CN215939566U - 烧结机脱硝烟气升温均流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种烧结机脱硝烟气升温均流装置，属于大气环保行业、烟气处理节能减排技术领域，安装在GGH换热器下游、脱硝装置催化剂反应器上游位置，所述烧结机脱硝烟气升温均流装置由：直燃炉升温烟道、喷氨格栅、直燃炉热风扩散分配装置、燃烧器、冷热烟气快速掺混装置、X型均流混合器组成，本装置采用燃烧器对脱硝烟气在直燃炉升温烟道内进行直接加热升温，直燃炉热风扩散分配装置起到保护直燃炉热风避免烟气对直燃炉热风的直接冲击，使直燃炉热风能够在直燃炉升温烟道内均匀扩散，然后在冷热烟气快速掺混装置的作用下，使烟气与直燃炉热风的流动产生湍流绕动，促使直燃炉热风与烟气快速均匀掺混，完成直燃炉热风对烟气的均匀加热，后经过X型均流混合器对烟气进行均流作用，最终提高烟气整体的流场分布均匀性，从而提高脱硝反应器的脱硝效率。

Description

烧结机脱硝烟气升温均流装置

技术领域

本实用新型专利涉及大气环保行业烟气处理、节能减排技术领域，具体涉及一种安装在GGH换热器下游、催化剂反应器上游位置的烧结机脱硝烟气升温均流装置。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，工业化的发展对生态环境造成了严重的污染，大气中氮氧化物的污染日益严重，大多数工业炉窑生产的工业烟气中都含有氮氧化物，氮氧化物的大量排放不仅形成酸雨，破坏臭氧，并造成温室效应，导致全球变暖，目前蓝天保卫战进入攻坚阶段，为减少氮氧化物的排放，国家对氨氧化物排放标准有了越来越高的要求，2012年开始实施的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》和《炼铁工业大气污染物排放标准》等均对废气中的氮氧化物提出了严格的排放标准，钢铁行业烧结机头烟气脱硝成为节能减排的工作重点。

钢铁行业烧结机脱硝的主流技术路线之一是：中低温SCR脱硝装置+回转式GGH换热器+烟气加热装置，内置式直燃炉燃烧器就属于这个技术路线中的加热设备，该加热设备使用高炉煤气，将燃烧室布置在烟道壁面上对烟气进行直接升温加热，使烟气达到SCR方法的催化剂活性温度。

但是由于烧结机烟气量大且相比于燃烧器尺寸脱硝装置烟道体积也较大，从而导致烧结机烟气脱硝中燃烧器对烟气的升温效果不满足SCR催化剂的技术要求，并且存在直燃炉热风与烟气混合不均匀、还原剂与烟气混合不均匀、烟气温度场和速度场分布不均匀等一系列问题，从而影响整个SCR脱硝反应器的脱硝效率。

因此，提供一种可靠性强、结构简单能够实现直燃炉热风与烟气的快速掺混、提高烟气流场分布均匀性、能够有效的提高烧结机脱硝装置的反应效率的烧结机脱硝烟气升温均流装置，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型专利的目的在于，提供了一种烧结机脱硝烟气升温均流装置，其结构简单合理可靠，该装置通过直燃炉热风对脱硝烟气进行加热，通过控制直燃炉热风在烟道内的快速均匀扩散，加速热燃炉热风与脱硝烟气的快速掺混，提高烟气的速度场分布、温度场的分布的均匀性，从而最终提高烧结机脱硝反应器的脱硝效率。

为实现上述目的，本实用新型专利采用如下的技术方案：

一种烧结机脱硝烟气升温均流装置，安装在GGH换热器下游、脱硝装置催化剂反应器上游的位置，其特征在于：所述烧结机脱硝烟气升温均流装置由直燃炉升温烟道、喷氨格栅、直燃炉热风扩散分配装置、燃烧器、冷热烟气快速掺混装置、X型均流混合器组成，所述喷氨格栅布置在直燃炉升温烟道的入口水平截面，所述直燃炉热风扩散分配装置的数量为2个，所述2个直燃炉热风扩散分配装置镜像对称布置在喷氨格栅下游的直燃炉升温烟道的左右两侧烟道壁面内，所述燃烧器的数量为2个，所述燃烧器的出口与直燃炉热风扩散分配装置的入口连接，所述冷热烟气快速掺混装置布置在直燃炉热风扩散分配装置下游的直燃炉升温烟道内的水平截面，所述X型均流混合器布置在冷热烟气快速掺混装置下游直燃炉升温烟道内的水平截面。

