CN117643794A - 利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，包括烟道，烟道沿流通方向顺次设置有烟气换热器、第一催化单元、SCR反应器及第二催化单元；其中，烟气换热器，用于对进入烟道的烧结烟气进行加热；第一催化单元，用于催化烧结烟气中的氮氧化物与氨气发生还原反应；SCR反应器，用于为还原反应提供场所；第二催化单元，用于催化脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，第二催化单元的出口端与烟气换热器连接。通过催化脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，释放大量的热量并用于对烧结烟气进行加热，不仅能够大大降低燃料消耗量，降低烟气处理成本，还能够削减烧结烟气中的一氧化碳排放量。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，尤其涉及一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置。
背景技术
在钢铁冶炼工序中，烧结过程所排放的烟气是体量最大、污染物种类较为集中且浓度较高的一种工业废气。烧结烟气中的大气污染物主要包括SO2、NOx、CO及颗粒物等，其中CO占有较大比重，大于SO2、NOx等污染物排放量的总和，据统计，烧结工序烟气中的CO排放浓度约为5000mg/Nm3～15000mg/Nm3。
烧结烟气的治理通常采用末端治理技术去除烟气中的SO2、NOx及颗粒物，典型的烟气流程为烧结主抽风机→脱硫装置(湿法/半干法)→烟气换热器(升温)→烟气补热装置→SCR脱硝装置(中低温/中高温)→烟气换热器(降温)→引风机→烟囱。但是，上述烟气治理技术不能削减烧结烟气中CO的排放，同时烟气补热装置需要消耗大量的煤气(焦炉煤气/高炉煤气)，治理成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，不仅能够大大降低燃料消耗量，降低烟气处理成本，还能够削减烧结烟气中的一氧化碳排放量。
为了达到上述目的，本发明提供了一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，包括烟道，所述烟道沿流通方向顺次设置有烟气换热器、第一催化单元、SCR反应器及第二催化单元；其中，
所述烟气换热器，用于对进入所述烟道的烧结烟气进行加热；
所述第一催化单元，用于催化所述烧结烟气中的氮氧化物与氨气发生还原反应，得到脱硝烟气；
所述SCR反应器，用于为所述还原反应提供场所；
所述第二催化单元，用于催化所述脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，所述第二催化单元的出口端与所述烟气换热器连接以将所述氧化反应产生的热量用于对所述烧结烟气进行加热。
可选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道上的烟气加热器，所述烟气加热器位于所述烟气换热器与所述第一催化单元之间并用于对所述烧结烟气进一步加热。
可选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的喷氨格栅，所述喷氨格栅位于所述烟气加热器与所述第一催化单元之间并用于将氨气均布在所述烧结烟气中。
可选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的导流板，所述导流板位于所述喷氨格栅与所述第一催化单元之间并用于对所述烧结烟气进行导流。
可选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的整流格栅，所述整流格栅位于所述导流板与所述第一催化单元之间并用于稳定所述烧结烟气的流动。
可选的，所述烟气换热器包括升温侧和降温侧，所述升温侧的进口端与所述烟道的进口端连通，所述升温侧的出口端与所述烟气加热器的进口端连通，所述降温侧的进口端与所述第二催化单元的出口端连通，所述降温侧的出口端与所述烟道的出口端连通。
可选的，所述升温侧的出口端的烟气温度介于245℃-285℃之间。
可选的，所述烟气换热器为回转式烟气换热器。
可选的，所述第一催化单元包括至少一层氮化物催化剂。
可选的，所述第二催化单元包括至少一层一氧化碳催化剂。
在本发明提供的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置中，通过催化脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，释放大量的热量并用于对烧结烟气进行加热，不仅能够大大降低燃料消耗量，降低烟气处理成本，还能够削减烧结烟气中的一氧化碳排放量。此外，通过将所述第二催化单元设置在所述SCR反应器之后，能够避免氨水对一氧化碳催化剂的催化效果造成影响。
附图说明
本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1为本发明一实施例提供的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置的结构示意图。
附图中：
