CN213132673U - 一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种链篦机‑回转窑球团烟气分级脱硝装置，包括还原剂配制系统、第一级SNCR脱硝系统、第二级SCR脱硝系统、第三级烟气调节系统，链篦机分为干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，在回转窑尾和链篦机连接过渡段设置第一级SNCR脱硝系统，还原剂配制系统配制的还原剂雾化喷入第一级SNCR脱硝系统，在链篦机多管除尘器和回热风机之间设置第二级SCR脱硝系统，其特征在于：在链篦机预热一段靠近预热二段1‑3个风箱出口设置第三级烟气调节系统，第三级烟气调节系统的烟气出口与多管除尘器烟气入口相连。本实用新型提供的装置具有分级精准，只对氮氧化物浓度高的烟气进行脱硝处理，具有脱硝效率高、氨逃逸低、建设投资和运行成本低的优势。

Description

一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置，适用于链篦机-回转窑球团烟气氮氧化物的超低排放改造。

背景技术

链篦机-回转窑工艺是我国钢铁行业球团生产的主要工艺，其烟气排放也是钢铁行业主要污染源之一，随着国家钢铁行业污染物排放标准不断提高，特别是2019年4月，国家五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》明确规定，烧结球团烟气超低排放指标限值为SO2：35mg/Nm3,NOx:50mg/Nm3,颗粒物：10mg/Nm3。

目前，国内链篦机-回转窑球团烟气脱硫脱硝大多采用先脱硫后脱硝，即主抽风机后烟气通过湿法或者半干法脱硫，然后通过气气换热器(GGH)换热，再通过加热器升温，使烟气温度达到SCR脱硝反应适宜的温度后进入SCR脱硝系统脱除烟气中氮氧化物。也有部分采用在回转窑和链篦机连接烟道处喷入还原剂，利用该段烟气温度在850-1100℃温度范围进行SNCR脱硝，然后在主抽风机后进行湿法脱硫或者半干法脱硫。

这两种链篦机回转窑球团脱硫脱硝工艺都存在明显的不足，主抽风机后烟气温度一般为130-170℃，进入脱硫系统，采用半干法脱硫出口温度为70-85℃，采用湿法脱硫出口温度为50-60℃，然后通过换热升温，达到SCR脱硝适宜温度一般为240-300℃，不仅整个换热装置非常庞大，加上相应支撑结构框架，建设成本非常高。同时球团烟气量很大，一般都在每小时一百万方到三百万方，通过大量实际案例，烟气升温消耗的煤气量约15000m3/h到40000m3/h，平均每吨矿烟气升温成本约12-15元/吨矿，一条150万吨球团生产线每年仅脱硝烟气升温就要消耗2000万元左右，极高的运行成本使得企业根本无法承受。而采用SNCR脱硝，虽然投资和运行成本都很低，但是由于SNCR脱硝效率较低，一般为20％-50％，无法满足新的超低排放标准，另外，SNCR氨逃逸是SCR的3倍左右，对下游设备存在一定的危害。

一套典型的链篦机回转窑球团生产线中干燥预热焙烧冷却工段主体设备包括链篦机、回转窑、环冷机，其中链篦机为生球干燥预热设备，分为干燥一段(有的名称为鼓风干燥段)、干燥二段(有的名称为抽风干燥段)、预热一段、预热二段，生球随着篦床的移动先后通过链篦机干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，球团水分慢慢减少温度逐步升高，然后从干燥二段到回转窑进行焙烧氧化，成品最后通过环冷机冷却运出。环冷机也根据温度区间分为环冷一段、环冷二段、环冷三段、环冷四段。环冷一段废热气温度约1100℃，直接从窑头进入回转窑做为助燃空气以充分利用热量，回转窑内喷入煤气、煤粉等燃料燃烧，产生的烟气温度约900-1000℃从窑尾进入链篦机预热二段对球团进行预热，然后从预热二段底部风箱出来，烟气温度降为320-420度，经过多管除尘器除尘，再通过回热风机送到干燥二段对生球进行干燥。环冷二段的废热气温度约为700℃，通过热风管道送到预热一段对生球升温预热后，从预热一段底部风箱排出烟气温度约200℃；环冷三段热烟气约300-350℃，兑入冷风后降到200℃左右送到干燥一段。链篦机各段烟气从底部风箱引出，每段都设有2-8个风箱，干燥一段、干燥二段、预热一段底部风箱烟气由主抽风机引出通过主电除尘除尘后送到后续脱硫系统脱硫后从烟囱排放。

