CN114950125B - 一种烧结机脱硝烟气加热均流系统 - Google Patents

一种烧结机脱硝烟气加热均流系统 Download PDF

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Abstract

本发明专利公开了一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，属于大气环保行业超低排放节能减排技术领域，安装在脱硝装置入口烟道内，所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统由：冷热烟气涡流掺混装置、直燃炉热风均流导向装置、冷热烟气混合均温装置、烟气均流装置组成，本系统通过在燃烧器上游布置冷热烟气涡流掺混装置，使烟气在其下游区域产生湍流和涡流，同时配合直燃炉热风均流导向装置对直燃炉热风流动的分配，促使烟气与直燃炉热风能够在涡流区域均匀掺混，实现直燃炉热风对烟气快速加热升温，后经过冷热烟气混合均温装置与烟气均流装置的作用促进混合烟气进一步均匀掺混，提升烟气进入脱硝反应器的流场分布均匀性，提高反应器的脱硝效率。

Description

一种烧结机脱硝烟气加热均流系统
技术领域
本发明专利涉及大气环保行业超低排放节能减排技术领域，具体涉及一种安装在脱硝装置入口竖直烟道内的一种烧结机脱硝烟气加热均流系统。
背景技术
钢铁工业是我国工业的一个重要组成部分，在生产过程中产生了大量的大气污染物，烧结生产是现代钢铁生产的最重要的工艺单元之一，烧结烟气NOx排放量约占钢厂NOx总排放量的48%。
选择性催化还原法（SCR）技术由于较高的脱硝效率(最高可达90%)，目前在国内外燃煤电厂、钢铁行业得到了广泛应用，考虑到钢厂烧结烟气的实际情况与燃煤锅炉烟气的不同，烧结烟气的温度较低，难以达到SCR方法的催化剂活性温度，需要采用烟气加热技术，使烟气温度达到催化剂最佳活性温度。
目前国内应用较多的烧结机脱硝烟道烟气加热方法为直燃炉加热技术，将燃烧器直接深入烟道内对烟气进行加热。但是由于烧结机烟气量巨大且相比于燃烧器尺寸脱硝装置的烟道体积也较大，导致烧结机烟气脱硝中直燃炉加热烟气升温效果不满足技术要求，存在直燃炉热风与烟气混合不均匀、氨气与烟气混合不均匀、烟气温度场、速度场分布不均匀的问题，从而影响整个脱硝反应器的脱硝效率。
因此，提供一种可靠性强、结构简单能够实现直燃炉热风与烟气的快速掺混、提高烟气流场分布均匀性、能够有效的提高烧结机脱硝装置的反应效率的烧结机脱硝烟气均温均流系统，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明专利的目的在于，提供了一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，其结构简单合理可靠，解决现有烧结机烟气脱硝中直燃炉加热烟气升温效果不理想、直燃炉热风与烟气混合不均匀、氨气与烟气混合不均匀及烟气温度场、速度场分布不均匀的问题。
为实现上述目的，本发明专利采用如下的技术方案：
一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，安装在脱硝装置入口竖直烟道内，所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统由冷热烟气涡流掺混装置、直燃炉热风均流导向装置、冷热烟气混合均温装置、烟气均流装置组成，所述冷热烟气涡流掺混装置水平放置在脱硝装置喷氨格栅下游位置，所述直燃炉热风均流导向装置的数量为2个，所述2个直燃炉热风均流导向装置对称布置在冷热烟气涡流掺混装置下游的脱硝装置入口竖直烟道的左右两侧壁面，所述冷热烟气混合均温装置布置在直燃炉热风均流导向装置下游2米~5米位置处，所述烟气均流装置布置在冷热烟气混合均温装置下游的脱硝装置入口竖直烟道的水平截面位置。
所述冷热烟气涡流掺混装置由两块等腰梯形涡流板组成，所述两块等腰梯形涡流板以脱硝装置入口竖直烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述等腰梯形涡流板的长边与脱硝装置入口竖直烟道的侧壁面连接，所述等腰梯形涡流板的长边尺寸小于脱硝装置入口竖直烟道的宽边尺寸，所述等腰梯形涡流板的高小于脱硝装置入口竖直烟道的长边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板的长边底角的角度为85°~88°，所述等腰梯形涡流板的中心靠近等腰梯形短边位置设置有圆形通气孔，所述圆形通气孔的直径为等腰梯形涡流板的短边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板的短边设置有矩形通气凹槽，所述矩形通气凹槽的宽小于等腰梯形涡流板的短边尺寸的1/8，所述矩形通气凹槽的长小于等腰梯形涡流板的短边尺寸的4/5。
