CN208742297U - 一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置 - Google Patents

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Abstract

一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置，属于烧结、球团烟气脱硝技术领域。脱硝装置包括回转窑，链篦机，鼓干风机，多管除尘器，脱硝反应器，耐热风机等；回转窑与链篦机连接，多管除尘器，脱硝反应器和耐热风机各两套，连接后分别位于链篦机的两侧。使用时将多管除尘器，脱硝反应器和耐热风机串联布置，集中对链篦机的预热2段风箱出口烟气进行脱硝处理。优点在于，显著减少了烟气处理量，且不用对烟气进行升温处理，设备和管道无须采取防腐措施，处理后的烟气中NOx含量能够达到超净排放标准；节约脱硝的投资成本及运行费用。

Description

一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置
技术领域
本实用新型属于烧结、球团烟气脱硝技术领域，特别涉及一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置。
背景技术
近年来，随着我国经济发展进入新的阶段，社会及政府部门对节能、环保的要求越来越高。钢铁作为一个重工业行业，生产过程的废气排放指标越来越严格。
目前钢铁行业SO2、NOX主要由烧结球团烟气产生。根据国家环保要求，目前绝大部分球团生产线已经配备了脱硫装置，但是针对NOX的治理还没有大规模展开，生产企业多为直接排放。大量NOX的排放一方面会导致酸雨的产生，另一方面也容易产生光化学烟雾，对人体健康造成危害。统计数据显示，到2020年，我国NOX排放总量将达到3000万吨。随着对SO2排放量的基本控制，钢铁行业NOX的排放治理势在必行。
根据环保部2017年下发的《钢铁烧结、球团工业大气污染排放标准》(GB28662-2012)修改单(征求意见稿)，NOX排放极限值将由原来的300mg/Nm3提高到100mg/Nm3，并即将发布实施。
新标准实施后，绝大多数球团生产企业的NOX排放将不能达标，并且新标准中还规定了排放废气中氧含量折算方法，污染物排放浓度要折算成基准氧含量为16％，而现有球团排放废气中氧含量多在17％～19％之间，按照这个氧含量折算，实际排放浓度要控制在40～80mg/Nm3才能达标。所以，球团生产企业迫切需要建设合适的脱硝工艺，以满足环保要求的超低排放标准。
传统的球团烟气脱硝方法，主要是选择性非催化还原法(SNCR)、活性炭法和选择性催化还原法(SCR)。SNCR工艺的脱硝效率一般在20％～40％之间，难以达到超低排放标准。活性炭法建设投资成本巨大，运行成本高昂，且脱硝效率一般在30％～60％之间，对NOX含量较高的球团烟气，脱硝效率亦难以达标。SCR工艺脱硝效率可达85％～95％，且具有经济技术优势。但该工艺催化反应温度区间为320℃～400℃，而球团生产排放废气温度在120℃～180℃之间(配备了湿法脱硫工艺后出口温度更低，约为50℃)，且烟气量一般以百万m3/h计，如果选用常规的SCR工艺处理排放废气，需要将每小时百万立方米烟气升温200℃～300℃后再进行脱硝，如此巨大的运行成本企业难以承受。
鉴于以上球团烟气脱硝现状，亟待提供一种高效、低成本的脱硝工艺，能够与球团生产工艺相结合，无须加热烟气，又能保证脱硝效率。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置，解决了球团烟气脱硝温度过低、脱硝效率低，难以达到超低排放标准的问题。本实用新型结合球团生产工艺高效脱除NOX，还能控制投资费用和运行成本。
一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置，包括回转窑1，链篦机2，鼓干风机3，多管除尘器4(2套)，脱硝反应器5(2套)，耐热风机6(2套)，主引风机7，鼓干排风机8，氨水储运及喷射装置9和烟道系统10。
回转窑1与链篦机2连接，链篦机2分为四段：干燥1段，干燥2段，预热1段和预热2段；从预热2段到干燥2段串联连接多管除尘器4，脱硝反应器5和耐热风机6，耐热风机6入口与多管除尘器4的出口相连接，氨水储运及喷射装置9布置在脱硝反应器5之前；多管除尘器4，脱硝反应器5和耐热风机6各两套，连接后分别位于链篦机2的两侧；鼓干风机3出口与干燥1段底部风箱相连接；主引风机7入口与预热1段和预热2段底部风箱相连接；鼓干排风机8入口与鼓干1段顶部烟罩相连接；各个设备之间通过烟道系统10相连。
所述的脱硝反应器5根据需要有三种布置形式：(1)脱硝反应器5入口与预热2段底部风箱相连，出口与多管除尘器4的入口相连接；(2)脱硝反应器5入口与多管除尘器4的出口相连接，出口与耐热风机6入口相连接；(3)脱硝反应器5入口与耐热风机6出口相连接，出口与干燥2段顶部烟罩相连接。
所述的脱硝反应器5内设置烟气导流装置和多层脱硝催化剂，烟气导流装置设置在脱硝反应器5入口，多层脱硝催化剂布置在脱硝反应器5中心位置。
所述多层脱硝催化剂为蜂窝式、平板式或波纹板式。
所述烟道系统10内有耐火材料，起到保温作用。
一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置的使用方法，具体步骤及参数如下：
1)铁矿球团和煤粉内的S、N元素，在链篦机2的预热2段和回转窑1内与O2在900℃-1300℃高温下进行反应，生成SO2、SO3和NOx，进入球团烟气中；
