CN210512683U - 一种烟气处理中热能利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种烟气处理中热能利用系统，采用脱硫后温度较高的烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件脱硫后烟气中的氧气成分，将脱硫后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；同时，利用脱硫后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。

Description

一种烟气处理中热能利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种烟气处理方法及系统，具体涉及一种烟气处理中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、NO_x、二噁英、粉尘、重金属、氟化物等，其中SO₂、NO_x、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NO_x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，本实用新型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。

实用新型内容

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，本实用新型采用脱硫后温度较高的烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件脱硫后烟气中的氧气成分，将脱硫后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；同时，利用脱硫后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。

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种烟气处理中热能利用方法。

一种烟气处理中热能利用方法，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；

3)第一输送管道分出一条支路为第二输送管路，输送至脱硝处理系统的脱硫后烟气分出一部分经由第二输送管路输送至热风炉，输送至热风炉的脱硫后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回第一输送管道。

作为优选，经过脱硝处理系统处理后的烟气经过第四输送管道排出。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。

作为优选，步骤3)具体为：

3a)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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；脱硫后烟气中的一部分输送至热风炉，剩余部分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3)具体为：

3b)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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；并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的上游；脱硫后烟气全部经过换热器进行换热后，其中一部分输送至热风炉，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，步骤3)具体为：

3c)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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；并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的下游；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，混合后烟气中的一部分输送至热风炉，剩余的混合后烟气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；

其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。

作为优选，步骤3a)中，将脱硫后烟气中的流量为P₂的烟气输送至热风炉。

作为优选，步骤3b)中，脱硫后烟气全部经过换热器进行换热后，将其中流量为P₂的烟气输送至热风炉。

作为优选，步骤3c)中，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，混合后烟气中流量为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。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种烟气处理中热能利用系统。

一种烟气处理中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。第一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一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，脱硝处理系统的排气口与第四输送管道连接。第一输送管道和第四输送管道上设有换热器。

作为优选，第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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，第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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。并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的上游。

作为优选，第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一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。并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的下游。

作为优选，第一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。

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，该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道，空气补充管道连接至第二输送管路或者热风炉的进气口。根据实际生产需要，在第二输送管路不能及时给热风炉提供助燃气体时，通过空气补充管道提供热风炉的助燃气体，从而保证脱硝处理系统的正常运行。

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。

本实用新型根据烧结烟气含氧量高(16％-18％)，采取将脱硫后的烧结烟气作为助燃空气使用，利用脱硫后烟气的高温条件，采用脱硫后的高含氧量、高温的烟气作为助燃气体，输送至热风炉，脱硫后的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，再与其他剩余的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，脱硫后后烟气的温度较高，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、直接利用脱硫后烟气中的一部分作为助燃气体，该部分气体本身就必须经过脱硝处理系统，只是将该部分烟气经过热风炉后在经过脱硝处理系统处理，不增加脱硝处理系统的烟气处理量，大大提升了脱硝处理系统的处理效率，减轻脱硝处理系统的负荷，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还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、脱硫后烟气中含有约4000-8000mg/Nm³的CO，将脱硫后的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，在高温条件下脱硫后烟气内的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。

脱硫后烟气中O₂含量高(16％-18％)，SO₂含量极低(<35mg/Nm³)，CO含量高(4000-8000mg/Nm³)，因此本实用新型采用脱硫后原烟气具备助燃空气的能力，并且还具备如下优势：①脱硫后烟气温度比空气高，可以节约能源；②取出的部分脱硫后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烟气量；③取出的部分脱硫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烧结烟气中含有的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。

本实用新型的技术方案中，取脱硫后烟道中的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烟道中，进入脱硝系统，其中脱硫后烟气取气点可以分别选择在换热器换热前、换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合前、换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合后。

在换热器换热前取脱硫后烟气，该烟气为直接脱硫后烟气，此处烟气温度在140℃左右，含氧量在16％左右；

在换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合前取脱硫后烟气，该取气点在GGH换热之后，此处温度在250℃左右，含氧量在16％左右。