所述直燃炉热风均流导向装置由圆形壳体、圆变方壳体、方形壳体、十字火焰分隔板、热风导流格栅及中心方形挡板组成，所述圆形壳体的一端与燃烧器出口连接，所述圆形壳体的另一端通过圆变方壳体与方形壳体连接，所述方形壳体深入脱硝装置入口竖直烟道内部500mm~1000mm，所述方形壳体的边长大于圆形壳的体直径的2倍，所述热风导流格栅放置在方形壳体出口位置，所述中心方形挡板放置在热风导流格栅中心位置，所述中心方形挡板的边长与圆形壳体的直径相等，所述十字火焰分隔板放置在圆形壳体的中心轴线位置。
所述冷热烟气混合均温装置由8个导流板组成，所述8个导流板分2排4列均匀布置在硝装置入口竖直烟道的水平截面上，所述8个导流板中靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板与靠近脱硝装置入口竖直烟道右墙一侧的4个导流板以脱硝装置入口竖直烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的左前墙位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道左墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的左后墙位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道后墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的前墙中心位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道前墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的后墙中心位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道右墙方向偏转，所述8块导流板的偏转角度相等，所述8块导流板与脱硝装置入口竖直烟道水平截面偏转角度为30°~60°。
所述烟气均流装置由6~10排导流板组构成，所述第奇数排导流板组中的导流板均向硝装置入口竖直烟道的右墙方向偏转，所述第偶数排导流板组中的导流板均向硝装置入口竖直烟道的左墙方向偏转，所述烟气均流装置中所有导流板的偏转角度相等，所述烟气均流装置中所有导流板与脱硝装置入口竖直烟道水平截面偏转角度为30°~60°。
所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统工作原理为：本系统通过在燃烧器上游布置冷热烟气涡流掺混装置，使烟气在其后部产生湍流和涡流，同时配合直燃炉热风均流导向装置对直燃炉热风流动轨迹的分配，使直燃炉热风均匀进入脱硝装置入口竖直烟道内，涡流和湍流能够增强冷热烟气之间的扩散强度，使烟气与直燃炉热风的能够在冷热烟气涡流掺混装置下游涡流区域均匀掺混，实现直燃炉热风对烟气快速加热升温，后经过冷热烟气混合均温装置使直燃炉热风与烟气进一步均匀掺混提高烟气温度分布均匀性，最后在烟气均流装置的均流作用下，提升烟气进入脱硝反应器的速度场分布均匀性，提高脱硝反应器的脱硝效率。
与现有技术相比，本发明专利具有如下优点：
1.结构简单可靠，产生系统阻力较小；
2.实现直燃炉热风与烟气的快速掺混，提高烟气的温度分布均匀性；
3.提高氨气与烟气的均匀混合；
4.提高烟气的进入脱硝反应器的速度分布均匀性；
5.提高脱硝反应器的脱硝效率。
附图说明
图1为本发明专利所述的，一种烧结机脱硝烟气加热均流系统示意图。
图2为本发明专利所述的，冷热烟气涡流掺混装置结构示意图。
图3为本发明专利所述的，直燃炉热风均流导向装置结构示意图。
图4为本发明专利所述的，冷热烟气混合均温装置、烟气均流装置结构示意图。