根据链篦机回转窑典型工艺流程进行分析可发现，预热二段出口烟气温度为320-420度，正好处于高温SCR脱硝反应活性温度区间，因此很多研究人员提出在预热二段设置SCR反应器进行脱硝，并申请了很多类似专利，这种设想有一定合理性，但是实际应用中效果却不理想，存在烟囱总排口氮氧化物无法达到环保要求的现象。主要原因是由于预热二段风管的负压比预热一段小，部分高浓度氮氧化物烟气从预热二段向预热一段泄露，使得预热一段出口烟气氮氧化物浓度较高，从而造成总排口氮氧化物超标。而预热一段出口烟气温度约200℃左右，无法通过SCR脱硝，最终导致无法达到预期效果。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置。本实用新型提供的分级脱硝装置针对链篦机-回转窑各段烟气进行分级精准脱硝。对链篦机-回转窑每一段烟气根据温度和氮氧化物浓度不同进行分级处理，处理烟气量仅为整个球团生产烟气量的一半左右，脱硝反应器体积和催化剂用量均减小，不需要昂贵的加热升温，脱硝效率高，既确保总排放氮氧化物达标，又能大幅降低建设投资和运行成本。

本实用新型采取的技术方案为：

一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置，包括还原剂配制系统、第一级SNCR脱硝系统、第二级SCR脱硝系统、第三级烟气调节系统，链篦机分为干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，在回转窑尾和链篦机连接过渡段设置第一级SNCR脱硝系统，还原剂配制系统配制的还原剂雾化喷入第一级SNCR脱硝系统，在链篦机多管除尘器和回热风机之间设置第二级SCR脱硝系统，其特征在于：在链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口设置第三级烟气调节系统，第三级烟气调节系统的烟气出口与多管除尘器烟气入口相连。将链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口氮氧化物浓度较高烟气送到第二级SCR脱硝系统。

所述的第三级烟气调节系统包括调压风机、调压风门，在链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口烟气管道与预热一段剩余风箱之间设有隔板，预热二段1-3个风箱出口烟气管道与调压风机烟气入口相连，在烟气入口处安装调压风门，调压风机烟气出口与多管除尘器烟气入口连接。调压风机采用变频电机调节。

所述的第三级烟气调节系统还包括烟气分配阀，烟气分配阀安装在第二级SCR脱硝系统烟气出口烟道设置的支管上，支管连接到链篦机各段烟气出口总管，总管连接到主电除尘入口。烟气分配阀为了尽量维持原链篦机系统热平衡和烟气平衡，在第二级SCR脱硝系统出口烟道设置一个支管，烟气分配阀安装在这个支管上，通过调节烟气分配阀，调节脱硝后净烟气返回量。

本实用新型的还原剂配制系统采用成熟技术和装置，不再详细介绍其结构。还原剂配制系统将还原剂制备成溶液和气体形式，其中还原剂溶液通过计量调节输送到第一级SNCR脱硝系统，还原剂气体通过计量调节输送到第二级SCR脱硝系统；

本实用新型的第一级SNCR脱硝系统采用成熟技术，不再对详细结构进行描述。雾化喷枪布置在回转窑尾和链篦机连接过渡段，以及预热二段烟罩，根据该烟气量大小设置2-20只喷枪；还原剂配制系统输送来的还原剂溶液送到雾化喷枪均匀喷射到回转窑窑尾过渡段以及链篦机预热二段烟罩内。

本实用新型的第二级SCR脱硝系统采用成熟技术，不再对详细结构进行描述。SCR反应器布置在多管除尘器和回热风机之间，催化剂采用通用的中高温催化剂，吹灰器采用通用的声波吹灰器和耙式吹灰器。本实用新型的第二级SCR脱硝系统，吹灰器安装在每层催化剂上方，采用声波吹灰器和耙式吹灰器组合方式，耙式吹灰器气源采用加热的压缩空气或者过热蒸汽。

