CN111595168A - 一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法 - Google Patents

一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种链篦机‑回转窑脱硝系统及方法，包括依次连接的环冷机、链篦机‑回转窑、一级脱硝反应器和二级脱硝反应器。其中链篦机‑回转窑包括依次连接的鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段、第二预热段和回转窑。环冷机包括并行的第一环冷段、第二环冷段和第三环冷段。本脱硝工艺及其系统解决了现有技术面临的技术难题，主要是指前端一级脱硝难以实现超低排放、负荷及温度变化时超标排放的两大问题，通过链篦机‑回转窑脱硝系统，两级脱硝的有机耦合，可实现脱硝温度自动可调、NOx达到超低排放、满足启机及负荷变化过程的达标排放，同时具有“投资省、运行成本低、系统运行稳定”的特点。

Description

一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法
技术领域
本发明涉及链篦机-回转窑技术领域，更具体地说，涉及一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法。
背景技术
目前，钢铁球团主流的生产工艺为链篦机-回转窑工艺，链篦机-回转窑原始的NOx浓度一般在200-600mg/Nm3，需要控制到50mg/Nm3以达到超低排放要求。为了达到排放要求，链篦机-回转窑脱硝系统主要是采用升温SCR脱硝或前端免加热SCR脱硝。
升温SCR脱硝工艺是将SCR脱硝装置布置于脱硫除尘装置后。但是，链篦机-回转窑排放的烟气温度一般为130-180℃，远低于SCR催化剂的工作温度，需设置烟气加热装置来提高烟气温度，以满足SCR催化剂的工作要求。烟气加热装置主要燃用高炉/转炉煤气，其运行成本过高，占据升温SCR脱硝总运行成本的一半以上，导致钢铁球团行业SCR脱硝成本居高不下。另外，SCR脱硝反应温度需≥230℃，启机阶段脱硝入口无法满足SCR脱硝的温度需求，将出现链篦机-回转窑启停机时NOx超标排放的情况，无法实现与主机100％的同步率。
前端免加热SCR脱硝工艺，通过在第二预热段处设置SCR脱硝。但是，SCR脱硝仅为链篦机-回转窑第二预热段的局部脱硝，第二预热段会漏风至第一预热段中，进而导致NOx泄露至净烟气中，进而导致NOx超标。另外，免加热SCR脱硝反应温度需≥350℃，启机阶段脱硝入口无法满足SCR脱硝的温度需求，将出现链篦机-回转窑启停机时NOx超标排放的情况，无法实现与主机100％的同步率。
因此，如何全工况下(包括启机阶段)低成本的实现超低排放，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是如何全工况下(包括启机阶段)低成本的实现超低排放，为此，本发明提供了一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法，包括链篦机、回转窑、环冷机、一级脱硝反应器、一级脱硝剂喷射器、二级脱硝反应器和二级脱硝剂喷射器；
所述链篦机包括依次连接的鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段和第二预热段，所述环冷机包括依次连接的第一环冷段、第二环冷段和第三环冷段；
所述一级脱硝反应器为SCR反应器，其烟气入口包括依次连接的调温装置和一级脱硝喷射器；
所述二级脱硝反应器为干法脱硫除尘脱硝一体化装置，其烟气入口包括依次连接的二级脱硝剂喷射器和循环风调节装置；
所述第一环冷段的烟气出口将烟气导入所述回转窑助燃后与所述第二预热段连通；
所述第二预热段的烟气出口经所述一级脱硝反应器与所述抽风干燥段的烟气入口连通，所述调温装置和一级脱硝剂喷射器位于所述一级脱硝反应器与所述第二预热段的烟气出口之间；