图中：100.一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，200.冷热烟气涡流掺混装置，210.等腰梯形涡流板，220.圆形通气孔，230.矩形通气凹槽，300.直燃炉热风均流导向装置器，310.圆形壳体，320.圆变方壳体，330.方形壳体，340.热风导流格栅，350.中心方形挡板，360.十字火焰分隔板，400.冷热烟气混合均温装置，410.左前墙位置的导流板，420.左后墙位置的导流板，430.前墙中心位置的导流板，440.后墙中心位置的导流板，500. 烟气均流装置，510.第奇数排导流板，520.第偶数排导流板，600.喷氨格栅，700.燃烧器，800.脱硝装置入口竖直烟道，900.脱硝反应器。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明专利作进一步的详细描述：
本发明专利所描述的方位术语如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“水平”、“顶部”等位置关系为基于附图所示的方位的位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述而不是指示装置或者设备必须具有的特定方位，因此不能理解为对本发明专利的限制。
本发明专利的目的在于，提供了一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，其结构简单合理可靠，解决现有烧结机烟气脱硝中直燃炉加热烟气升温效果不理想、直燃炉热风与烟气混合不均匀、氨气与烟气混合不均匀及烟气温度场、速度场分布不均匀的问题。
为实现上述目的，本发明专利采用如下的技术方案：
如图1所示：一种烧结机脱硝烟气加热均流系统100，安装在脱硝装置入口竖直烟道800内，其特征在于：所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统100由冷热烟气涡流掺混装置200、直燃炉热风均流导向装置300、冷热烟气混合均温装置400、烟气均流装置500组成，所述冷热烟气涡流掺混装置200水平放置在脱硝装置喷氨格栅600下游位置，所述直燃炉热风均流导向装置300的数量为2个，所述2个直燃炉热风均流导向装置300对称布置在冷热烟气涡流掺混装置200下游脱硝装置入口竖直烟道800的左右两侧壁面，所述冷热烟气混合均温装置400布置在直燃炉热风均流导向装置300的下游2米~5米位置处，所述烟气均流装置500布置在冷热烟气混合均温装置400下游的脱硝装置入口竖直烟道800的水平截面位置。
如图1和图2所示：所述冷热烟气涡流掺混装置200由两块等腰梯形涡流板210组成，所述两块等腰梯形涡流板210以脱硝装置入口竖直烟道800的竖直中心截面镜像对称布置，所述等腰梯形涡流板210的长边与脱硝装置入口竖直烟道800的侧壁面连接，所述等腰梯形涡流板210的长边尺寸小于脱硝装置入口竖直烟道800的宽边尺寸，所述等腰梯形涡流板210的高小于脱硝装置入口竖直烟道800的长边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板210的长边底角的角度为85°~88°，所述等腰梯形涡流板210的中心靠近等腰梯形短边位置设置有圆形通气孔220，所述圆形通气孔220的直径为等腰梯形涡流板210的短边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板210短边设置有矩形通气凹槽230，所述矩形通气凹槽230的宽小于等腰梯形涡流板210的短边尺寸的1/8，所述矩形通气凹槽230的长小于等腰梯形涡流板210的短边尺寸的4/5。
如图1和图3所示：所述直燃炉热风均流导向装置300由圆形壳体310、圆变方壳体320、方形壳体330、十字火焰分隔板360、热风导流格栅340及中心方形挡板350组成，所述圆形壳体310的一端与燃烧器700的出口连接，所述圆形壳体310的另一端通过圆变方壳体320与方形壳体330连接，所述方形壳体330深入脱硝装置入口竖直烟道800的内部500mm~1000mm，所述方形壳体330的边长大于圆形壳体310的直径的2倍，所述热风导流格栅340放置在方形壳体330的出口位置，所述中心方形挡板350放置在热风导流格栅340的中心位置，所述中心方形挡板340的边长与圆形壳体310的直径相等，所述十字火焰分隔板360放置在圆形壳体310的中心轴线位置。