回转窑窑尾与链篦机连接过渡段900-1000℃高温烟气中的氮氧化物，通过雾化喷枪均匀喷入脱硝还原剂，发生选择性非催化还原反应，将部分氮氧化物还原成氮气和水，氮氧化物脱除效率为20％-40％，同时会有部分还原剂过剩，过剩的还原剂随烟气一起进入链篦机预热二段，预热二段出口烟气与预热一段通过烟气调节系统调节过来的烟气混合后通过多管除尘器除尘然后进入第二级SCR脱硝系统，在SCR催化剂作用下，90％以上氮氧化物与烟气中过剩还原剂和新补充还原剂发生选择性催化还原反应，还原成氮气和水。第二级SCR脱硝系统既脱除烟气中氮氧化物，同时又让第一级SNCR脱硝系统过量的还原剂得到利用，减少出口烟气中逃逸氨的的量，保护下游设备。

本实用新型采用精准分级脱硝，在回转窑窑尾与链篦机连接过渡段900-1000℃高温段设置第一级SNCR脱硝系统，直接喷射还原剂，脱除20-40％氮氧化物，减轻后续SCR脱硝压力，降低脱硝反应器尺寸和催化剂用量。在链篦机预热二段多管除尘器出口设置第二级SCR脱硝系统，氮氧化物脱除效率高达90％以上，同时使第一级SNCR脱硝系统过剩的氨得到充分利用，降低氨逃逸。通过烟气调节系统，将预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口烟气引入第二级SCR脱硝系统，通过调压风机变频调节与调压风门调节相结合，调节链篦机预热一段内烟气压力，控制预热二段烟气向预热一段泄漏量，确保高浓度氮氧化物烟气全部被引入第二级SCR脱硝系统。

本实用新型提供的装置具有分级精准，只对氮氧化物浓度高的烟气进行脱硝处理，具有脱硝效率高、氨逃逸低、建设投资和运行成本低的优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

1-链篦机、2-回转窑尾与链篦机连接过渡段、3-多管除尘器、4-回热风机、5-第一级SNCR脱硝系统、6-第二级SCR脱硝系统、7-第三级烟气调节系统，7.1-调压风机，7.2-调压风门，7.3-烟气分配阀。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步的描述。本实用新型提供一种链篦机回转窑烟气分级脱硝的装置。

如图1所示，本实用新型的一种链篦机回转窑烟气分级脱硝装置，包括还原剂配制系统、第一级SNCR脱硝系统5、第二级SCR脱硝系统6、第三级烟气调节系统7，链篦机1分为干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，在回转窑尾和链篦机连接过渡段2设置第一级SNCR脱硝系统5，还原剂配制系统配制的还原剂雾化喷入第一级SNCR脱硝系统5，在链篦机1多管除尘器3和回热风机4之间设置第二级SCR脱硝系统6，其特征在于：在链篦机1预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口设置第三级烟气调节系统7，第三级烟气调节系统7的烟气出口与多管除尘器3烟气入口相连，将链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口氮氧化物浓度较高烟气送到第二级SCR脱硝系统6；所述的第三级烟气调节系统7包括调压风机7.1、调压风门7.2、烟气分配阀7.3，在链篦机1预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口烟气管道与预热一段剩余风箱之间设有隔板，预热二段1-3个风箱出口烟气管道与调压风机7.1烟气入口相连，在烟气入口处安装调压风门7.2，调压风机7.1烟气出口与多管除尘器3烟气入口连接；调压风机7.1采用变频电机调节；烟气分配阀7.3安装在第二级SCR脱硝系统6烟气出口烟道设置的支管上，支管连接到链篦机1各段烟气出口总管，总管连接到主电除尘入口。烟气分配阀为了尽量维持原链篦机系统热平衡和烟气平衡，在第二级SCR脱硝系统出口烟道设置一个支管，烟气分配阀安装在这个支管上，通过调节烟气分配阀，调节脱硝后净烟气返回量。

本实用新型的还原剂配制系统采用成熟技术和装置，不再详细介绍其结构。还原剂配制系统将还原剂制备成溶液和气体形式，其中还原剂溶液通过计量调节输送到第一级SNCR脱硝系统，还原剂气体通过计量调节输送到第二级SCR脱硝系统；

本实用新型的第一级SNCR脱硝系统采用成熟技术，不再对详细结构进行描述。雾化喷枪布置在回转窑尾和链篦机连接过渡段，以及预热二段烟罩，根据该烟气量大小设置2-20只喷枪；还原剂配制系统输送来的还原剂溶液送到雾化喷枪均匀喷射到回转窑窑尾过渡段以及链篦机预热二段烟罩内。