所述直燃炉升温烟道由矩形主烟道、入口变径连接烟道、出口变径连接烟道组成，所述矩形主烟道高的尺寸大于矩形主烟道宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道的长边尺寸大于矩形主烟道宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道的入口通过入口变径连接烟道与GGH换热器出口烟道连接，所述矩形主烟道的出口通过出口变径连接烟道与脱硝装置催化剂反应器入口烟道连接。

所述直燃炉热风扩散分配装置由燃烧器连接器、插入式环形燃烧室、护烟板和热风导向定子叶轮同轴布置组成，所述燃烧器连接器的形状为入口带有凸台的圆柱形壳体，所述燃烧器连接器的入口与燃烧器的出口连接，所述燃烧器连接器壳体内径为燃烧器出口直径尺寸的1.1倍，所述燃烧器连接器的圆柱形壳体内设置有文丘里结构，所述文丘里结构最窄处内径为燃烧器出口直径尺寸的4/5，所述燃烧器连接器深入直燃炉升温烟道内部150mm~300mm，所述燃烧器连接器出口与插入式环形燃烧室入口连接，所述插入式环形燃烧室的直径为燃烧器出口直径尺寸的1.5~2倍，所述插入式环形燃烧室的长度为矩形主烟道的长边尺寸的3/20，所述插入式环形燃烧室的出口与护烟板连接，所述护烟板的形状为半圆弧形板，所述护烟板的半圆弧形半径与插入式环形燃烧室的半径相等，所述护烟板的长度大于等于插入式环形燃烧室的长度的2倍，所述护烟板的半圆弧外表面为迎风面，所述热风导向定子叶轮放置在插入式环形燃烧室内部，所述热风导向定子叶轮由静叶片和定子轴组成，所述定子轴的形状为梭型，所述静叶片的数量为8片，所述8片静叶片沿顺时针方向围绕定子轴间隔45°均匀布置，所述静叶片的宽度为200mm~500mm。

所述冷热烟气快速掺混装置由2个冷热烟气混合单元组成，所述2个冷热烟气混合单元以直燃炉升温烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述2个冷热烟气混合单元的间距为300mm~1000mm，所述单个冷热烟气混合单元由n+1排向直燃炉升温烟道右墙倾斜的导流板组和n排向直燃炉升温烟道左墙方向倾斜的导流板组交替排列组成，所述导流板组的排数n的数量≥2，所述每排导流板组的导流板的个数相等，所述冷热烟气快速掺混装置中所有导流板的偏转角度相等，所述冷热烟气快速掺混装置中所有导流板与直燃炉升温烟道水平截面偏转角度为30°~60°。

所述X型均流混合器由x+1列向直燃炉升温烟道前墙倾斜的导流板组和x列向直燃炉升温烟道后墙方向倾斜的导流板组交替排列组成，所述导流板组的列数x的数量≥2，所述每列导流板组的导流板的个数相等，所述X型均流混合器中所有导流板的偏转角度相等，所述X型均流混合器中所有导流板与直燃炉升温烟道水平截面偏转角度为30°~60°。

所述烧结机脱硝烟气升温均流装置的工作原理为：本装置采用燃烧器对脱硝烟气在直燃炉升温烟道内进行直接加热升温，直燃炉热风扩散分配装置起到保护直燃炉热风避免烟气对直燃炉热风的直接冲击，使直燃炉热风能够在直燃炉升温烟道内均匀扩散，然后在冷热烟气快速掺混装置的作用下，使烟气与直燃炉热风的流动产生湍流绕动，促使直燃炉热风与烟气快速均匀掺混，完成直燃炉热风对烟气的均匀加热，后经过X型均流混合器对烟气进行均流作用，最终提高烟气整体的流场分布均匀性，从而提高脱硝反应器的脱硝效率。