如图1和图4所示：所述冷热烟气混合均温装置400由8个导流板组成，所述8个导流板分2排4列均匀布置在硝装置入口竖直烟道800的水平截面上，所述8个导流板中的靠近脱硝装置入口竖直烟道800左墙一侧的4个导流板与靠近装置入口竖直烟道800右墙一侧的4个导流板以脱硝装置入口竖直烟道800的竖直中心截面镜像对称布置，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道800左墙一侧的4个导流板中的左前墙位置的导流板410向脱硝装置入口竖直烟道800的左墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道800左墙一侧的4个导流板中的左后墙位置的导流板420向脱硝装置入口竖直烟道800的后墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道800左墙一侧的4个导流板中的前墙中心位置的导流板430向脱硝装置入口竖直烟道800的前墙方向偏转，所述靠近左墙一侧的4个导流板中的后墙中心位置的导流板440向脱硝装置入口竖直烟道800的右墙方向偏转，所述8块导流板的偏转角度相等，所述8块导流板与脱硝装置入口竖直烟道800的水平截面偏转角度为30°~60°。
如图1和图4所示：所述烟气均流装置500由6~10排导流板组构成，所述第奇数排导流板组510的导流板均向硝装置入口竖直烟道800的右墙方向偏转，所述第偶数排导流板组520的导流板均向硝装置入口竖直烟道800的左墙方向偏转，所述烟气均流装置500中的所有导流板的偏转角度相等，所述烟气均流装置500中的所有导流板与脱硝装置入口竖直烟道800水平截面偏转角度为30°~60°。
本发明专利的工作原理在于：
如图1所示：一种烧结机脱硝烟气加热均流系统100，本系统通过在燃烧器700上游布置冷热烟气涡流掺混装置200，使烟气在其后部产生湍流和涡流，同时配合直燃炉热风均流导向装置300对直燃炉热风流动轨迹的分配，使直燃炉热风均匀进入脱硝装置入口竖直烟道800内，涡流和湍流能够增强冷热烟气之间的扩散强度，使烟气与直燃炉热风的能够在冷热烟气涡流掺混装置200下游涡流区域均匀掺混，实现直燃炉热风对烟气快速加热升温，后经过冷热烟气混合均温装置400使直燃炉热风与烟气进一步均匀掺混提高烟气温度分布均匀性，最后在烟气均流装置500的均流作用下，提升烟气进入脱硝反应器900的速度场分布均匀性，提高脱硝反应器900的脱硝效率。
实施例：
某烧结厂265㎡烧结机烟气脱硝改造工程项目，该项目烟气量为1020000Nm3/h，脱硫采用流化床吸收塔，除尘采用布袋除尘器，脱硝采用中低温SCR催化剂，SCR催化剂反应温度为280℃，脱硝装置入口设置回转式GGH换热器。
GGH换热器对烟气进行加热到240℃后，烟气进入烧结机脱硝烟气均温均流系统100并在喷氨格栅区域与NH3混合，烟气采用直燃炉加热方式通过燃烧器700产生1000℃直燃炉热风对烟气进行加热，通过在燃烧700上游布置冷热烟气涡流掺混装置200，使烟气在其后产生的湍流和涡流，同时配合直燃炉热风均流导向装置300对直燃炉热风均流分配，实现烟气与直燃炉热风的快速掺混，烟气的平均温度被加热到280℃，后经过冷热烟气混合均温装置400和烟气均流装置500对烟气起到的均温均流作用，提升烟气进入脱硝反应器900的温度及速度分布均匀性，烟气到达第一层催化剂的速度分布均匀度Cv值＜15%，烟气温度分布偏差＜±10℃，烟气中还原剂浓度分布均匀度Cv值＜5%，烟气流场的各项技术指标均能满足SCR催化剂的技术要求。
本发明专利所述的一种烧结机脱硝烟气加热均流系统能够实现直燃炉热风与烟气的快速掺混，提高烟气的温度分布均匀性，提高氨气与烟气的均匀混合，提高烟气的进入脱硝反应器的速度分布均匀性，有效提高SCR脱硝反应器的脱硝效率。
以上对本发明专利的一个实施例进行了详细的说明，但所述内容仅为本发明专利创造的较佳实施例，不能被认定为用于限定本发明专利的实施范围。