CN207769554U - 烧结烟气升温脱硝设备及烧结烟气升温脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
一种烧结烟气升温脱硝设备及烧结烟气升温脱硝系统，属于工业废气治理领域。该烧结烟气升温脱硝设备包括脱硝塔及与脱硝塔连接的进气烟道和排气烟道，进气烟道连接有氨气输送管及用于对进气烟道内流经烟气加热的烟道燃烧器，进气烟道和排气烟道之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器，排气烟道连接有脱硫塔，脱硫塔的顶部设有湿式电除尘器。该烧结烟气升温脱硝设备能够有效的利用余热，从而起到节能减排的效果。本实用新型还提供了一种包含上述烧结烟气升温脱硝设备的烧结烟气升温脱硝系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业废气治理领域领域，具体而言，涉及一种烧结烟气升温脱硝设备及烧结烟气升温脱硝系统。
背景技术
钢铁厂的烧结机具有很大的排烟量，对环境具有很大的污染，烧结机排出的烟气中的主要污染物为NOX、SO2和粉尘。因此，烧结厂烟气必须进行烟气脱硫脱硝处理以降低污染。
由于烧结烟气的温度较低，目前国内烧结机普遍采用湿法脱硫，未设置脱硝装置，烟囱出口易出现白烟，针对环保要求，国内的大部分烧结厂需进行脱硝改造处理。目前国内的烧结烟气脱硝技术主要分为三种：活性炭法、SCR脱硝和臭氧氧化法脱硝。其中，活性炭法是脱硫脱硝一体化技术，适合新建烧结机烟气净化。臭氧氧化脱硝技术适用于NOX浓度较低的烟气，高浓度NOX的烟气采用臭氧氧化脱硝难以保证脱硝效率，且运行成本过高。SCR脱硝工艺以氨为还原剂，在280～420℃温度区间内利用催化剂将NOX还原为N2，脱硝技术成熟、脱硝效率高。由于烧结烟气的温度较低，为保证脱硝效果和系统的正常运行，需要对烧结烟气进行加热升温，传统升温的SCR脱硝工艺余热利用率低，运行成本也较高，不能满足现有钢厂节能减排的需求。
因此，需要一种能够提高余热利用率以节能减排的烧结烟气脱硝方法和设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种烧结烟气升温脱硝设备，其能够有效的利用余热进行预热，并通过对余热的两级回收利用以起到高效节能和废气减排的效果。
本实用新型的另一目的在于提供一种烧结烟气升温脱硝系统，其能够利用余热进行两级回收利用以实现节能减排的效果。
本实用新型的实施例是这样实现的：
一种烧结烟气升温脱硝设备，其包括脱硝塔及与脱硝塔连接的进气烟道和排气烟道，进气烟道连接有氨气输送管及用于对进气烟道内流经烟气加热的烟道燃烧器，进气烟道和排气烟道之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器，排气烟道连接有脱硫塔，脱硫塔的顶部设有湿式电除尘器。
在本实用新型较佳的实施例中，上述排气烟道设有一级空气预热器，一级空气预热器的第一进气口和第一排气口分别连接有助燃风机和烟道燃烧器。
在本实用新型较佳的实施例中，上述排气烟道还设有二级空气预热器，一级空气预热器的第二进气口和第二排气口分别连接有脱硫烟囱消白烟气风机和二级空气预热器的进气口，二级空气预热器的排气口与脱硫塔的顶部连通。
在本实用新型较佳的实施例中，上述氨气输送管连接有混合器，混合器连接有高温稀释风机和氨气蒸发器，氨气蒸发器的进口连接有氨水罐。
在本实用新型较佳的实施例中，上述氨气蒸发器的出口连接有废水罐，废水罐与脱硫塔通过管道连接。
在本实用新型较佳的实施例中，上述氨气输送管伸入到进气烟道内并连接有喷氨格栅，喷氨格栅由多根中空的喷氨管连通组成，每根喷氨管均开设有多个喷氨孔。
在本实用新型较佳的实施例中，上述脱硝塔内还安装有开设有多个减压孔的第一减压板，第一减压板位于进气烟道和排气烟道之间。
在本实用新型较佳的实施例中，上述进气烟道内还安装有开设有多个减压孔的第二减压板，第二减压板位于烟道燃烧器和氨气输送管之间。
在本实用新型较佳的实施例中，上述进气烟道、脱硝塔和排气烟道连接形成几字形。
本实用新型还提供了一种烧结烟气升温脱硝系统，其包括上述的烧结烟气升温脱硝设备，脱硝塔内设有至少两层脱硝催化剂，且相邻的脱硝催化剂之间安装有开设有多个减压孔的第三减压板。