与现有技术相比，本实用新型专利具有如下优点：

1．结构简单可靠，产生系统阻力较小；

2．实现直燃炉热风与脱硝烟气的快速掺混；

3．提高脱硝烟气的温度分布均匀性；

4．提高还原剂与脱硝烟气的均匀混合；

5．提高脱硝烟气的速度分布均匀性；

6．提高烧结机脱硝反应器的脱硝效率。

附图说明

图1为本实用新型专利所述的，烧结机脱硝烟气升温均流装置示意图；

图2为本实用新型专利所述的，直燃炉升温烟道结构示意图；

图3为本实用新型专利所述的，直燃炉热风扩散分配装置结构示意图；

图4为本实用新型专利所述的，热风导向定子叶轮结构示意图；

图5为本实用新型专利所述的，冷热烟气快速掺混装置、X型均流混合器结构示意图；

图中：100.烧结机脱硝烟气升温均流装置，110.直燃炉升温烟道，111.矩形主烟道，112.入口变径连接烟道，113.出口变径连接烟道，120.喷氨格栅，130.直燃炉热风扩散分配装置，131.燃烧器连接器，132.插入式环形燃烧室，133.护烟板，134.文丘里结构，135.热风导向定子叶轮，136.静叶片，137.定子轴，140.燃烧器，150.冷热烟气快速掺混装置，151.左侧冷热烟气快速掺混装置单元，151.右侧冷热烟气快速掺混装置单元，153.向直燃炉升温烟道右墙倾斜的导流板组，154.向直燃炉升温烟道左墙方向倾斜的导流板组，160.X型均流混合器，161.向直燃炉升温烟道前墙倾斜的导流板组，162.向直燃炉升温烟道后墙方向倾斜的导流板组，200.GGH换热器，300.脱硝装置催化剂反应器。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型专利作进一步的详细描述：

本实用新型专利所描述的方位术语如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”等位置关系为基于附图所示的方位的位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述而不是指示装置或者设备必须具有的特定方位，因此不能理解为对本发明专利的限制。

本实用新型专利的目的在于，提供了一种烧结机脱硝烟气升温均流装置，其结构简单合理可靠，该装置通过直燃炉热风对脱硝烟气进行加热，通过控制直燃炉热风在烟道内的均匀扩散，加速热燃炉热风与脱硝烟气的快速掺混，提高烟气的速度场分布、温度场的分布的均匀性，从而最终提高烧结机脱硝反应器的脱硝效率。

为实现上述目的，本实用新型专利采用如下的技术方案：

如图1所示：一种烧结机脱硝烟气升温均流装置100，安装在GGH换热器200下游、脱硝装置催化剂反应器300上游的位置，其特征在于：所述烧结机脱硝烟气升温均流装置100由直燃炉升温烟道110、喷氨格栅120、直燃炉热风扩散分配装置130、燃烧器140、冷热烟气快速掺混装置150、X型均流混合器160组成，所述喷氨格栅120布置在直燃炉升温烟道110的入口水平截面，所述直燃炉热风扩散分配装置130的数量为2个，所述2个直燃炉热风扩散分配装置130镜像对称布置在喷氨格栅120下游的直燃炉升温烟道110的左右两侧烟道壁面内，所述燃烧器140的数量为2个，所述燃烧器140的出口与直燃炉热风扩散分配装置130的入口连接，所述冷热烟气快速掺混装置150布置在直燃炉热风扩散分配装置130下游的直燃炉升温烟道110内的水平截面，所述X型均流混合器160布置在冷热烟气快速掺混装置150下游直燃炉升温烟道110内的水平截面。

如图2所示：所述直燃炉升温烟道110由矩形主烟道111、入口变径连接烟道112、出口变径连接烟道113组成，所述矩形主烟道111的高的尺寸大于矩形主烟道111宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道111的长边尺寸大于矩形主烟道111宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道111的入口通过入口变径连接烟道112与GGH换热器200出口烟道连接，所述矩形主烟道111的出口通过出口变径连接烟道113与脱硝装置催化剂反应器300入口烟道连接。

如图3-图4所示：所述直燃炉热风扩散分配装置130由燃烧器连接器131、插入式环形燃烧室132、护烟板133和热风导向定子叶轮135同轴布置组成，所述燃烧器连接器131的形状为入口带有凸台的圆柱形壳体，所述燃烧器连接器131的入口与燃烧器140的出口连接，所述燃烧器连接器131壳体内径为燃烧器140出口直径尺寸的1.1倍，所述燃烧器连接器131的圆柱形壳体内设置有文丘里结构134，所述文丘里结构134最窄处内径为燃烧器140出口直径尺寸的4/5，所述燃烧器连接器131深入直燃炉升温烟道110内部150mm~300mm，所述燃烧器连接器131出口与插入式环形燃烧室132入口连接，所述插入式环形燃烧室132的直径为燃烧器140出口直径尺寸的1.5~2倍，所述插入式环形燃烧室132的长度为矩形主烟道111的长边尺寸3/20，所述插入式环形燃烧室132的出口与护烟板133连接，所述护烟板133的形状为半圆弧形板，所述护烟板133的半圆弧形半径与插入式环形燃烧室132的半径相等，所述护烟板133的长度大于等于插入式环形燃烧室132的长度的2倍，所述护烟板133的半圆弧外表面为迎风面，所述热风导向定子叶轮135放置在插入式环形燃烧室132内部，所述热风导向定子叶轮135由静叶片136和定子轴137组成，所述定子轴137的形状为梭型，所述静叶片136的数量为8片，所述8片静叶片136沿顺时针方向围绕定子轴137间隔45°均匀布置，所述静叶片136的宽度为200mm~500mm。