在换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合后取脱硫后烟气，该取气点在热风炉出口高温气进入脱硫后烟道之后，此处温度在280℃左右，含氧量在16％左右。

本实用新型通过从脱硫后烟气中取一部分该烟气输送至热风炉作为助燃气体，脱硫后烟气含氧量高，温度高，具备作为助燃空气的条件；脱硫后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。采用本实用新型的技术方案，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。

采用本实用新型的技术方案，在换热器换热前取脱硫后烟气作为助燃气体，只需将140℃左右的助燃气体加热到280℃。在换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合前取脱硫后烟气作为助燃气体，只需将250℃左右的助燃气体加热到280℃。在换热器换热后并且热风炉产生高温气体混合后取脱硫后烟气作为助燃气体，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。

本实用新型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，本实用新型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，定量的从脱硫后烟气中输送固定量的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其余脱硫后烟气混合，提升进入脱硝处理系统的烟气的温度，从而保证脱硝效率。

在本实用新型中，上游和下游是根据烟气的流动方向设定的，烟气先流经的位置为上游，烟气后流经的位置为下游。

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，本实用新型的技术方案具有以下有益技术效果：

1、本实用新型采用脱硫后温度较高的烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件脱硫后烟气中的氧气成分，将脱硫后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、利用脱硫后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、本实用新型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，脱硫后烟气的利用率高。

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为本实用新型一种烟气处理中热能利用方法的工艺流程图；

图6为本实用新型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为本实用新型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为本实用新型一种烟气处理中热能利用方法的第四种方案工艺流程图；

图9为本实用新型一种烟气处理中热能利用系统的结构示意图；

图10为本实用新型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11为本实用新型一种烟气处理中热能利用系统的第三种方案结构示意图；

图12为本实用新型一种烟气处理中热能利用系统的第四种方案结构示意图。

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；L6：空气补充管道。

具体实施方式

一种烟气处理中热能利用系统，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。第一输送管道L1分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第一输送管道L1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，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。

作为优选，第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第一输送管道L1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，第一输送管道L1分出第二输送管路L2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。并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的上游。

作为优选，第一输送管道L1分出第二输送管路L2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。并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的下游。

作为优选，第一输送管道L1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。

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，该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道L6，空气补充管道L6连接至第二输送管路L2或者热风炉2的进气口。根据实际生产需要，在第二输送管路L2不能及时给热风炉2提供助燃气体时，通过空气补充管道L6提供热风炉2的助燃气体，从而保证脱硝处理系统1的正常运行。

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。

在本实用新型中，脱硝处理系统1的高度为10-80m，优选为15-60m，更优选为20-40m。

下面对本实用新型的技术方案进行举例说明，本实用新型请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

实施例1

如图9所示，一种烟气处理中热能利用系统，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。第一输送管道L1分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第一输送管道L1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。脱硝处理系统1的高度为28m。

实施例2

如图10所示，一种烟气处理中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。第一输送管道L1分出一条支路为第二输送管路L2，第二输送管路L2连接第一输送管道L1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。

第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第一输送管道L1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11所示，重复实施例2，只是第一输送管道L1分出第二输送管路L2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。并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的上游。

实施例4

如图12所示，重复实施例2，只是第一输送管道L1分出第二输送管路L2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。并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的下游。

实施例5

重复实施例4，只是第一输送管道L1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。

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6

重复实施例4，只是该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道L6，空气补充管道L6连接至第二输送管路L2。

实施例7

重复实施例4，只是该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道L6，空气补充管道L6连接至热风炉2的进气口。

实施例8

如图5所示，一种烟气处理中热能利用方法，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；

3)第一输送管道L1分出一条支路为第二输送管路L2，输送至脱硝处理系统的脱硫后烟气分出一部分经由第二输送管路L2输送至热风炉2，输送至热风炉的脱硫后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输送回第一输送管道L1。

实施例9

如图6所示，一种烟气处理中热能利用方法，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；

3a)第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第一输送管道L1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；脱硫后烟气中的一部分输送至热风炉2，剩余部分经过换热器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。