本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型实施例提供的烧结烟气升温脱硝设备包括脱硝塔及与脱硝塔连接的进气烟道和排气烟道，进气烟道连接有氨气输送管及用于对进气烟道内流经烟气加热的烟道燃烧器，进气烟道和排气烟道之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器，排气烟道连接有脱硫塔，脱硫塔的顶部设有湿式电除尘器。该烧结烟气升温脱硝设备能够有效的利用余热进行预热，并采用两级余热回收装置对余热进行多次的不同温度区间的换热，从而对排出的高温脱硝烟气中含有的能量进行多次分阶段的回收和高效利用，从而起到节能减排的效果。本实用新型还提供了一种烧结烟气升温脱硝系统，其能够利用余热以实现节能减排的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型实施例1提供的烧结烟气升温脱硝设备的结构示意图；
图2为本实用新型中喷氨格栅的结构示意图；
图3为本实用新型中第一减压板的结构示意图；
图4为本实用新型实施例2提供的烧结烟气升温脱硝系统的结构示意图。
图中：001-烧结烟气升温脱硝设备；100-脱硝塔；101-脱硝催化剂；110-进气烟道；120-排气烟道；130-氨气输送管；140-烟道燃烧器；150-烟气－烟气再热器；160-脱硫塔；170-湿式电除尘器；180-一级空气预热器；190-助燃风机；200-二级空气预热器；210-脱硫烟囱消白气风机；220-混合器；230-高温稀释风机；240-氨气蒸发器；250-氨水罐；260-喷氨格栅；261-喷氨管；262-喷氨孔；270-废水罐；280-第一减压板；290-第二减压板；300-第三减压板。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
请参照图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种烧结烟气升温脱硝设备001，其包括内设有三层脱硝催化剂101的脱硝塔100及与脱硝塔100连接的进气烟道110和排气烟道120，进气烟道110连接有氨气输送管130及用于对进气烟道110内流经烟气加热的烟道燃烧器140，进气烟道110和排气烟道120之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器150，排气烟道120连接有脱硫塔160，脱硫塔160的顶部设有湿式电除尘器170。
本实用新型实施例提供的烧结烟气升温脱硝设备001能够有效的利用除硝处理的排放烟气的余热，从而有效的节约能源，起到节能减排的效果。烧结厂排放的烧结烟气通过进气烟道110进入脱硝塔100后，首先被烟道燃烧器140加热至合适的温度，随后与氨气输送管130输送的氨气混合后通入到脱硝催化剂101表面进行催化反应除去氮氧化物，随后高温的脱硝净烟气通过排气烟道120排出时，通过与进气烟道110和排气烟道120连接的烟气－烟气再热器150(即GGH换热器)将通过排气烟道120排出的高温的脱硝净烟气和通过进气烟道110通入的烧结烟气进行第一阶段的换热处理，初步回收脱硝净烟气的热量来加热进入脱硝塔100的低温的烧结烟气，从而减少烟道燃烧器140的能源消耗，并有效的回收脱硝净烟气中含有的热量以节约烟道燃烧器140消耗的能源，起到节约能源的效果，随后将换热冷却后的脱硝净烟气通入脱硫塔160中脱硫处理后经过脱硫塔160塔顶设置的湿式电除尘器170进行除尘处理后通过脱硫塔160顶部的烟囱排出，得到符合排放标准的排放烟气，减少对环境的污染并降低处理能耗。
排气烟道120设有一级空气预热器180，一级空气预热器180的第一进气口和第一排气口分别连接有助燃风机190和烟道燃烧器140。排气烟道120上设置的一级空气预热器180能够使用排出的高温的脱硝净烟气与助燃风机190通入的助燃空气进行换热处理，使加热后的助燃空气通入到烟道燃烧器140中进行加热，从而降低烟道燃烧器140的加热能耗。
排气烟道120还设有二级空气预热器200，一级空气预热器180的第二进气口和第二排气口分别连接有脱硫烟囱消白气风机210和二级空气预热器200的进气口，二级空气预热器200的排气口与脱硫塔160的顶部连通。排气烟道120上设置的一级空气预热器180和二级空气预热器200能够依次使用排出的高温的脱硝净烟气与脱硫烟囱消白气风机210通入的冷空气进行换热处理，使用排出的两段不同温度的脱硝净烟气对温度低的脱硫湿烟囱消白气进行加热得到温度高的脱硫湿烟囱消白气，并将加热后的脱硫湿烟囱消白气通入到脱硫塔160的顶部烟囱内，提高排放烟气的温度进行消白，同时降低脱硝净烟气进入脱硫塔160的温度以便于进行脱硫处理和和回收余热，实现节能减排的效果。