1-烟道；2-烟气换热器；3-第一催化单元；4-SCR反应器；5-第二催化单元；6-烟气加热器；7-喷氨格栅；8-导流板；9-整流格栅。
具体实施方式
正如背景技术所述，传统的烟气治理技术不能削减烧结烟气中CO的排放，同时烟气补热装置需要消耗大量的煤气(焦炉煤气/高炉煤气)。而CO既有氧化性，又有还原性，CO能够在空气或者氧气中燃烧生成CO2并释放大量热量，因此可以利用CO氧化释放的热量为SCR脱硝反应提供条件，减少甚至完全取代烟气补热装置消耗的大量煤气，进而节约治理成本。但是，CO如果直接燃烧则需要630℃的环境，而在上述末端治理流程中最高只有300℃左右的条件。
基于此，本发明提供了一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，通过催化脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，释放大量的热量并用于对烧结烟气进行加热，不仅能够大大降低燃料消耗量，降低烟气处理成本，还能够削减烧结烟气中的CO排放量。
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参照图1，本实施例提供了一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，包括烟道1，所述烟道1沿流通方向顺次设置有烟气换热器2、第一催化单元3、SCR反应器4及第二催化单元5；其中，
所述烟气换热器2，用于对进入所述烟道1的烧结烟气进行加热；
所述第一催化单元3，用于催化所述烧结烟气中的氮氧化物与氨气发生还原反应，得到脱硝烟气；
所述SCR反应器4，用于为所述还原反应提供场所；
所述第二催化单元5，用于催化所述脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，所述第二催化单元5的出口端与所述烟气换热器2连接以将所述氧化反应产生的热量用于对所述烧结烟气进行加热。
进一步的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道1上的烟气加热器6，所述烟气加热器6位于所述烟气换热器2与所述第一催化单元3之间并用于对所述烧结烟气进一步加热。本实施例中，所述烟气加热器6可通过燃用高炉煤气、焦炉煤气等燃料加热所述烧结烟气。
需要理解的是，所述烟气加热器6的加热温度主要取决于所述烟气换热器2的加热温度，若所述烧结烟气经所述烟气换热器2升温后达到了SCR脱硝反应的温度，则所述烟气加热器6也可以不工作，若所述烧结烟气经所述烟气换热器2升温后未达到SCR脱硝反应的温度，则所述烟气加热器6工作并将所述烧结烟气进一步加热至所需温度。本实施例中，所述烟气换热器2的加热温度与所述一氧化碳与氧气发生氧化反应后释放的热量有很大的关系，因此，通过调节所述一氧化碳与氧气发生氧化反应的催化效率(如选用不同催化效率的催化剂或增减催化剂量)也能够调节所述烟气换热器2的加热温度，进而减少甚至完全取代所述烟气加热器6消耗的大量燃料。
优选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道1内的喷氨格栅7，所述喷氨格栅7位于所述烟气加热器6与所述第一催化单元3之间并用于将氨气均布在所述烧结烟气中，以使所述烧结烟气中的氮氧化物与氨气的充分反应。
优选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道1内的导流板8，所述导流板8位于所述喷氨格栅7与所述第一催化单元3之间并用于对所述烧结烟气进行导流，降低烟道1阻力。
优选的，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道1内的整流格栅9，所述整流格栅9位于所述导流板8与所述第一催化单元3之间并用于稳定所述烧结烟气的流动。
本实施例中，所述烟气换热器2包括升温侧和降温侧，所述升温侧的进口端与所述烟道1的进口端连通，所述升温侧的出口端与所述烟气加热器6的进口端连通，所述降温侧的进口端与所述第二催化单元5的出口端连通，所述降温侧的出口端与所述烟道1的出口端连通。
优选的，所述升温侧的出口端的烟气温度介于245℃-285℃之间。
优选的，所述烟气换热器2为回转式烟气换热器2。
本实施例中，所述第二催化单元5包括至少一层一氧化碳催化剂。在所述一氧化碳催化剂的催化作用下，所述脱硝烟气中的一氧化碳可被氧气氧化成二氧化碳并释放出大量的热量，该热量可用于提高烧结烟气的温度，为SCR脱硝反应提供温度窗口。本实施例对于所述一氧化碳催化剂的布置层数不作任何限制，可根据需求进行调整。
本实施例中，所述第一催化单元3包括至少一层氮化物催化剂。在所述氮化物催化剂的催化作用下，所述烧结烟气中的氮氧化物与氨气发生还原反应。本实施例对于所述氮化物催化剂的布置层数不作任何限制，可根据需求进行调整。此外，由于所述脱硝烟气中的一氧化碳可被氧气氧化成二氧化碳并释放出大量的热量，为SCR脱硝反应提供温度窗口，故所述氮化物催化剂可根据最优温度窗口进行选型，进而优化氮化物催化剂的选型，从而可使用广泛使用的、供应量大的氮化物催化剂，降低氮化物催化剂的投资。
以下通过一具体示例进一步说明本发明的技术效果。