2)含有SO2、SO3和NOx的热烟气，温度为350℃～400℃，通过耐热风机6产生的负压从链篦机2的预热2段底部风箱抽出，进入多管除尘器4，经多管除尘器4除尘后，氨水储运及喷射装置9将氨水喷入烟道系统10，随烟气一同进入脱硝反应器5，在催化剂作用下，进行如下反应：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O，8NH3+6NO2→7N2+12H2O，反应将NOx还原为N2，部分过量的NH3会与少量SO3发生如下反应：NH3+SO3+H2O→NH4HSO4，NH4HSO4在干燥2段遇低温球团结露，附着在球团上，到了预热2段，在900℃以上的高温环境中，附着在球团上的NH4HSO4受热又分解为NH3和SO3；
3)在脱硝反应器5内经过脱硝反应的热烟气通过耐热风机6鼓入链篦机2的干燥2段，正常参与球团生产。
本实用新型的优点在于：
1、将脱硝反应装置与球团生产工艺相结合，所处理烟气温度刚好在SCR脱硝工艺所要求的反应温度区间内，可直接对烟气进行处理，无须加热烟气，避免了对大量烟气升温带来的运行成本。并且反应前后烟气温度降低很少，不会对球团生产造成影响。
2、只对链篦机预热2段风箱烟气进行了脱硝处理，处理烟气量只占排放总烟气量的60％，大大降低了脱硝装置的投资成本和运行费用。
3、采用SCR脱硝工艺实现较高的脱硝效率，将排放废气中的NOX浓度控制在环保标准以内，能够实现超净排放。
4、反应生成的少量硫酸氢氨一直控制在系统内循环，不会对下游设备造成影响。
5、整个脱硝过程烟气温度都处在300℃以上的高温区间，烟道和设备只需考虑保温隔热措施，无须进行防腐处理。
6、脱硝装置可以与球团工艺布置综合考虑，节约占地面积，减少投资。
附图说明
图1为链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置示意图。其中，回转窑1，链篦机2，鼓干风机3，多管除尘器4，脱硝反应器5，耐热风机6，主引风机7，鼓干排风机8，氨水储运及喷射装置9，烟道系统10。
图2为链篦机—回转窑球团烟气脱硝工艺布置图。其中，链篦机2，鼓干风机3，多管除尘器4，脱硝反应器5，耐热风机6。
具体实施方式
一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置，包括回转窑1，链篦机2，鼓干风机3，多管除尘器4(2套)，脱硝反应器5(2套)，耐热风机6(2套)，主引风机7，鼓干排风机8，氨水储运及喷射装置9和烟道系统10。回转窑1与链篦机2连接，链篦机2分为四段：干燥1段，干燥2段，预热1段和预热2段；从预热2段到干燥2段串联连接多管除尘器4，脱硝反应器5和耐热风机6，耐热风机6入口与多管除尘器4的出口相连接，氨水储运及喷射装置9布置在脱硝反应器5之前；多管除尘器4，脱硝反应器5和耐热风机6各两套，连接后分别位于链篦机2的两侧；鼓干风机3出口与干燥1段底部风箱相连接；主引风机7入口与预热1段和预热2段底部风箱相连接；鼓干排风机8入口与鼓干1段顶部烟罩相连接；各个设备之间通过烟道系统10相连。
球团矿在链篦机2上从鼓风干燥段运动到预热2段，温度逐渐升高，最后进入回转窑1进行焙烧。链篦机四个温度段上罩烟气温度分别为干燥1段250℃、干燥2段400℃，预热1段650℃，预热2段1000℃。根据热力学计算可知，铁矿球团中的N与O2在预热2段开始反应生成NOX，未能完全反应的N元素进入回转窑内继续反应。另外，回转窑1内喷入煤粉提供热量，煤粉的燃烧也生成一定量的NOX。
回转窑1中的热气流在耐热风机6的作用下进入链篦机2预热2段上罩，穿过链篦机2上的球团料层，进入底部风箱，耐热风机6将预热2段风箱内的热烟气鼓入干燥2段的链篦机1上罩。干燥2段和预热1段的烟气通过主引风机7排入烟囱，鼓风干燥段的烟气通过鼓干排风机8排入烟囱。
根据球团工艺生产需要，回转窑1内的烟气温度约为1200℃，该部分烟气进入链篦机1预热2段上部，并穿过球团料层后，将热量传递给球团，烟气温度降低，预热2段底部风箱内烟气温度约为380℃，该部分烟气量约占整个球团工艺生产线总风量的60％。球团生产过程产生的NOX全部集中在该部分烟气内，且该部分烟气温度也恰好在SCR脱硝反应的最佳温度区间内。如果脱硝效率要求不高，根据球团生产实际情况，该部分烟气温度区间也可放宽至300～450℃。链篦机2预热2段风箱的烟气首先进入多管除尘器4进行除尘，除尘后的烟气进入脱硝反应器5内，氨水储存及喷射装置9将稀释后浓度约20％的氨水经雾化后喷入烟道内，在烟道内混合均匀，随烟气一同进入脱硝反应器5，在催化剂作用下发生还原反应，将NOX还原成为N2和H2O。氨水储存及喷射装置9中的氨为氨水、液氨、氨空混合气或尿素等可以参加催化还原反应的各种形式的氨。
脱硝后的烟气温降一般控制在20℃以内，通过耐热风机6鼓入链篦机2干燥2段上罩参与球团干燥反应。
由于烟气中含有一定浓度的SO3，为减少硫酸氢氨的生成，可通过选择催化剂类型控制SO2向SO3的转化率。少量生成的硫酸氢氨随高温烟气进入干燥2段和干燥1段后，会在球团料内部遇低温结露，附着在球团上。当球团运行到预热2段后，遇高温烟气，球团温度达到350℃以上，硫酸氢氨又会变成气态挥发出来，进而分解成NH3和SO3，再次进入脱硝反应器5参与脱硝反应。因此，采用该工艺，可以有效避免硫酸氢氨因低温结露而粘附在设备和管道上。
综上所述，以年产200万吨氧化球团为例，烟囱排放总烟气量为1400000m3/h,实测烟气温度为140℃，烟气NOX浓度为300mg/Nm3，烟气氧含量为18％。采用该烟气脱硝工艺，脱硝反应器5实际处理烟气量仅为850000m3/h,NOX全部集中在该部分烟气中，烟气NOX浓度为495mg/Nm3，脱硝效率保守估计按85％计算(实际可达95％以上)，脱硝反应器5出口NOX浓度为74.25mg/Nm3，最终回到总烟气量中，烟囱出口实际排放NOX浓度为45mg/Nm3。按照国标修改意见稿中的基准氧含量折算，16％氧含量要求NOX排放浓度为100mg/Nm3，该案例中18％氧含量允许的NOX排放浓度最大为60mg/Nm3。该方法完全可以满足未来标准要求的超净排放指标。