本实用新型的第二级SCR脱硝系统采用成熟技术，不再对详细结构进行描述。SCR反应器布置在多管除尘器和回热风机之间，催化剂采用通用的中高温催化剂，吹灰器采用通用的声波吹灰器和耙式吹灰器。本实用新型的第二级SCR脱硝系统，吹灰器安装在每层催化剂上方，采用声波吹灰器和耙式吹灰器组合方式，耙式吹灰器气源采用加热的压缩空气或者过热蒸汽。

在链篦机1预热二段和回转窑尾与链篦机连接过渡段2设置第一级SNCR脱硝系统5，利用该段烟气温度为900-1000℃，正好处于SNCR最佳反应温度窗口内，根据回转窑尾与链篦机连接过渡段2截面大小，合理设计SNCR雾化喷枪数量和布置，确保还原剂配置系统输送来的还原剂溶液通过雾化喷枪与烟气混合均匀，还原剂在900-1000℃温度下，不需要催化剂就可以与氮氧化物发生还原反应，将氮氧化物还原成氮气和水；由于该段长度有限，烟气停留时间较短，并且球团生产规模越大，烟气流通截面就越大，相应还原剂与烟气混合均匀度就会降低。同时由于SNCR脱硝本身效率不高，还原剂利用率也比SCR低，要达到较高脱硝效率，就必须喷射过量还原剂，从降低还原剂消耗，降低烟气氨逃逸综合考虑，第一级脱硝效率控制在20-40％，氨逃逸控制在10-20ppm。第二级脱硝是在多管除尘器3与回热风机4之间设置第二级SCR脱硝系统6，利用该段烟气温度为320-420℃，正好处于SCR脱硝最适宜的温度区域。根据对链篦机回转窑工艺流程进行分析，以及对实际运行工艺参数进行检测均表明，链篦机回转窑烟气95％以上都在回转窑内燃烧产生，因此几乎绝大部分氮氧化物都集中在链篦机预热二段，在多管除尘器3出口设置第二级SCR脱硝系统6，可以精准针对生产过程中绝大部分氮氧化物进行脱除，同时处理烟气量仅为生产过程全部烟气量的一半，另外在此处设置第二级SCR脱硝系统6，还可以将上级第一级SNCR脱硝系统5逃逸的氨再次利用，保证烟气出口氨逃逸小于3ppm；SCR脱硝效率可以高达95％以上，是目前最成熟脱硝效率最高的脱硝工艺。虽然采取两级脱硝，但是由于链篦机预热二段的负压比预热一段小，部分高浓度氮氧化物烟气从预热二段向预热一段泄露，有的链篦机设计还会在预热一段和预热二段隔墙上开孔，允许部分预热二段高温烟气调配到预热一段，这样使得预热一段出口烟气氮氧化物浓度相应升高，从而造成总排口氮氧化物超标。因此，本实用新型针对预热一段出口200℃烟气设置第三级处理装置烟气调节系统7，烟气调节系统7是将链篦机1预热一段靠近预热二段的1-3个出口风箱烟道与其他风箱隔断，然后汇合进入调压风机7.1，并在调压风机7.1入口设置调压风门7.2，调压风机7.1采用变频调节，通过变频调节风机和调压风门7.2调节相结合调节链篦机1预热一段内烟气压力，控制预热二段烟气向预热一段泄漏量，确保高浓度氮氧化物烟气全部被引入第二级SCR脱硝系统6。由于将本应进入主电除尘排放的烟气部分调节到第二级SCR脱硝系统，会造成进入链篦机1干燥二段烟气量增加，因此在第二级SCR脱硝系统出口烟道设置烟气分配阀7.3，调节部分烟气通过支管返回主电除尘入口。

本实用新型适用于链篦机球团新建和改造项目，如果是改造项目，需要对多管除尘器3和回热风机4进行增容改造，提高处理能力。

实施例1

一套500万t/年链篦机回转窑球团装置烟囱总排口烟气量160万Nm³/h，氮氧化物浓度260mg/Nm³，通过对链篦机回转窑各段风箱烟气进行跟踪检测，链篦机1干燥一段排放废气氮氧化物平均浓度,36mg/Nm³，链篦机1干燥二段排放废气氮氧化物平均浓度为470mg/Nm³，链篦机1预热一段排放废气氮氧化物平均浓度为90mg/Nm³，链篦机1预热二段排放废气氮氧化物平均浓度为480mg/Nm³，烟气量62万Nm³/h。另外，预热一段共4个风箱，烟气氮氧化物浓度从靠近预热二段开始分别为170mg/Nm³、90mg/Nm³、55mg/Nm³、40mg/Nm³。

