CN112044267B - 一种烟气处理中净烟气热能利用方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烟气处理中净烟气热能利用方法及系统，采用经过脱硝处理后温度较高的净烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件净烟气中的氧气成分，将经过脱硝处理后的净烟气作为助燃气体与燃料在热风炉中进行燃烧，利用该部分气体(净烟气)的高温环境和高含氧量作为助燃气体，大大节省了燃料的使用；同时，利用净烟气中含有的一氧化碳，一氧化碳在燃烧炉中进一步燃烧放出热量，利用废气(净烟气)中的有效成分(CO)产生热量，该热量也用于对进入脱硝处理系统的烟气进行升温，节约能源，充分利用有效成分，同时减少一氧化碳污染物的排放。

Description

一种烟气处理中净烟气热能利用方法及系统
技术领域
本发明涉及一种烟气处理方法及系统，具体涉及一种烟气处理中净烟气热能利用方法及系统，属于烟气处理技术领域。
背景技术
烧结是钢铁工业的基础环节，其排放的废气量大(约2000-3000Nm3/t(烧结矿))，温度波动大(120-180℃)，含氧量高(14-18％)，CO含量高(约4000-8000mg/Nm3)污染物成分复杂，包括SO2、NOx、二噁英、粉尘、重金属、氟化物等，其中SO2、NOx、二噁英、粉尘分别约占钢铁工业大气污染物排放总量的70％、48％、90％、40％，造成硫资源浪费及酸雨、雾霾等环境污染，是大气污染控制的重点和难点。烧结烟气脱硫已经得到了广泛的推广，一般分为半干法、湿法、干法三类，其中半干法以循环流化床法(CFB)和旋转喷雾干燥法(SDA)为代表，干法以活性炭工艺为代表，湿法主要为石灰石-石膏法。而随着超低排放的到来，对烧结烟气中NOx的排放提出了新要求，目前选择性催化还原技术(SCR)是应用最广泛，技术最成熟的脱硝工艺，但SCR脱硝的活性炭温度窗口在180-400℃之间，高于烧结烟气排放温度，因此对于脱硝必须对烧结烟气进行加热处理。
现有技术中，单级活性炭法+SCR工艺流程如图1所示，烟气在进入活性炭净化装置中，可以少量喷氨，主要脱除烟气中二氧化硫、二噁英及其他有机物，解吸后的富硫气体送至资源化处理装置，制成硫酸或其他产品；初步净化后的烟气送入SCR反应器。由于此时烟气温度一般不超过150℃，需在SCR反应器的入口，采取GGH装置把温度升高至180℃以上，深度净化后的烟气达到超低排放标准再排入大气。
现有技术中，半干法+SCR工艺流程如图2所示，原烟气经脱硫塔、除尘器后进入SCR反应器，由于脱硫后，烟气温度较低(约90℃)，不论采用中温SCR还是低温SCR，都要在烟气进入SCR及反应器前进行升温。常用的升温方法是设置GGH装置。烟气经SCR反应器后，达标排入大气。
现有技术中，湿法脱硫+SCR工艺流程如图3所示，原烟气先经脱硫装置脱硫，再进入SCR反应器脱硝。由于脱硫后，烟气湿度大，温度过低，不论SCR反应催化剂采用中高温型还是低温型催化剂，烟气都必须加热升温，才能进入SCR反应器。净化后的烟气可直接排入大气。
现有技术中，调节进入脱硝系统的温度的技术方案如图4所示，热风炉燃烧气源为BFG/COG，助燃气为空气，在热风炉燃烧后送往脱硫后烟道，与烟气混合后进入脱硝塔，保证进入脱硝塔时达到目标温度，经过脱硝后的净烟气通过GGH与脱硫后烟道中烟气换热，达到热量的充分利用。
对于已经建成的，并且运行良好的烧结烟气脱硫设施，一般会选择SCR脱硝工艺，如采取湿法脱硫+SCR脱硝或者半干法脱硫+SCR脱硝，针对单级活性炭工艺可以选择双级模式或者单级+SCR工艺，其中湿法脱硫出口烟气湿度大、温度过低，烟气必须加热升温，才能进入SCR反应器；半干法脱硫烟气出口温度在100℃左右，也需要加热；活性炭法出口烟气温度约140℃，但SCR脱硝温度窗口高，依旧需要加热处理。
目前以高炉煤气或者焦炉煤气为气源，空气为助燃气，在燃烧炉中进行燃烧后，直接通入烟道中，对烧结烟气进行加热，加热气体经过脱硝之后再通过GGH与原烟气换热，提高热量利用率，虽如此，但烧结烟气量巨大，如600m2烧结机，烟气量达到200万Nm3/h，对如此大的烟气量进行加热，需要消耗大量的高炉煤气或者焦炉煤气以及助燃空气，这些燃烧气一方面可以对烧结原烟气进行换热，一方面又引入了大量的气体(间接换热效率低)，增加了进入SCR反应器的空塔气速，提高了脱硝处理难度，由于作为热源的焦炉煤气/高炉煤气无法减少，本发明从减少助燃剂空气方面入手，在满足烟气升温基础上，降低烟气量。
发明内容
