CN214781681U

CN214781681U - 一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统

Info

Publication number: CN214781681U
Application number: CN202120113979.9U
Authority: CN
Inventors: 李益民; 李世明; 赵波; 李艳; 李万海
Original assignee: Ansteel Engineering Technology Corp Ltd
Current assignee: Ansteel Engineering Technology Corp Ltd
Priority date: 2021-01-16
Filing date: 2021-01-16
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2031-01-16

Abstract

本实用新型涉及一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，包括煤气除尘系统、水解塔、TRT发电系统、减压阀组、脱硫塔及热风炉；煤气除尘系统的煤气出口通过煤气管道依次连接水解塔、TRT发电系统、脱硫塔及热风炉；TRT发电系统两端的煤气管道通过煤气分支管道连通，煤气分支管道上设减压阀组；热风炉设有助燃空气入口管道及热风出口管道，且靠近热风炉一端的助燃空气入口管道与热风出口管道通过二次助燃空气管道连通，二次助燃空气管道与热风出口管道的连接端延伸至热风出口管道内并设二次助燃空气喷射器，喷射方向朝向热风炉内。本实用新型有效降低了热风炉烟气中的硫化物及氮氧化物含量，保证烟气达到超低排放标准，避免环境污染。

Description

一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统

技术领域

本实用新型涉及高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统。

背景技术

在钢铁冶金生产中，高炉热风炉烟气中带有粉尘颗粒物、二氧化硫及氮氧化物等有害物质，对环境造成污染。目前，国家发布了新的超低排放标准，要求热风炉烟气中的粉尘颗粒物、二氧化硫及氮氧化物排放指标应分别在10mg/m³、50mg/m³、200mg/m³以下，高炉热风炉烟气的治理因此受到了很多钢铁企业及钢铁科研单位的重视。

本实用新型所述一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统就是针对以上情况提出的解决办法。热风炉的烟气主要是由于炉内煤气燃烧而产生的废气，若将燃烧前煤气中的氮、硫去除，则燃烧后的烟气必然会达到超低排放的标准，减少环境的污染。

发明内容

本实用新型提供了一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，高炉煤气在进入热风炉燃烧前先降低硫化物；进入热风炉后，通过分级燃烧的方法，减少煤气在热风炉中燃烧而生成的氮氧化物；最终降低了热风炉烟气中的硫化物及氮氧化物含量，保证烟气达到超低排放标准，避免环境污染。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，包括煤气除尘系统、水解塔、TRT发电系统、减压阀组、脱硫塔及热风炉；所述煤气除尘系统的煤气入口连接高炉炉顶煤气出口，煤气除尘系统的煤气出口通过煤气管道依次连接水解塔、TRT发电系统、脱硫塔及热风炉的煤气入口；TRT发电系统两端的煤气管道通过煤气分支管道连通，煤气分支管道上设减压阀组；所述热风炉设有助燃空气入口管道及热风出口管道，且靠近热风炉一端的助燃空气入口管道与热风出口管道通过二次助燃空气管道连通，二次助燃空气管道与热风出口管道的连接端延伸至热风出口管道内并设二次助燃空气喷射器，喷射方向朝向热风炉内。

所述二次助燃空气管道上沿二次助燃空气流动方向依次设置压力变送器、流量计及二次助燃空气调节阀；压力变送器、流量计及二次助燃空气调节阀通过控制系统联锁控制；

所述煤气除尘系统与水解塔之间的煤气管道上设阀门一。

水解塔下游煤气管道上设阀门二。

TRT发电系统上游的煤气管道上设阀门三，TRT发电系统下游的煤气管道上沿煤气流动方向依次设有温度计一、压力计一及阀门四。

减压阀组上游的煤气分支管道上设阀门五，减压阀组下游的煤气分支管道上沿煤气流动方向依次设有温度计二、压力计二及阀门六。

脱硫塔下游的煤气管道上设阀门七。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的目的是保证热风炉烟气排放达到或低于超低排放标准，为高炉热风炉烟气治理提供了一种有效的解决途径；