根据检测结果，对链篦机回转窑烟气设置分级脱硝装置进行脱硝。首先，在回转窑尾与链篦机连接过渡段2设置第一级SNCR脱硝系统5，该段烟气温度为970℃，根据计算设置8只SNCR雾化喷枪。第一级SNCR脱硝系统实际脱硝效率为30％左右，氨逃逸12ppm。

通过SNCR第一级脱硝后，链篦机1干燥二段排放废气氮氧化物平均浓度降为330mg/Nm³左右，进入第二级脱硝系统，第二级脱硝是在多管除尘器3和回热风机4之间设置的第二级SCR脱硝系统6，因为该球团生产装置链篦机出口风箱按链篦机两侧分别各设置一套多管除尘器3和回热风机4，因此第二级脱硝装置也相应设置两套第二级SCR脱硝系统6。每套SCR反应器内催化剂采用2+1布置，留一层催化剂备用层。SNCR第一级脱硝后，预热一段4个风箱烟气氮氧化物浓度从靠近预热二段开始分别为150mg/Nm³、83mg/Nm³、53mg/Nm³、40mg/Nm³，烟气温度200℃，因此第三级烟气处理装置烟气调节系统7只对靠近预热二段的两个风箱烟气进行收集处理，将预热一段靠近预热二段的两个风箱出口烟道和其他风箱隔断，统一汇合到调压风机7.1，送到多管除尘器3入口，通过多管除尘器3后，烟气混合均匀，进入第二级SCR脱硝系统6，同理，烟气调节系统7也相应设置两套，分别对应每套第二级SCR脱硝系统6。进入第二级SCR脱硝系统6的烟气温度为355℃，总烟气量74万Nm³/h，氮氧化物浓度为295mg/Nm³，通过第二级SCR脱硝系统6后，氮氧化物浓度降低为为30mg/Nm³，脱硝效率为89.8％，氨逃逸为2.5ppm。第二级SCR脱硝系统6处理后的净烟气通过回热风机4送到链篦机1干燥二段作为热源，动态调节烟气调节系统7中调压风机7.1运行频率和调压风门7.2开度，控制链篦机预热一段烟气负压，同时调节烟气分配阀7.3，将部分烟气直接送到主电除尘器，保证链篦机干燥二段生产稳定。通过三级处理系统进行处理后，总排口氮氧化物排放浓度稳定在40mg/Nm³以内，低于国家超低排放限值50mg/Nm³。第二级SCR脱硝系统烟气处理量74万Nm³/h，约为烟囱总排口烟气量的46.25％，对建设成本和运行成本都有大幅降低。

Claims (3)

1.一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置，包括还原剂配制系统、第一级SNCR脱硝系统、第二级SCR脱硝系统、第三级烟气调节系统，链篦机分为干燥一段、干燥二段、预热一段、预热二段，在回转窑尾和链篦机连接过渡段设置第一级SNCR脱硝系统，还原剂配制系统配制的还原剂雾化喷入第一级SNCR脱硝系统，在链篦机多管除尘器和回热风机之间设置第二级SCR脱硝系统，其特征在于：在链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口设置第三级烟气调节系统，第三级烟气调节系统的烟气出口与多管除尘器烟气入口相连。

2.根据权利要求1所述的一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置，其特征在于：所述的第三级烟气调节系统包括调压风机、调压风门，在链篦机预热一段靠近预热二段1-3个风箱出口烟气管道与预热一段剩余风箱之间设有隔板，预热二段1-3个风箱出口烟气管道与调压风机烟气入口相连，在烟气入口处安装调压风门，调压风机烟气出口与多管除尘器烟气入口连接。

3.根据权利要求2所述的一种链篦机-回转窑球团烟气分级脱硝装置，其特征在于：所述的第三级烟气调节系统还包括烟气分配阀，烟气分配阀安装在第二级SCR脱硝系统烟气出口烟道设置的支管上，支管连接到链篦机各段烟气出口总管，总管连接到主电除尘入口。

Images