针对现有技术中，处理烟气中的氮氧化物问题，需要将脱硫处理后的烟气经过升温处理输入脱硝处理系统，而升温需要采用空气与燃料进行燃烧加热，由于烟气处理量大，需要消耗大量的助燃气体(空气)，加热助燃气体本身需要消耗大量的能量的技术问题。本发明提供一种烟气处理中净烟气热能利用方法及系统，采用经过脱硝处理后温度较高的净烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件净烟气中的氧气成分，将经过脱硝处理后的净烟气作为助燃气体与燃料在热风炉中进行燃烧，利用该部分气体(净烟气)的高温环境和高含氧量作为助燃气体，大大节省了燃料的使用；同时，利用净烟气中含有的一氧化碳，一氧化碳在燃烧炉中进一步燃烧放出热量，利用废气(净烟气)中的有效成分(CO)产生热量，该热量也用于对进入脱硝处理系统的烟气进行升温，节约能源，充分利用有效成分，同时减少一氧化碳污染物的排放。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种烟气处理中净烟气热能利用方法。
一种烟气处理中净烟气热能利用方法，该方法包括以下步骤：
1)将烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；
2)将脱硫后烟气经过第一输送管道输送至脱硝处理系统进行脱硝处理，获得净烟气；
3)净烟气通过第四输送管道排出；
4)第四输送管道分出一条支路为第二输送管路，从脱硝处理系统排出的净烟气中分出一部分经由第二输送管路输送至热风炉，输送至热风炉的净烟气与燃料在热风炉内燃烧，产生高温气体，高温气体通过第三输送管路输送至第一输送管道。
作为优选，第一输送管道和第四输送管道上设有换热器。换热器在第一输送管道和第四输送管道间进行换热。具体为：换热器将第四输送管道中较高温气体内的热量吸收，传输给第一输送管道内的较低温气体。
作为优选，步骤4)具体为：
4a)第四输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第四输送管道连接位置的上游，高温气体通过第三输送管路输送回第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游；净烟气中的一部分输送至热风炉，剩余部分的净烟气经过换热器进行换热，热风炉产生的高温烟气与换热后的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统。
作为优选，步骤4)具体为：
4b)第四输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第四输送管道连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路输送至第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游；净烟气全部经过换热器进行换热后，其中一部分净烟气输送至热风炉，热风炉产生的高温烟气与第一输送管道内的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统。
作为优选，检测经过换热器换热后第一输送管道内烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道内脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：
进入脱硝处理系统时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；
提供热量为Q所需的燃料体积V＝Q/C2；其中C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；
燃烧流量为V的燃料所需的空气量P2，m3/h；
Figure BDA0002084777090000031
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。
作为优选，步骤4a)中，将从脱硝处理系统排出的净烟气中，流量为P2的净烟气输送至热风炉。
作为优选，步骤4b)中，将经过换热器进行换热后的净烟气中，流量为P2的烟气输送至热风炉。
作为优选，所述脱硝处理系统为SCR脱硝系统。
作为优选，所述换热器为GGH换热器。
作为优选，所述烟气为烧结烟气。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种烟气处理中净烟气热能利用系统。
一种烟气处理中净烟气热能利用系统或使用第一种实施方案中所述方法处理烟气脱硝的系统，该系统包括脱硝处理系统、热风炉。脱硫后烟气经过第一输送管道连接至脱硝处理系统的进气口。脱硝处理系统的排气口与第四输送管道连接。第四输送管道分出一条支路为第二输送管路，第二输送管路连接第四输送管道和热风炉的进气口。热风炉的出气口通过第三输送管路连接至第一输送管道。热风炉上还设有燃料入口，燃料入口与燃料输送管道连接。