2)具有较好的环境效益和社会效益，有利于改善大气环境，有效减少酸雨的形成；

3)设备投资小，部分设施可利旧；对于已配备了TRT发电系统的炼铁厂，只需增设水解塔、脱硫塔，对热风炉进行部分改造即可；

4)脱硫塔运行稳定，脱硫效率高，热风炉改造后可确保燃料低氮燃烧，从而保证整个系统高效率地低硫低硝运行。

附图说明

图1是本实用新型所述一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统的结构示意图。

图2是图1中热风炉的局部结构示意图。

图中：1.煤气除尘系统 2.阀门一 3.水解塔 4.阀门二 5.阀门三 6.TRT发电系统7.温度计一 8.压力计一 9.阀门四 10.阀门五 11.减压阀组 12.温度计二 13.压力计二14.阀门六 15.脱硫塔 16.阀门七 17.热风炉 18.助燃空气入口管道 19.热风出口管道20.二次助燃空气管道 21.二次助燃空气喷射器 22.压力变送器 23.流量计 24.二次助燃空气调节阀 25.煤气入口管道

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，包括煤气除尘系统1、水解塔3、TRT发电系统6、减压阀组11、脱硫塔15及热风炉17；所述煤气除尘系统1的煤气入口连接高炉炉顶煤气出口，煤气除尘系统1的煤气出口通过煤气管道依次连接水解塔3、TRT发电系统6、脱硫塔15及热风炉17的煤气入口；TRT发电系统6两端的煤气管道通过煤气分支管道连通，煤气分支管道上设减压阀组11；如图2所示，所述热风炉17设有助燃空气入口管道18及热风出口管道19，且靠近热风炉17一端的助燃空气入口管道18与热风出口管道19通过二次助燃空气管道20连通，二次助燃空气管道20与热风出口管道19的连接端延伸至热风出口管道19内并设二次助燃空气喷射器21，喷射方向朝向热风炉17内。

所述二次助燃空气管道20上沿二次助燃空气流动方向依次设置压力变送器22、流量计23及二次助燃空气调节阀24；压力变送器22、流量计23及二次助燃空气调节阀24通过控制系统联锁控制；

所述煤气除尘系统1与水解塔3之间的煤气管道上设阀门一2。

水解塔3下游煤气管道上设阀门二4。

TRT发电系统6上游的煤气管道上设阀门三5，TRT发电系统6下游的煤气管道上沿煤气流动方向依次设有温度计一7、压力计一8及阀门四9。

减压阀组11上游的煤气分支管道上设阀门五10，减压阀组11下游的煤气分支管道上沿煤气流动方向依次设有温度计二12、压力计二13及阀门六14。

脱硫塔15下游的煤气管道上设阀门七16。

本实用新型所述一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其工作原理为：高炉炉顶煤气首先进入煤气除尘系统1进行净化，再经过水解塔3将煤气中的氧硫化碳转化为硫化氢气体，再通过TRT发电系统6进行余压发电，之后通过脱硫塔15进行脱硫，最后将脱硫后的煤气送入改造后热风炉17进行低氮燃烧。

煤气除尘系统1优选布袋除尘器，它是一种干式高效的除尘装置。布袋除尘器可有效的将高炉煤气中的粉尘过滤出来，达到净化高炉煤气的效果。高炉煤气经除尘净化后被送入后续的水解塔3中。

水解塔3用于将除尘净化后的高炉煤气中的氧硫化碳催化水解为硫化氢。高炉煤气中的硫化物一般由氧硫化碳(COS)、硫化氢(H₂S)及其他硫化物组成，其中氧硫化碳的含量至少占硫化物的70％以上，其性质稳定，但能够与氧化剂强烈反应。在水解塔3中，氧硫化碳与水蒸气在水解剂的作用下转化为硫化氢气体，化学反应方程式如下：

所述TRT发电系统6用于将高炉煤气通过透平膨胀机做功，将其具有的压力能及热能转化为电能。不仅能够获得一定的经济效益，同时也能够更好的控制高炉顶压。

所述减压阀组11用于在TRT发电系统6故障或检修时，将高压的高炉煤气进行减压，使其满足后续脱硫塔15运行的压力要求。从而确保整个工艺系统的顺利运行，在TRT发电系统6正常工作时，减压阀组11不工作。

所述脱硫塔15用于将TRT发电系统6或减压阀组11之后的煤气进行脱硫处理，其采用湿法脱硫工艺，脱硫液选用氢氧化钠。去除硫化氢后的煤气经过塔内除雾段除掉夹带的液体后自脱硫塔排出进入热风炉17中。涉及的主要化学反应方程式如下：

