧结烟气超低排放及烧结余热综合利用的方法,其特征在于,所述的主烟气由烧结机(1)进入主烟道(2)时,温度为130~150 ℃,二氧化硫含量为1400~2000 mg/Nm3,氮氧化物含量为300~400 mg/Nm3;由烟气换热器(7)进入烟气脱硝装置(8)时,温度为320~360 ℃;由引风机(10)进入烟囱(11)时,温度为105~120 ℃,二氧化硫含量小于35 mg/Nm3,氮氧化物含量小于50 mg/Nm3,粉尘含量小于10 mg/Nm3。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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