作为优选，第一输送管道和第四输送管道上设有换热器。
作为优选，第四输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第四输送管道连接位置的上游。第三输送管路连接第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游。
作为优选，第四输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第四输送管道连接位置的下游。第三输送管路连接第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游。
作为优选，第四输送管道与第二输送管路连接的位置或者第二输送管路上设有流量控制阀。第一输送管道位于换热器的下游位置上设有温度检测装置和流量检测装置。
作为优选，流量控制阀控制进入第二输送管路中的烟气量为P2，m3/h。
Figure BDA0002084777090000041
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量；C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；P1为脱硫后烟气的流量，m3/h；T脱硝为进入脱硝处理系统是烟气需要达到的温度为，℃；T1为经过换热器换热后烟气的温度。
作为优选，所述脱硝处理系统为SCR脱硝系统。
作为优选，所述换热器为GGH换热器。
作为优选，第二输送管路上设有助燃风机。
现有技术中，为了提升进入脱硝处理系统的烟气的温度，通常采用热风炉加热气体，产生高温气体与脱硫后烟气混合，从而提升进入脱硝处理系统的烟气的温度。在热风炉内，燃烧助燃气为空气，由于烟气处理量大，每小时达到上千吨，热风炉需要产生大量的高温气体，因此，空气量消耗大，加热大量的助燃气体需要消耗大量的燃料，此外，大量助燃气体的输入，经过热风炉后产生的高温气体与脱硫后烟气混合，一起进入脱硝处理系统，提高了待处理烟气量，增加了处理难度。
本发明根据烧结烟气含氧量高(16％-18％)，烧结烟气经过脱硫和脱硝工序后含氧量基本不变。本发明采取将经过脱硝处理系统脱硝处理后的净烟气作为助燃空气使用，利用脱硝处理后的净烟气的高温条件，采用脱硝处理后的净烟气的高含氧量、高温的净烟气作为助燃气体，输送至热风炉，脱硝处理后的净烟气作为助燃气体与燃料在热风炉内进行燃烧，产生更高温度的高温气体，高温气体再与脱硫后烟气混合一起输送至脱硝处理系统。第一、相较于常温空气，脱硝处理后的净烟气的温度较高，减少了加热助燃气体所需的燃料，升温效率高，大大减少了热风炉内燃料的消耗；第二、直接利用脱硝处理后的净烟气中的一部分作为助燃气体，该部分气体本身就已经经过脱硝处理系统，该部分脱硝处理后的净烟气中的氮氧化物含量低，只是将该部分脱硝处理后的净烟气经过热风炉后再经过脱硝处理系统处理，不增加脱硝处理系统的烟气处理负荷，大大提升了脱硝处理系统的处理效率，降低运行成本；现有技术中，热风炉采用外来的空气作为助燃气体，增加部分的助燃气体经过热风炉后再需要经过脱硝处理系统处理，增加了脱硝处理系统的处理量；第三、脱硝处理后的净烟气中含有约4000-8000mg/Nm3的CO，将脱硝处理后的净烟气中的一部分输送至热风炉中作为助燃气体，利用热风炉内的燃烧条件，在高温条件下脱硝处理后的净烟气内的CO可以氧化成CO2，释放热量，降低高炉煤气或者焦炉煤气使用量。
钢铁烧结中加热气一般采用高炉煤气或者焦炉煤气，选用高炉煤气时，所需空气量与高炉煤气比例约为1：1；选用焦炉煤气时，空气量与焦炉煤气比例约为6：1，为保证燃气充分燃烧，需要供给大量空气，产生的高温气体将进入烟道中，提高了运行成本、降低了脱硝效率。
脱硝处理后的净烟气中O2含量高(16％-18％)，SO2含量极低(<35mg/Nm3)，CO含量高(4000-8000mg/Nm3)，氮氧化物含量低(<100mg/Nm3)，因此本发明采用脱硝处理后的净烟气具备助燃空气的能力，并且还具备如下优势：①脱硝处理后的净烟气温度比空气高，可以节约能源；②取出的部分脱硝处理后的净烟气经过高温燃烧后将再次进入脱硝前烟道，不会大量增加脱硝系统的处理负荷；③取出的部分脱硝处理后的净烟气占烟气总量较少，不会影响O2含量变化，对脱硝不会造成影响，并且在目前超低排放基准含氧量16％的情况下，还可以减少氧气含量；④脱硝处理后的净烟气中含有的CO气体会在高温情况下再次氧化，放出热量，可以降低高炉煤气/焦炉煤气的使用量。