氨气输送管130连接有混合器220，混合器220连接有高温稀释风机230和氨气蒸发器240，氨气蒸发器240的进口连接有氨水罐250，氨气蒸发器240的出口连接有废水罐270，废水罐270通过管道连接有脱硫塔160。使用混合器220将高温稀释风机230通入的烧结烟气与氨气蒸发器240制备的氨气混合后通入进气烟道110中与加热后的烧结烟气混合后进一步进行催化脱硝处理，能够有效的提高氨气与烧结烟气的混合均匀程度，提高脱硝效果，氨气蒸发器240蒸发制备氨气后的废水通入到废水罐270中进行储存，并通过管道通入到脱硫塔160中进行氨法脱硫，从而充分的利用氨水废液，实现废水的零排放，实现节能减排。
氨气输送管130伸入到进气烟道110内并连接有喷氨格栅260，喷氨格栅260由多根中空的喷氨管261连通组成，每根喷氨管261均开设有多个喷氨孔262。通过设置于进气烟道110中的喷氨格栅260能够将氨气均匀的喷射到进气烟道110中，并与烧结烟气混合均匀后通入脱硝催化剂101的表面催化反应进行除硝处理，从而最大程度的去除烧结烟气中的氮氧化物。
脱硝塔100内还安装有开设有八个减压孔的第一减压板280，第一减压板280位于脱硝催化剂101和进气烟道110之间。脱硝塔100内设有位于脱硝催化剂101和进气烟道110之间的第一减压板280，其能够降低经过进气烟道110并通过脱硝催化剂101的烧结烟气的流速，使混合有氨气的烧结烟气充分的接触脱硝催化剂101进行反应以去除氮氧化物。
进气烟道110内还安装有开设有八个减压孔的第二减压板290，第二减压板290位于烟道燃烧器140和氨气输送管130之间。设于烟道燃烧器140和氨气输送管130之间的第二减压板290能够降低经过进气烟道110的烧结烟气的流速，使烧结烟气充分的被加热。
进气烟道110、脱硝塔100和排气烟道120连接形成几字形。进气烟道110、脱硝塔100和排气烟道120布置成几字形能够方便安装进气烟道110和排气烟道120之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器150进行换热作业，并减小两级能源换热回收利用过程中的余热损失，提高余热利用率以节约能源。
实施例2
请参照图2、图3和图4所示，本实用新型实施例还提供了一种烧结烟气升温脱硝系统，其包括上述的烧结烟气升温脱硝设备001，相邻的脱硝催化剂101之间安装有开设有八个减压孔的第三减压板300，第三减压板300能够降低经过脱硝催化剂101的烧结烟气的流速，使混合有氨气的烧结烟气充分的接触脱硝催化剂101进行反应以去除氮氧化物。
第一减压板280、第二减压板290和第三减压板300的结构类似，仅大小比例不一。
实施例3
请参照图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种烧结烟气升温脱硝方法，其是使用上述实施例1提供的烧结烟气升温脱硝设备001实现的，主要包括以下步骤：
将烧结烟气通过进气烟道110内并依次通过烟气－烟气再热器150换热加热至250～260℃、使用烟道燃烧器140加热至300～320℃，随后与混合器220通入的烧结烟气和氨气的混合气体混合并通入到脱硝催化剂101表面，催化反应得到脱硝净烟气；
将脱硝净烟气依次通过排气烟道120上设置的二级空气预热器200换热冷却至290～300℃、通过烟气－烟气再热器150换热冷却至160～170℃、通过一级空气预热器180换热冷却至150～160℃后经过脱硫塔160进行脱硫、除尘处理得到排放烟气。
将助燃空气通入一级空气预热器180与160～170℃的脱硝净烟气换热，使助燃空气加热至130～140℃后通入到烟道燃烧器140中用于对烧结烟气进行加热。
将脱硫湿烟囱消白气依次通入到一级空气预热器180和二级空气预热器200中与不同温度段的脱硝净烟气、催化反应得到的脱硝净烟气换热，使脱硫湿烟囱消白气依次加热至120～130℃及200～210℃后通入脱硫塔160顶部烟囱与湿式电除尘处理的脱硝净烟气混合。该脱硫湿烟囱消白气为空气。
将氨气与另外的较高温度的烧结烟气使用混合器220混合后通过设置于进气烟道110的喷氨格栅260中与加热至300～320℃的烧结烟气混合并通入到脱硝催化剂101表面进行催化脱硝处理。