所述第二环冷段的烟气出口与所述第一预热段的烟气入口连通；第三环冷段的烟气出口通过鼓风机与所述鼓风干燥段的烟气入口连通；
所述抽风干燥段和第一预热段的烟气出口经所述二级脱硝反应器连通烟囱，所述二级脱硝剂喷射器和循环风调节装置位于所述抽风干燥段和第一预热段的烟气出口与所述二级脱硝反应器之间。
本发明其中一个实施例中，还包括设置所述一级脱硝反应器与所述第二预热段的烟气出口之间的调温装置，所述调温装置入口烟气温度波动时，所述调温装置能够启动相应的调温动作实时响应，实现所述调温装置烟气出口温度稳定。
本发明其中一个实施例中，所述一级脱硝反应器与所述第二预热段烟气出口之间设置有多管除尘器。
本发明其中一个实施例中，所述一级脱硝反应器与所述抽风干燥段之间设置有高温引风机。
本发明其中一个实施例中，所述二级脱硝反应器与所述抽风干燥段之间设置有静电除尘器。
本发明其中一个实施例中，所述二级脱硝反应器与所述抽风干燥段和第一预热段之间设置有主抽风机。
本发明其中一个实施例中，所述二级脱硝反应器与所述烟囱之间设置有引风机。
本发明其中一个实施例中，将所述引风机与所述烟囱之间的烟气引入至所述二级脱硝反应器的循环管路。
本发明其中一个实施例中，所述循环管路上设置有循环风调节装置，当检测到开机信号以及负荷变化信号时，所述循环风调节装置开启以使得由所述引风机引出的烟气首先进入循环管路。
本发明还公开了一种链篦机-回转窑脱硝方法，应用上述中任一项所述的链篦机-回转窑脱硝系统，所述链篦机-回转窑脱硝方法包括：
第一冷却段的烟气进入回转窑进行助燃，燃烧后的高温烟气经回转窑进入第二预热段对球团进行预热降温；降温后的烟气进入一级脱硝反应器，第一原喷射器在一级脱硝反应器喷射还原剂，降温后的烟气在一级脱硝反应器内完成脱硝反应；经过脱硝处理后的烟气抽至抽风干燥段对球团进行干燥；
第三冷却段的烟气通过鼓风机鼓入鼓风干燥段对球团进行干燥，干燥后烟气与抽风干燥段烟气混合；抽风干燥段和第一预热段的烟气汇合后，进入二级脱硝剂喷射器在烟气中喷射脱硝剂，再进入二级脱硝反应器完成脱硫脱硝除尘反应；反应完净烟气引至烟囱排放。
本发明其中一个实施例中，当启机及负荷变化时，通过循环风调节装置实现二级脱硝反应器的预先响应。
本发明其中一个实施例中，一级脱硝反应器的脱硝剂为氨水、液氨、尿素。
本发明其中一个实施例中，二级脱硝反应器脱硝剂为臭氧、ClO2氧化、亚氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钠、高锰酸钾或双氧水。
本发明其中一个实施例中，所述二级脱硝反应器的脱硝吸收剂为CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2、NaOH、Na2CO3碱性吸收剂。
从上述的技术方案可以看出，使用本发明的链篦机-回转窑脱硝系统时，第一冷却段的烟气进入回转窑进行助燃，燃烧后的高温烟气经回转窑进入第二预热段对球团进行预热降温；降温后的烟气进入一级脱硝反应器，一级脱硝剂喷射器在一级脱硝反应器喷射还原剂，降温后的烟气在一级脱硝反应器内完成脱硝反应；经过脱硝处理后的烟气抽至抽风干燥段对球团进行干燥；第三冷却段的烟气通过鼓风机鼓入鼓风干燥段对球团进行干燥，干燥后烟气与抽风干燥段烟气混合；抽风干燥段和第一预热段的烟气汇合后，进入二级脱硝剂喷射器在烟气中喷射脱硝剂，再进入二级脱硝反应器完成脱硫脱硝除尘反应；反应完净烟气引至烟囱排放。可见，采用本发明中系统时，由于烟气在进入一级脱硝反应器之前在回转窑中进行助燃，从而提高了烟气的温度，因此进一级脱硝反应器之前无需设置烟气加热装置、GGH换热器从而降低了链篦机-回转窑脱硝成本。且二级脱硝反应器为干法脱硫除尘脱硝一体化装置，进一步降低了脱硝成本。通过链篦机-回转窑脱硝系统，两级脱硝的有机耦合，可实现脱硝温度自动可调、NOx达到超低排放、满足启机及负荷变化过程的达标排放，同时具有“投资省、运行成本低、系统运行稳定”的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明所提供的一种链篦机-回转窑脱硝系统结构示意图；