作为本发明最优选的技术方案，在换热器换热前取脱硝处理后的净烟气作为助燃气体，该位置烟气本身280℃左右，助燃气体自身不需要消耗燃料，大大节约了燃料的使用，同时减少了燃烧燃料对环境的污染。此外，该位置的脱硝处理后的净烟气中氮氧化物含量低，有利于热风炉内燃料的燃烧。
本发明的技术方案中，取脱硝处理后烟道中的净烟气与高炉煤气或焦炉煤气通入热风炉中混合燃烧，燃烧后的高温烟气直接通入脱硫后烟气烟道中，进入脱硝系统，其中净烟气取气点可以分别选择在换热器换热前、换热器换热后。
在换热器换热前取净烟气，该烟气为直接脱硝后烟气，此处烟气温度在280℃左右，含氧量在16％左右；
在换热器换热后取净后烟气，该取气点在GGH换热之后，此处温度在140℃左右，含氧量在16％左右。
本发明通过从脱硝后的净烟气中取一部分该烟气输送至热风炉作为助燃气体，脱硝处理后的净烟气含氧量高，温度高，具备作为助燃空气的条件；脱硝处理后的净烟气在热风炉中经过燃烧去氧后再次返回到烟道中，不会大量增加氧气量，并可以降低烟道中氧气含量；充分利用脱硫后烟气中的CO，CO可以在热风炉中转化为CO2放热，降低煤气用量。
以600m2烧结机为例，烟气量约200万Nm3/h，采取活性炭法+SCR工艺，经过活性炭脱硫后烟气温度为140℃，目标温度为280℃。需要将脱硫后烟气温度从140℃加热到280℃，再输送至脱硝处理系统，每小时需要数十吨的燃料，同时也需要数十吨的助燃气体。现有技术中，采用常温空气作为助燃气体，需要将每小时上数十吨的空气从20℃左右加热到280℃，需要消耗大量的燃料用来加热助燃气体。
采用本发明的技术方案，在换热器换热前取脱硝处理后的净烟气作为助燃气体，该位置烟气本身280℃左右，助燃气体自身不需要消耗燃料，大大节约了燃料的使用，同时减少了燃烧燃料对环境的污染。在换热器换热后取脱硝处理后的净烟气作为助燃气体，只需将140℃左右的助燃气体加热到280℃。采用本发明的技术方案，单个脱硝处理系统每小时可以节约数百千克的燃料，每年累计节约数千吨燃料，节约能源消耗的同时，大大减少了污染物的排放。
本发明利用烟气中本身存在(或含有)的一氧化碳成分，利用一氧化碳与氧气反应生成二氧化碳是一个放热反应，通过热风炉将烟气中的一氧化碳转化为二氧化碳，该反应放出的热量用于升温脱硫后的烟气，从而实现了脱硫后烟气升温的效果；同时，除去了烟气中的一氧化碳，避免了烟气中一氧化碳对环境的污染。
作为优选方案，本发明根据经过换热器换热后第一输送管道内烟气的温度、第一输送管道内脱硫后烟气的流量以及根据脱硝处理系统的工艺需求设定的适宜脱硝温度，可以计算出需要提供给脱硫后烟气的热量。然后根据燃料的种类，知道燃料的燃烧值，可以计算出提供该热量所需的燃料；再根据燃料的燃烧量，可以得出所需的助燃气体的量。通过精确计算，定量的从脱硝处理后的净烟气中输送固定量的脱硝处理后的净烟气作为助燃气体至热风炉内，与燃料燃烧产生高温气体，燃烧产生的高温气体与脱硫后烟气混合，提升进入脱硝处理系统的烟气的温度，从而保证脱硝效率。
其中：脱硝处理系统的高度为10-80m，优选为15-60m，更优选为20-40m。
第二输送管路的内径为第一输送管道内径的5-100％，优选为10-95％，更优选为20-90％。
与现有技术相比较，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
1、本发明采用脱硝后温度较高的净烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件的脱硝处理后的净烟气中的氧气成分，将脱硝处理后的净烟气作为助燃气体与燃料在热风炉中进行燃烧，利用该部分气体的高温环境和高含氧量作为助燃气体，大大节省了能量的使用；
2、利用脱硝处理后的净烟气中含有的一氧化碳，一氧化碳在热风炉中进一步燃烧放出热量，利用废气中的有效成分产生热量，该热量也用于对进入脱硝处理系统的烟气进行升温，节约能源，充分利用有效成分，同时减少一氧化碳污染物的排放；
3、本发明的技术方案易于实现，只需要增加一条管线机壳，而脱硝系统与热风系统同步运行，工作条件好，脱硝处理后的净烟气的利用率高。
附图说明
图1为现有技术中单级活性炭法+SCR工艺流程图；
图2为现有技术中半干法+SCR工艺流程图；
图3为现有技术中湿法脱硫+SCR工艺流程图；
图4为现有技术中调节进入脱硝系统的温度的技术方案工艺流程图；
图5为本发明一种烟气处理中热能利用方法的工艺流程图；
图6为本发明一种烟气处理中热能利用方法的第二种方案工艺流程图；
图7为本发明一种烟气处理中热能利用方法的第三种方案工艺流程图；
图8为本发明一种烟气处理中热能利用系统的结构示意图；