某烧结工序烟气经湿法脱硫装置之后，烟气量为900000Nm3/h(湿基)、烟气温度49℃、烟气含水率13％、烟气含氧量16％、CO含量8000mg/Nm3；燃料高炉煤气热值3350KJ/FG、煤气温度25℃；空气温度25℃。燃用高炉煤气进行烟气加热，SCR反应温度为280℃；烟气换热器2升温侧入口温度49℃、升温侧出口温度245℃、降温侧进口温度280℃，降温侧出口温度92℃；烟气加热器6温升能力为35℃。经计算：燃用高炉煤气量为QBFG1＝15723.6Nm3/h；烟气补热需要热量WBFG1＝45176.6MJ/h。
采用本发明的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，假如一氧化碳催化剂的催化氧化效率为40％，理论计算如下：
催化氧化放热量WCO＝900000*8000*0.4/1000/28*282＝29005.7MJ/h
使用一氧化碳催化剂后的煤气补热量QBFG2＝QBFG1-WCO＝45176.6-29005.7＝16170.9MJ/h
使用一氧化碳催化剂后高炉煤气量QBFG2＝5628.3Nm3/h
使用CO催化剂后高炉煤气节约量QBFG＝QBFG1-QBFG2＝15723.6Nm3/h-5628.3Nm3/h＝10095.3Nm3/h
由此可知，高炉煤气消耗量15723.6Nm3/h降低至5628.3Nm3/h，节约10095.3Nm3h，降低了64.2％，节省运行费用约2220.1万元/年(高炉煤气单价0.22元/Nm3，年运行小时数8760h)。
综上，本发明实施例提供了一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，通过催化脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，释放大量的热量并用于对烧结烟气进行加热，不仅能够大大降低燃料消耗量，降低烟气处理成本，还能够削减烧结烟气中的一氧化碳排放量。此外，通过将所述第二催化单元设置在所述SCR反应器之后，能够避免氨水对一氧化碳催化剂的催化效果造成影响。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (10)
1.一种利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，包括烟道，所述烟道沿流通方向顺次设置有烟气换热器、第一催化单元、SCR反应器及第二催化单元；其中，
所述烟气换热器，用于对进入所述烟道的烧结烟气进行加热；
所述第一催化单元，用于催化所述烧结烟气中的氮氧化物与氨气发生还原反应，得到脱硝烟气；
所述SCR反应器，用于为所述还原反应提供场所；
所述第二催化单元，用于催化所述脱硝烟气中的一氧化碳与氧气发生氧化反应，所述第二催化单元的出口端与所述烟气换热器连接以将所述氧化反应产生的热量用于对所述烧结烟气进行加热。
2.根据权利要求1所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道上的烟气加热器，所述烟气加热器位于所述烟气换热器与所述第一催化单元之间并用于对所述烧结烟气进一步加热。
3.根据权利要求2所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的喷氨格栅，所述喷氨格栅位于所述烟气加热器与所述第一催化单元之间并用于将氨气均布在所述烧结烟气中。
4.根据权利要求3所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的导流板，所述导流板位于所述喷氨格栅与所述第一催化单元之间并用于对所述烧结烟气进行导流。
5.根据权利要求4所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气处理装置还包括设置在所述烟道内的整流格栅，所述整流格栅位于所述导流板与所述第一催化单元之间并用于稳定所述烧结烟气的流动。
6.根据权利要求2所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气换热器包括升温侧和降温侧，所述升温侧的进口端与所述烟道的进口端连通，所述升温侧的出口端与所述烟气加热器的进口端连通，所述降温侧的进口端与所述第二催化单元的出口端连通，所述降温侧的出口端与所述烟道的出口端连通。
7.根据权利要求6所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述升温侧的出口端的烟气温度介于245℃-285℃之间。
8.根据权利要求1或6所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述烟气换热器为回转式烟气换热器。
9.根据权利要求1所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述第一催化单元包括至少一层氮化物催化剂。
10.根据权利要求1所述的利用烧结烟气中一氧化碳热值的烟气处理装置，其特征在于，所述第二催化单元包括至少一层一氧化碳催化剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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