图中，1-链篦机；101-鼓风干燥段；102-抽风干燥段；103-第一预热段；104-第二预热段；2-回转窑；3-环冷机；301-第一冷却段；302-第二冷却段；303-第三冷却段；4-调温装置；5-多管除尘器；6-一级脱硝剂喷射器；7-一级脱硝反应器；8-高温引风机；9-静电除尘器；10-主抽风机；11-二级脱硝剂喷射器；12-二级脱硝反应器；13-循环风调节装置；14-引风机；15-烟囱。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法，以在全工况下(包括启机阶段)低成本的实现超低排放。
此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
请参阅图1，本发明实施例中的一种链篦机-回转窑脱硝系统包括链篦机、回转窑2、环冷机3、一级脱硝反应器7、一级脱硝剂喷射器6、二级脱硝反应器12和二级脱硝剂喷射器11，一级脱硝反应器7为SCR反应器，二级脱硝反应器12为干法脱硫除尘脱硝一体化装置；
链篦机包括依次连接的鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段和第二预热段，环冷机3包括依次连接的第一环冷段、第二环冷段和第三环冷段；
第一环冷段的烟气出口将烟气导入回转窑2助燃后与第二预热段连通；
第二预热段的烟气出口经一级脱硝反应器7与抽风干燥段的烟气入口连通，一级脱硝剂喷射器6位于一级脱硝反应器7与第二预热段的烟气出口之间；
第二环冷段的烟气出口与第一预热段的烟气入口连通；第三环冷段的烟气出口通过鼓风机与鼓风干燥段的烟气入口连通；
第一预热段的烟气出口经二级脱硝反应器12连通烟囱15，二级脱硝剂喷射器11位于第一预热段的烟气出口与二级脱硝反应器12之间。
使用本发明的链篦机-回转窑脱硝系统时，第一冷却段的烟气进入回转窑2进行助燃，燃烧后的高温烟气经回转窑2进入第二预热段对球团进行预热降温；降温后的烟气进入一级脱硝反应器7，一级脱硝剂喷射器在一级脱硝反应器7喷射还原剂，降温后的烟气在一级脱硝反应器7内完成脱硝反应；经过脱硝处理后的烟气抽至抽风干燥段对球团进行干燥；第三冷却段的烟气通过鼓风机鼓入鼓风干燥段对球团进行干燥，干燥后烟气与抽风干燥段烟气混合；抽风干燥段和第一预热段的烟气汇合后，进入二级脱硝剂喷射器11在烟气中喷射脱硝剂，再进入二级脱硝反应器12完成脱硫脱硝除尘反应；反应完净烟气引至烟囱15排放。可见，采用本发明中系统时，由于烟气在进入一级脱硝反应器7之前在回转窑2中进行助燃，从而提高了烟气的温度，因此进一级脱硝反应器7之前无需设置烟气加热装置、GGH换热器从而降低了链篦机-回转窑脱硝成本。且二级脱硝反应器12为干法脱硫除尘脱硝一体化装置，进一步降低了脱硝成本。
需要说明的是，本发明中一级脱硝反应器7为SCR脱硝反应器，该一级脱硝反应器7的脱硝剂为氨水、液氨、尿素。二级脱硝反应器12为干法脱硫除尘脱硝一体化装置，脱硝剂为臭氧、ClO2、亚氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钠、高锰酸钾或双氧水；二级脱硝反应器12的脱硝吸收剂为CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2、NaOH、Na2CO3碱性吸收剂。
为了进一步提高脱硝效率，本发明的还包括设置一级脱硝反应器7与第二预热段的烟气出口之间的调温装置4，调温装置4入口烟气温度波动时，所述调温装置能够启动相应的调温动作实时响应，实现所述调温装置4烟气出口温度稳定。该温度阈值根据实际需求进行调整，例如本发明中该温度阈值为350℃～450℃，第一冷却段的烟气在回转窑2助燃为800℃～1000℃的高温烟气，该高温烟气在第二预热段降温处理到450℃～550℃，进一步的，在调温装置4的处理下，烟气的温度维持在350℃～450℃，使得进入一级脱硝反应器7的烟气的温度不会过低也不会过高，从而使得一级脱硝维持在较高的效率内。