图9为本发明一种烟气处理中热能利用系统的第二种方案结构示意图；
图10为本发明一种烟气处理中热能利用系统的第三种方案结构示意图。
附图标记：
1：脱硝处理系统；2：热风炉；3：换热器；4：流量控制阀；5：温度检测装置；6：流量检测装置；7：助燃风机；L1：第一输送管道；L2：第二输送管路；L3：第三输送管路；L4：第四输送管道；L5：燃料输送管道。
具体实施方式
一种烟气处理中净烟气热能利用系统，该系统包括脱硝处理系统1、热风炉2。脱硫后烟气经过第一输送管道L1连接至脱硝处理系统1的进气口。脱硝处理系统1的排气口与第四输送管道L4连接。第四输送管道L4分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第四输送管道L4和热风炉2的进气口。热风炉2的出气口通过第三输送管路L3连接至第一输送管道L1。热风炉2上还设有燃料入口，燃料入口与燃料输送管道L5连接。
作为优选，第一输送管道L1和第四输送管道L4上设有换热器3。
作为优选，第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的上游。第三输送管路L3连接第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游。
作为优选，第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的下游。第三输送管路L3连接第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游。
作为优选，第四输送管道L4与第二输送管路L2连接的位置或者第二输送管路L2上设有流量控制阀4。第一输送管道L1位于换热器3的下游位置上设有温度检测装置5和流量检测装置6。
作为优选，流量控制阀4控制进入第二输送管路L2中的烟气量为P2，m3/h。
Figure BDA0002084777090000081
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量；C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；P1为脱硫后烟气的流量，m3/h；T脱硝为进入脱硝处理系统时烟气需要达到的温度为，℃；T1为经过换热器换热后烟气的温度。
作为优选，所述脱硝处理系统1为SCR脱硝系统。
作为优选，所述换热器3为GGH换热器。
作为优选，第二输送管路L2上设有助燃风机7。
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
实施例1
如图8所示，一种烟气处理中净烟气热能利用系统，该系统包括脱硝处理系统1、热风炉2。脱硫后烟气经过第一输送管道L1连接至脱硝处理系统1的进气口。脱硝处理系统1的排气口与第四输送管道L4连接。第四输送管道L4分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第四输送管道L4和热风炉2的进气口。热风炉2的出气口通过第三输送管路L3连接至第一输送管道L1。热风炉2上还设有燃料入口，燃料入口与燃料输送管道L5连接。所述脱硝处理系统1为SCR脱硝系统。
实施例2
如图9所示，一种烟气处理中净烟气热能利用系统，该系统包括脱硝处理系统1、热风炉2。脱硫后烟气经过第一输送管道L1连接至脱硝处理系统1的进气口。脱硝处理系统1的排气口与第四输送管道L4连接。第四输送管道L4分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第四输送管道L4和热风炉2的进气口。热风炉2的出气口通过第三输送管路L3连接至第一输送管道L1。热风炉2上还设有燃料入口，燃料入口与燃料输送管道L5连接。脱硝处理系统1的排气口与第四输送管道L4连接。第一输送管道L1和第四输送管道L4上设有换热器3。所述换热器3为GGH换热器。
第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的上游。第三输送管路L3连接第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游。第二输送管路L2上设有助燃风机7。
实施例3
如图10所示，重复实施例2，只是第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的下游。第三输送管路L3连接第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游。
实施例4