本实用新型实施例提供的烧结烟气升温脱硝方法能够有效的提高对工艺中尾气余热的利用，并最大化的去除尾气中的氮氧化物含量，从而实现节能减排的效果。本实用新型选用中温SCR脱硝工艺，首先利用GGH换热器对除硝处理后的脱硝净烟气进行第一级的余热回收利用即对原烧结烟气进行换热，使原烧结烟气加热升温至260℃左右，再通过燃烧加热至310℃左右进行除硝处理，由于燃烧加热消耗的热量占直接燃烧加热法的总热量消耗量的28％，因此可以节约大量的能耗以减少运行成本；同时采用GGH换热器和两级空气预热器两级回收脱硝后净烟气余热进行第二级的余热回收利用，使用脱硝净烟气对助燃空气和脱硫湿烟囱消白气进行换热以进行余热回收，可将脱硝净烟气的温度从310℃降低至160℃，余热利用率为83％，并将升温SCR脱硝技术与脱硫湿烟囱消白技术相结合，有效解决现有的采用湿法脱硫的烧结烟气脱硝改造和湿烟囱消白问题，通过合理设计系统优化能源利用，大大的节约了能耗并降低了成本。
在烧结厂现场实际采用上述的烧结烟气升温脱硝方法和烧结烟气升温脱硝设备后进行检测可知，烧结厂排放烟气中NOX的含量在100mg/Nm3以下，脱硝效率在90％以上，SO2含量在30mg/Nm3以下，粉尘浓度在10mg/Nm3以下，完全满足且大大的低于国家的烧结尾气排放标准。
本实用新型实施例提供的烧结烟气升温脱硝装置和烧结烟气升温脱硝方法能够将排出的高温脱硝烟气含有的余热进行能源的两级回收利用，从而有效的利用脱硝烟气含有的能量，并将这些能量回收以提高能源利用率，起到节能减排的效果。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，其包括脱硝塔及与所述脱硝塔连接的进气烟道和排气烟道，所述进气烟道连接有氨气输送管及用于对所述进气烟道内流经烟气加热的烟道燃烧器，所述进气烟道和所述排气烟道之间连接有用于换热的烟气－烟气再热器，所述排气烟道连接有脱硫塔，所述脱硫塔的顶部设有湿式电除尘器。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述排气烟道设有一级空气预热器，所述一级空气预热器的第一进气口和第一排气口分别连接有助燃风机和所述烟道燃烧器。
3.根据权利要求2所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述排气烟道还设有二级空气预热器，所述一级空气预热器的第二进气口和第二排气口分别连接有脱硫烟囱消白烟气风机和所述二级空气预热器的进气口，所述二级空气预热器的排气口与所述脱硫塔的顶部连通。
4.根据权利要求3所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述氨气输送管连接有混合器，所述混合器连接有高温稀释风机和氨气蒸发器，所述氨气蒸发器的进口连接有氨水罐。
5.根据权利要求4所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述氨气蒸发器的出口连接有废水罐，所述废水罐与所述脱硫塔通过管道连接。
6.根据权利要求1所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，氨气输送管伸入到进气烟道内并连接有喷氨格栅，喷氨格栅由多根中空的喷氨管连通组成，每根喷氨管均开设有多个喷氨孔。
7.根据权利要求1所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述脱硝塔内还安装有开设有多个减压孔的第一减压板，所述第一减压板位于所述进气烟道和所述排气烟道之间。
8.根据权利要求1所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述进气烟道内还安装有开设有多个减压孔的第二减压板，所述第二减压板位于所述烟道燃烧器和所述氨气输送管之间。
9.根据权利要求1所述的烧结烟气升温脱硝设备，其特征在于，所述进气烟道、所述脱硝塔和所述排气烟道连接形成几字形。
10.一种烧结烟气升温脱硝系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9中任一项所述的烧结烟气升温脱硝设备，所述脱硝塔内设有至少两层脱硝催化剂，且相邻的所述脱硝催化剂之间安装有开设有多个减压孔的第三减压板。
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