为了降低烟气中灰尘对后续设备的影响，一级脱硝反应器7与第二预热段烟气出口之间设置有多管除尘器5。为了将经过一级脱硝反应器7进行脱硝处理后的烟气引入至抽风干燥段，以对球团进行干燥处理，在一级脱硝反应器7的前端设置有送风机，或者在一级脱硝反应器7与抽风干燥段之间设置有高温引风机8。无论送风机还是引风机最终将经过一级脱硝反应器7的烟气送入至抽风干燥段。
为了降低烟气中灰尘对后续设备的影响，二级脱硝反应器12与抽风干燥段之间设置有静电除尘器9。
为了方便将抽风干燥段和第一预热段的烟气引入至二级脱硝反应器12中，本发明中，在抽风干燥段和第一预热段的前端设置有送风机或者在二级脱硝反应器12与抽风干燥段和第一预热段之间设置有主抽风机10。优选的，采用后者，通过主抽风机10将抽风干燥段和第一预热段的烟气引入至二级脱硝反应器12，以进行脱硝反应。
进一步的，二级脱硝反应器12与烟囱15之间设置有引风机，将引风机14与烟囱15之间的烟气引入至二级脱硝反应器12的循环管路，循环管路上设置有循环风调节装置13，当检测到开机信号以及负荷变化信号时，循环风调节装置13开启以使得由引风机引出的烟气首先进入循环管路。通过设循环风调节装置13当检测到开机信号以及负荷变化信号时，循环风调节装置13开启以使得由引风机引出的烟气首先进入循环管路。能够实现预先响应前端链篦机-回转窑工况，实现100％同步率。系统整体脱硝投资成本及运行成本远低于现有球团烟气升温SCR脱硝装置。
本发明还公开了一种链篦机-回转窑脱硝方法，应用上述中任一项的链篦机-回转窑脱硝系统，链篦机-回转窑脱硝方法包括：
第一冷却段的烟气进入回转窑2进行助燃，燃烧后的高温烟气经回转窑2进入第二预热段对球团进行预热降温；降温后的烟气进入一级脱硝反应器7，一级脱硝剂喷射器6在一级脱硝反应器7喷射还原剂，降温后的烟气在一级脱硝反应器7内完成脱硝反应；经过脱硝处理后的烟气抽至抽风干燥段对球团进行干燥；
第三冷却段的烟气通过鼓风机鼓入鼓风干燥段对球团进行干燥，干燥后烟气与抽风干燥段烟气混合；抽风干燥段和第一预热段的烟气汇合后，进入二级脱硝剂喷射器11在烟气中喷射脱硝剂，再进入二级脱硝反应器12完成脱硫脱硝除尘反应；反应完净烟气引至烟囱15排放。
本发明其中一个实施例中，当启机及负荷变化时，通过循环风调节装置13实现二级脱硝反应器12的预先响应。
实施例1
某120万球团使用本发明的链篦机-回转窑脱硝系统，第二预热段烟气量为160000Nm3/h(标况)；烟气NOx浓度约为600mg/Nm3，使用氨水作脱硝还原剂。
第二预热段经调温装置4控制温度达到位于350～450℃区间，NOx浓度为600mg/Nm3。经SCR反应器后NOx浓度控制在50mg/Nm3以下。脱硝后的烟气进入第一预热段，第二预热段104中NOx泄露至第一预热段，并与抽风干燥段烟气混合后，烟气的NOx浓度约为100mg/Nm3。随后烟气进入二级脱硝反应器12中进行二级脱硝反应，二级脱硝后的出口NOx浓度＜50mg/Nm3。
实施例2
某200万球团使用本发明的链篦机-回转窑脱硝系统，第二预热段烟气量为340000Nm3/h(标况)；烟气NOx浓度约为500mg/Nm3，使用氨水作脱硝还原剂。
第二预热段经调温装置4控制温度达到位于350℃～450℃区间，NOx浓度为500mg/Nm3。经SCR反应器后NOx浓度控制在50mg/Nm3以下。脱硝后的烟气进入第一预热段，第二预热段104中NOx泄露至第一预热段，并与抽风干燥段烟气混合后，烟气的NOx浓度约为100mg/Nm3。随后烟气进入二级脱硝反应器12中进行二级脱硝反应，二级脱硝后的出口NOx浓度＜50mg/Nm3。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种链篦机-回转窑脱硝系统及方法，其特征在于，包括链篦机、回转窑、环冷机、一级脱硝反应器、一级脱硝剂喷射器、二级脱硝反应器和二级脱硝剂喷射器；
所述链篦机包括依次连接的鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段和第二预热段，所述环冷机包括并行的第一环冷段、第二环冷段和第三环冷段；