重复实施例2，只是第四输送管道L4与第二输送管路L2连接的位置或者第二输送管路L2上设有流量控制阀4。第一输送管道L1位于换热器3的下游位置上设有温度检测装置5和流量检测装置6。流量控制阀4控制进入第二输送管路L2中的烟气量为P2，m3/h。
Figure BDA0002084777090000101
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量；C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；P1为脱硫后烟气的流量，m3/h；T脱硝为进入脱硝处理系统时烟气需要达到的温度为，℃；T1为经过换热器换热后烟气的温度。
实施例5
如图5所示，一种烟气处理中净烟气热能利用方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；
2)将脱硫后烟气经过第一输送管道L1输送至脱硝处理系统1进行脱硝处理，获得净烟气；
3)净烟气通过第四输送管道L4排出；
4)第四输送管道L4分出一条支路为第二输送管路L2，从脱硝处理系统排出的净烟气中分出一部分经由第二输送管路L2输送至热风炉2，输送至热风炉的净烟气与燃料在热风炉2内燃烧，产生高温气体，高温气体通过第三输送管路L3输送至第一输送管道L1。
实施例6
如图6所示，一种烟气处理中净烟气热能利用方法，该方法包括以下步骤：
1)将烧结烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；
2)将脱硫后烟气经过第一输送管道L1输送至脱硝处理系统1进行脱硝处理，获得净烟气；
3)净烟气通过第四输送管道L4排出；
4a)第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的上游，高温气体通过第三输送管路L3输送回第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游；净烟气中的一部分输送至热风炉2，剩余部分的净烟气经过换热器3进行换热，热风炉2产生的高温烟气与换热后的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统1。
第一输送管道L1和第四输送管道L4上设有换热器3。换热器3在第一输送管道L1和第四输送管道L4间进行换热。
检测经过换热器3换热后第一输送管道L1烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道L1脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统1时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：
进入脱硝处理系统1时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；
提供热量为Q所需的燃料体积V＝Q/C2；其中C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；
燃烧流量为V的燃料所需的空气量P2，m3/h；
Figure BDA0002084777090000111
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。
步骤4a)中，将从脱硝处理系统排出的净烟气中，流量为P2的净烟气输送至热风炉2。
实施例7
如图7所示，重复实施例7，只是步骤4a)替换为：
3b)第四输送管道L4分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第四输送管道L4连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路L3输送至第一输送管道L1的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游；净烟气全部经过换热器3进行换热后，其中一部分净烟气输送至热风炉2，热风炉2产生的高温烟气与第一输送管道L1内的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统1。
检测经过换热器3换热后第一输送管道L1烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道L1脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统1时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：