凡是依本发明专利申请范围所做的任何简单修改、等同变化与改型，均应仍处于本发明专利的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，其特征在于：所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统安置在脱硝装置入口竖直烟道内，所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统由冷热烟气涡流掺混装置、直燃炉热风均流导向装置、冷热烟气混合均温装置、烟气均流装置组成，所述冷热烟气涡流掺混装置水平放置在脱硝装置喷氨格栅下游位置，所述直燃炉热风均流导向装置的数量为2个，所述2个直燃炉热风均流导向装置对称布置在冷热烟气涡流掺混装置下游的脱硝装置入口竖直烟道的左右两侧壁面，所述冷热烟气混合均温装置布置在直燃炉热风均流导向装置下游2米~5米位置处，所述烟气均流装置布置在冷热烟气混合均温装置下游的脱硝装置入口竖直烟道的水平截面位置，所述冷热烟气涡流掺混装置由两块等腰梯形涡流板组成，所述两块等腰梯形涡流板以脱硝装置入口竖直烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述等腰梯形涡流板的长边与脱硝装置入口竖直烟道的侧壁面连接，所述等腰梯形涡流板的长边尺寸小于脱硝装置入口竖直烟道的宽边尺寸，所述等腰梯形涡流板的高小于脱硝装置入口竖直烟道的长边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板的长边底角的角度为85°~88°，所述等腰梯形涡流板的中心靠近等腰梯形短边位置设置有圆形通气孔，所述圆形通气孔的直径为等腰梯形涡流板的短边尺寸的1/2，所述等腰梯形涡流板的短边设置有矩形通气凹槽，所述矩形通气凹槽的宽小于等腰梯形涡流板的短边尺寸的1/8，所述矩形通气凹槽的长小于等腰梯形涡流板的短边尺寸的4/5；所述直燃炉热风均流导向装置由圆形壳体、圆变方壳体、方形壳体、十字火焰分隔板、热风导流格栅及中心方形挡板组成，所述圆形壳体的一端与燃烧器出口连接，所述圆形壳体的另一端通过圆变方壳体与方形壳体连接，所述方形壳体深入脱硝装置入口竖直烟道内部500mm~1000mm，所述方形壳体的边长大于圆形壳的体直径的2倍，所述热风导流格栅放置在方形壳体出口位置，所述中心方形挡板放置在热风导流格栅中心位置，所述中心方形挡板的边长与圆形壳体的直径相等，所述十字火焰分隔板放置在圆形壳体的中心轴线位置；所述冷热烟气混合均温装置由8个导流板组成，所述8个导流板分2排4列均匀布置在硝装置入口竖直烟道的水平截面上，所述8个导流板中靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板与靠近脱硝装置入口竖直烟道右墙一侧的4个导流板以脱硝装置入口竖直烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的左前墙位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道左墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的左后墙位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道后墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的前墙中心位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道前墙方向偏转，所述靠近脱硝装置入口竖直烟道左墙一侧的4个导流板中的后墙中心位置的导流板向脱硝装置入口竖直烟道右墙方向偏转，所述8块导流板的偏转角度相等，所述8块导流板与脱硝装置入口竖直烟道水平截面偏转角度为30°~60°；所述烟气均流装置由6~10排导流板组构成，第奇数排导流板组中的导流板均向硝装置入口竖直烟道的右墙方向偏转，第偶数排导流板组中的导流板均向硝装置入口竖直烟道的左墙方向偏转，所述烟气均流装置中所有导流板的偏转角度相等，所述烟气均流装置中所有导流板与脱硝装置入口竖直烟道水平截面偏转角度为30°~60°。
2.根据权利要求1所述一种烧结机脱硝烟气加热均流系统，其特征在于：一种烧结机脱硝烟气加热均流系统的工作原理为：本系统通过在燃烧器上游布置冷热烟气涡流掺混装置，使烟气在其后部产生湍流和涡流，同时配合直燃炉热风均流导向装置对直燃炉热风流动轨迹的分配，使直燃炉热风均匀进入脱硝装置入口竖直烟道内，涡流和湍流能够增强冷热烟气之间的扩散强度，使烟气与直燃炉热风的能够在冷热烟气涡流掺混装置下游涡流区域均匀掺混，实现直燃炉热风对烟气快速加热升温，后经过冷热烟气混合均温装置使直燃炉热风与烟气进一步均匀掺混提高烟气温度分布均匀性，最后在烟气均流装置的均流作用下，提升烟气进入脱硝反应器的速度场分布均匀性，提高脱硝反应器的脱硝效率。
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