经过脱硝处理系统1处理后的烟气经过第四输送管道L4排出。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；

其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。

步骤3a)中，将脱硫后烟气中的流量为P₂的烟气输送至热风炉2。

实施例10

如图7所示，重复实施例9，只是步骤3a)替换为：

3b)第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游，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；并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的上游；脱硫后烟气全部经过换热器3进行换热后，其中一部分输送至热风炉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；

其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。

步骤3b)中，脱硫后烟气全部经过换热器3进行换热后，将其中流量为P₂的烟气输送至热风炉2。

实施例11

如图8所示，重复实施例9，只是步骤3a)替换为：

3c)第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游，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；并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的下游；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，混合后烟气中的一部分输送至热风炉2，剩余的混合后烟气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；

其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量。

步骤3c)中，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，混合后烟气中流量为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9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内烟气的温度T₁为250℃；检测第一输送管道L1内脱硫后烟气的流量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，取换热器3与第一输送管道L1连接位置的上游的脱硫后烟气，该位置的脱硫后烟气的温度为140℃。脱硫后烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时脱硫后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助燃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％。

以实施例10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内烟气的温度T₁为250℃；检测第一输送管道L1内脱硫后烟气的流量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，产生1.8m³废气，则需要消耗空气量：

P₂＝25263*0.92＝23242m³/h；

按照热量平衡，取换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游，并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的上游的脱硫后烟气。该位置的脱硫后烟气的温度为250℃。脱硫后烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时脱硫后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*(250-20)/3182＝2247.1m³/h；

节约高炉煤气百分比η＝2247.1/25263*100％＝8.9％；

每小时节约标准煤：

m＝2247.1*760/7000＝244kg；

每年可节省标准煤：

M＝244*24*365＝2137t。

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；

焦炉煤气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助燃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*(250-20)/16720＝485.7m³/h；

节约焦炉煤气百分比η’＝485.7/4800*100％＝10.1％。

以实施例11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内烟气的温度T₁为250℃；检测第一输送管道L1内脱硫后烟气的流量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；

高炉煤气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，取换热器3与第一输送管道L1连接位置的下游，并且第一输送管道L1分出第二输送管路L2的位置位于第三输送管路L3连接第一输送管道L1的下游的脱硫后烟气。该位置的脱硫后烟气的温度为280℃。脱硫后烟气带入的热量应该为助燃空气加热所需的热量，同时脱硫后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，烧结脱硫后烟气带入的热量应该为助燃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*(280-20)/16720＝549.1m³/h；

节约焦炉煤气百分比η’＝549.1/4800*100％＝11.4％。

总之，本实用新型可以节省大量能源，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 (10)

1.一种烟气处理中热能利用系统，该系统包括脱硝处理系统(1)、热风炉(2)；其特征在于：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，第一输送管道(L1)分出一条支路为第二输送管路(L2)，第二输送管路(L2)连接第一输送管道(L1)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；

其中：脱硝处理系统(1)的高度为10-80m。

2.根据权利要求1所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：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)。

3.根据权利要求2所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)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。

4.根据权利要求2所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)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；并且第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于第三输送管路(L3)连接第一输送管道(L1)的上游。

5.根据权利要求2所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)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；并且第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于第三输送管路(L3)连接第一输送管道(L1)的下游。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：第一输送管道(L1)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；

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。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道(L6)，空气补充管道(L6)连接至第二输送管路(L2)或者热风炉(2)的进气口。

8.根据权利要求6所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：该烟气处理中热能利用系统还包括空气补充管道(L6)，空气补充管道(L6)连接至第二输送管路(L2)或者热风炉(2)的进气口。

9.根据权利要求2-5中任一项所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：所述脱硝处理系统(1)为SCR脱硝系统；和/或

所述换热器(3)为GGH换热器；和/或

第二输送管路(L2)上设有助燃风机(7)。

10.根据权利要求6所述的烟气处理中热能利用系统，其特征在于：所述脱硝处理系统(1)为SCR脱硝系统；和/或

所述换热器(3)为GGH换热器；和/或

第二输送管路(L2)上设有助燃风机(7)。

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