进入脱硝处理系统1时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；
提供热量为Q所需的燃料体积V＝Q/C2；其中C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；
燃烧流量为V的燃料所需的空气量P2，m3/h；
Figure BDA0002084777090000112
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。
步骤4b)中，将经过换热器3进行换热后的净烟气中，流量为P2的烟气输送至热风炉2。
以600m2烧结机为例，烟气量约200万Nm3/h，采取活性炭法+SCR工艺，经过活性炭脱硫后烟气温度为140℃，目标温度为280℃。
以实施例6的技术方案进行实验，检测经过换热器3换热后第一输送管道L1烟气的温度T1为250℃；检测第一输送管道L1脱硫后烟气的流量P1为200万m3/h；设定进入脱硝处理系统1时烟气需要达到的温度T脱硝为280℃；其中烧结烟气比热容为1.3376kJ/(Nm3.℃)或(0.32Kcal/m3.℃)，高炉煤气热值3182kJ/m3(或760Kcal/m3)，焦炉煤气热值16720kJ/m3(或4000Kcal/m3)。
通过计算：
一、采用高炉煤气加热进入脱硝处理系统的烟气：
计算将烟气加热升温30℃需要的热量：
Q＝2000000*0.32*30＝1.92*107Kcal/h；
提供热量为Q需要高炉煤气量：
V＝1.92*107/760＝25263m3/h；
助燃空气采取空气时，1m3高炉煤气完全燃烧时需要空气量为0.92m3，则需要消耗空气量：
P2＝25263*0.92＝23242m3/h；
按照热量平衡，采用经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热前的净烟气作为助燃气体输送至热风炉；经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热前的净烟气温度为280℃。净烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时净烟气带入的热量等于高炉煤气减少(节省)的热量，假定助燃风初始温度为20℃，因此节约高炉煤气量：
Q1＝23242*1.3376*(280-20)/3182＝2541m3/h；
节约高炉煤气百分比η＝2541/25263*100％＝10.1％；
每小时节约标准煤：
m＝2541*760/7000＝275.9kg；
每年可节省标准煤：
M＝275.9*24*365＝2416.7t。
二、采取焦炉煤气加热进入脱硝处理系统的烟气：
V＝1.92*107/4000＝4800m3/h；
助燃空气采取空气时，一般1m3高炉煤气完全燃烧时需要空气量为5.5m3：
Q3＝4800*5.5＝26399m3/h；
按照热量平衡，经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热前的净烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热前的净烟气带入的热量等于高炉煤气减少的热量，假定助燃风初始温度为20℃，因此节约高炉煤气量：
Q4＝26399*1.3376*(280-20)/16720＝549.1m3/h；
节约焦炉煤气百分比η’＝549.1/4800*100％＝11.4％。
以实施例7的技术方案进行实验，检测经过换热器3换热后第一输送管道L1烟气的温度T1为250℃；检测第一输送管道L1脱硫后烟气的流量P1为200万m3/h；设定进入脱硝处理系统1时烟气需要达到的温度T脱硝为280℃；其中烧结烟气比热容为1.3376kJ/(Nm3.℃)或(0.32Kcal/m3.℃)，高炉煤气热值3182kJ/m3(或760Kcal/m3)，焦炉煤气热值16720kJ/m3(或4000Kcal/m3)。
通过计算：
一、采用高炉煤气加热进入脱硝处理系统的烟气：
计算将烟气加热升温30℃需要的热量：
Q＝2000000*0.32*30＝1.92*107Kcal/h；
提供热量为Q需要高炉煤气量：
V＝1.92*107/760＝25263m3/h；
助燃空气采取空气时，1m3高炉煤气完全燃烧时需要空气量为0.92m3，则需要消耗空气量：
P2＝25263*0.92＝23242m3/h；