所述一级脱硝反应器为SCR反应器，其烟气入口与一级脱硝喷射器连通；
所述二级脱硝反应器为干法脱硫除尘脱硝一体化装置，其烟气入口与二级脱硝剂喷射器连通；
所述第一环冷段的烟气出口将烟气导入所述回转窑助燃后与所述第二预热段连通；
所述第二预热段的烟气出口经所述一级脱硝反应器与所述抽风干燥段的烟气入口连通，所述一级脱硝剂喷射器位于所述一级脱硝反应器与所述第二预热段的烟气出口之间；
所述抽风干燥段和所述第一预热段的烟气出口汇合后经所述二级脱硝反应器连通烟囱，所述二级脱硝剂喷射器位于所述第一预热段的烟气出口与所述二级脱硝反应器之间。
2.如权利要求1所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，还包括设置所述一级脱硝反应器与所述第二预热段的烟气出口之间的调温装置，所述调温装置入口烟气温度波动时，所述调温装置能够启动相应的调温动作实时响应，实现所述调温装置烟气出口温度稳定。
3.如权利要求2所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述一级脱硝反应器与所述第二预热段烟气出口之间设置有多管除尘器。
4.如权利要求3所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述一级脱硝反应器与所述抽风干燥段之间设置有高温引风机。
5.如权利要求1所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述二级脱硝反应器与所述抽风干燥段之间设置有静电除尘器。
6.如权利要求1所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述二级脱硝反应器与所述抽风干燥段和第一预热段之间设置有主抽风机。
7.如权利要求1所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述二级脱硝反应器与所述烟囱之间设置有引风机。
8.如权利要求7所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，将所述引风机与所述烟囱之间的烟气引入至所述二级脱硝反应器的循环管路。
9.如权利要求8所述的链篦机-回转窑脱硝系统，其特征在于，所述循环管路上设置有循环风调节装置，当检测到开机信号以及负荷变化信号时，所述循环风调节装置开启以使得由所述引风机引出的烟气首先进入循环管路。
10.一种链篦机-回转窑脱硝方法，其特征在于，应用权利要求1至9中任一项所述的链篦机-回转窑脱硝系统，所述链篦机-回转窑脱硝方法包括：
第一冷却段的烟气进入回转窑进行助燃，燃烧后的高温烟气经回转窑进入第二预热段对球团进行预热降温；降温后的烟气进入一级脱硝反应器，一级脱硝剂喷射器在一级脱硝反应器喷射还原剂，降温后的烟气在一级脱硝反应器内完成脱硝反应；经过脱硝处理后的烟气抽至抽风干燥段对球团进行干燥；
第三冷却段的烟气通过鼓风机鼓入鼓风干燥段对球团进行干燥，干燥后烟气与抽风干燥段烟气混合；抽风干燥段和第一预热段的烟气汇合后，进入二级脱硝剂喷射器在烟气中喷射脱硝剂，再进入二级脱硝反应器完成脱硫脱硝除尘反应；反应完净烟气引至烟囱排放。
11.如权利要求10所述的链篦机-回转窑脱硝方法，其特征在于，当启机及负荷变化时，通过循环风调节装置实现二级脱硝反应器的预先响应。
12.如权利要求10所述的链篦机-回转窑脱硝方法，其特征在于，所述一级脱硝反应器的脱硝剂为氨水、液氨、尿素。
13.如权利要求10所述的链篦机-回转窑脱硝方法，其特征在于，所述二级脱硝反应器的脱硝剂为臭氧、ClO2、亚氯酸钠、次氯酸钠、氯酸钠、高锰酸钾或双氧水。
14.如权利要求10所述的链篦机-回转窑脱硝方法，其特征在于，所述二级脱硝反应器的脱硝剂为CaO、Ca(OH)2、MgO、Mg(OH)2、NaOH、Na2CO3碱性吸收剂。
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