NaOH+H₂S→Na₂CO₃+2H₂O

在热风炉17中，脱除了硫化氢的煤气作为燃料进行燃烧，本实用新型中，经改造后的热风炉17利用空气分级燃烧原理，先通过助燃空气入口管道18将小于理论空气量的一部分助燃空气送入热风炉17内，使煤气在缺氧条件下燃烧，燃烧的速度和温度都较低，燃烧产物主要是CO，同时煤气中的氮被分解为大量的HN、HCN、CN、NH₃和NH₂等基团，这些基团相互作用能够还原NOx，从而抑制了燃料型NOx；然后通过二次助燃空气喷射器21将煤气完全燃烧所需的剩余助燃空气以二次助燃空气的形式送入热风炉17内，使得煤气在空气过剩条件下充分燃尽。由于采用了空气分级燃烧，热风炉17内的火焰温度不高，不会因为空气过剩而生成大量NOx，因此NOx的总量得以降低。

本实用新型所述一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其工作过程如下：

1)高炉炉顶煤气进入煤气除尘系统1，经布袋除尘后，打开阀门一2，煤气经煤气管道进入水解塔3。

2)在水解塔3中，煤气中的氧硫化碳(COS)在水解塔3中水解剂的作用下与水发生反应生成二氧化碳和硫化氢。反应完成后打开阀门二4，生成的产物随煤气进入后续系统。

3)打开阀门三5，煤气进入TRT发电系统6，通过透平膨胀机做功，将煤气具有的压力能及热能转化为电能；当TRT发电系统6出口的温度计一7和压力计一8检测到的温度、压力符合后续系统的要求时，阀门四9自动打开，煤气进入脱硫塔15。

4)当TRT发电系统6处于故障或检修时，关闭阀门三5，打开阀门五10，将煤气引入减压阀组11。减压阀组11将煤气的压力降低到适合后续系统的要求(通过温度计二12和压力计二13检测)后，阀门六14自动打开，煤气进入脱硫塔15。

5)在脱硫塔15中，煤气中的硫化氢与塔内的氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，去除硫化氢后的煤气经过塔内除雾段除掉夹带的液体后流出脱硫塔15；

6)打开阀门七16，煤气自煤气入口管道25进入热风炉17内作为燃料进行燃烧。在热风炉17内，利用空气分级燃烧原理进行燃烧，使燃烧生成的NOx总量得以降低。燃烧后产生的烟气自热风炉烟气出口排出。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，包括煤气除尘系统、水解塔、TRT发电系统、减压阀组、脱硫塔及热风炉；所述煤气除尘系统的煤气入口连接高炉炉顶煤气出口，煤气除尘系统的煤气出口通过煤气管道依次连接水解塔、TRT发电系统、脱硫塔及热风炉的煤气入口；TRT发电系统两端的煤气管道通过煤气分支管道连通，煤气分支管道上设减压阀组；所述热风炉设有助燃空气入口管道及热风出口管道，且靠近热风炉一端的助燃空气入口管道与热风出口管道通过二次助燃空气管道连通，二次助燃空气管道与热风出口管道的连接端延伸至热风出口管道内并设二次助燃空气喷射器，喷射方向朝向热风炉内。

2.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，所述二次助燃空气管道上沿二次助燃空气流动方向依次设置压力变送器、流量计及二次助燃空气调节阀；压力变送器、流量计及二次助燃空气调节阀通过控制系统联锁控制。

3.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，所述煤气除尘系统与水解塔之间的煤气管道上设阀门一。

4.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，水解塔下游煤气管道上设阀门二。

5.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，TRT发电系统上游的煤气管道上设阀门三，TRT发电系统下游的煤气管道上沿煤气流动方向依次设有温度计一、压力计一及阀门四。

6.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，减压阀组上游的煤气分支管道上设阀门五，减压阀组下游的煤气分支管道上沿煤气流动方向依次设有温度计二、压力计二及阀门六。

7.根据权利要求1所述的一种实现高炉热风炉烟气低硫低硝排放的系统，其特征在于，脱硫塔下游的煤气管道上设阀门七。