按照热量平衡，采用经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热后的净烟气作为助燃气体输送至热风炉；经过脱硝处理系统脱硝后、换热器换热后的净烟气温度为140℃。净烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时净烟气带入的热量等于高炉煤气减少(节省)的热量，假定助燃风初始温度为20℃，因此节约高炉煤气量：
Q1＝23242*1.3376*(140-20)/3182＝1172.8m3/h；
节约高炉煤气百分比η＝1172.8/25263*100％＝4.6％；
每小时节约标准煤：
m＝1172.8*760/7000＝127.3kg；
每年可节省标准煤：
M＝127.3*24*365＝1115t。
二、采取焦炉煤气加热进入脱硝处理系统的烟气：
V＝1.92*107/4000＝4800m3/h；
助燃空气采取空气时，一般1m3高炉煤气完全燃烧时需要空气量为5.5m3：
Q3＝4800*5.5＝26399m3/h；
按照热量平衡，烧结脱硫后烟气带入的热量应该为冷空气加热所需的热量，同时烧结脱硫后烟气带入的热量等于高炉煤气减少的热量，假定助燃风初始温度为20℃，因此节约高炉煤气量：
Q4＝26399*1.3376*(140-20)/16720＝253.4m3/h；
节约焦炉煤气百分比η’＝253.4/4800*100％＝5.3％。
总之，本发明可以节省大量能源，另外烧结烟气中CO可以在高温情况下氧化放热，也可以节省能源。

Claims (4)

1.一种烟气处理中净烟气热能利用方法，该方法包括以下步骤：
1)将烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；
2)将脱硫后烟气经过第一输送管道(L1)输送至脱硝处理系统(1)进行脱硝处理，获得净烟气；
3)净烟气通过第四输送管道(L4)排出；
检测经过换热器(3)换热后第一输送管道(L1)内烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道(L1)内脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统(1)时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：
进入脱硝处理系统(1)时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；
提供热量为Q所需的燃料体积V＝Q/C2；其中C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；
燃烧流量为V的燃料所需的空气量P2，m3/h；
Figure FDA0003615022740000011
其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量；
4a)第四输送管道(L4)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第四输送管道(L4)连接位置的上游，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游；将从脱硝处理系统排出的净烟气中，流量为P2的净烟气输送至热风炉(2)，剩余部分的净烟气经过换热器(3)进行换热，热风炉(2)产生的高温烟气与换热后的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统(1)；或者
4b)第四输送管道(L4)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第四输送管道(L4)连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路(L3)输送至第一输送管道(L1)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游；净烟气全部经过换热器(3)进行换热后，流量为P2的烟气输送至热风炉(2)，热风炉(2)产生的高温烟气与第一输送管道(L1)内的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统(1)。
2.根据权利要求1所述的烟气处理中净烟气热能利用方法，其特征在于：所述脱硝处理系统(1)为SCR脱硝系统。
3.根据权利要求1所述的烟气处理中净烟气热能利用方法，其特征在于：所述换热器(3)为GGH换热器。
4.根据权利要求1所述的烟气处理中净烟气热能利用方法，其特征在于：所述烟气为烧结烟气。
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