Claims (4)

1.一种链篦机—回转窑球团烟气脱硝装置，其特征在于，包括回转窑(1)，链篦机(2)，鼓干风机(3)，多管除尘器(4)，脱硝反应器(5)，耐热风机(6)，主引风机(7)，鼓干排风机(8)，氨水储运及喷射装置(9)和烟道系统(10)；回转窑(1)与链篦机(2)连接，链篦机(2)分为四段：干燥1段，干燥2段，预热1段和预热2段；从预热2段到干燥2段串联连接多管除尘器(4)，脱硝反应器(5)和耐热风机(6)，耐热风机(6)入口与多管除尘器(4)的出口相连接，氨水储运及喷射装置(9)布置在脱硝反应器(5)之前；多管除尘器(4)，脱硝反应器(5)和耐热风机(6)各两套，连接后分别位于链篦机(2)的两侧；鼓干风机(3)出口与干燥1段底部风箱相连接；主引风机(7)入口与预热1段和预热2段底部风箱相连接；鼓干排风机(8)入口与鼓干1段顶部烟罩相连接；各个设备之间通过烟道系统(10)相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的脱硝反应器(5)有三种布置形式：
1)脱硝反应器(5)入口与预热2段底部风箱相连，出口与多管除尘器(4)的入口相连接；
2)脱硝反应器(5)入口与多管除尘器(4)的出口相连接，出口与耐热风机(6)入口相连接；
3)脱硝反应器(5)入口与耐热风机(6)出口相连接，出口与干燥2段顶部烟罩相连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的脱硝反应器(5)内设置烟气导流装置和多层脱硝催化剂，烟气导流装置设置在脱硝反应器(5)入口，多层脱硝催化剂布置在脱硝反应器(5)中心位置。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟道系统(10)内有耐火材料。
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