如图5所示：所述冷热烟气快速掺混装置150由左侧冷热烟气混合单元151和右侧冷热烟气混合单元152组成，所述左侧冷热烟气混合单元151和右侧冷热烟气混合单元152以直燃炉升温烟道110的竖直中心截面镜像对称布置，所述左侧冷热烟气混合单元151和右侧冷热烟气混合单元152的间距为300mm~1000mm，所述单个冷热烟气混合单元由n+1排向直燃炉升温烟道110右墙倾斜的导流板组153和n排向直燃炉升温烟道110左墙方向倾斜的导流板组154交替排列组成，所述导流板组的排数n的数量≥2，所述每排导流板组的导流板的个数相等，所述冷热烟气快速掺混装置150中所有导流板的偏转角度相等，所述冷热烟气快速掺混装置150中所有导流板与直燃炉升温烟道110的水平截面偏转角度为30°~60°。

如图5所示：所述X型均流混合器160由x+1列向直燃炉升温烟道110前墙倾斜的导流板组161和x列向直燃炉升温烟道110后墙方向倾斜的导流板组162交替排列组成，所述导流板组的列数x的数量≥2，所述每列导流板组的导流板的个数相等，所述X型均流混合器160中所有导流板的偏转角度相等，所述X型均流混合器中160所有导流板与直燃炉升温烟道110水平截面偏转角度为30°~60°。

本实用新型专利的工作原理在于：

如图1所示：一种烧结机脱硝烟气升温均流装置100，本装置采用燃烧器140对脱硝烟气在直燃炉升温烟道110内进行直接加热升温，直燃炉热风扩散分配装置130起到保护直燃炉热风避免烟气对直燃炉热风的直接冲击，使直燃炉热风能够在直燃炉升温烟道110内均匀扩散，后在冷热烟气快速掺混装置150的作用下，使烟气与直燃炉热风的流动产生湍流绕动，促使直燃炉热风与烟气快速均匀掺混，完成直燃炉热风对烟气的均匀加热，然后经过X型均流混合器160对烟气进行均流作用，最终提高烟气整体的流场分布均匀性，从而提高脱硝反应器300的脱硝效率。

实施例：

某钢铁集团环保深度治理项目132㎡烧结机烟气脱硝改造工程，该项目烟气量为522863Nm³/h，脱硫采用流化床吸收塔，除尘采用布袋除尘器，布袋除尘器出口烟气温度80℃，脱硝采用中低温SCR催化剂，脱硝装置催化剂反应器300的催化剂反应温度为280℃，本项目采用烧结机脱硝烟气升温均流装置100对脱硝烟气进行加热升温。

GGH换热器200对烟气进行加热到250℃后，烟气进入直燃炉升温烟道110，烟气在喷氨格栅120区域与还原剂混合，燃烧器140出口产生的直燃炉热风为800℃的高温烟气，直燃炉热风在直燃炉热风扩散分配装置130的分配作用下在直燃炉升温烟道110内快速均匀扩散并对烟气进行加热升温，烟气在冷热烟气快速掺混装置150的作用下促使直燃炉热风的快速均匀掺混，将烟气的平均温度加热到280℃，烟气在X型均流混合器160的均流作用下，提高了烟气的整体流场分布均匀性。

最后烟气进入脱硝装置催化剂反应器300，烟气到达第一层催化剂的速度分布均匀度Cv小于15%，烟气平均温度为280℃，温度偏差小于±10℃，烟气中还原剂浓度分布均匀度Cv小于5%，烟气流场各项技术指标均能满足技术要求。

本装置，其结构简单合理可靠，通过控制直燃炉热风在烟道内的均匀扩散，加速直燃炉热风与脱硝烟气的快速掺混，提高烟气的速度场分布、温度场及还原剂浓度的分布的均匀性，能够有效提高烧结机脱硝反应器的脱硝效率。

以上对本实用新型专利的一个实施例进行了详细的说明，但所述内容仅为本实用新型专利创造的较佳实施例，不能被认定为用于限定本发明专利的实施范围。凡是依本实用新型专利申请范围所做的任何简单修改、等同变化与改型，均应仍处于本实用新型专利的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：所述烧结机脱硝烟气升温均流装置由直燃炉升温烟道、喷氨格栅、直燃炉热风扩散分配装置、燃烧器、冷热烟气快速掺混装置、X型均流混合器组成，所述烧结机脱硝烟气升温均流装置竖直安装在GGH换热器下游、脱硝装置催化剂反应器上游的位置，所述喷氨格栅布置在直燃炉升温烟道的入口水平截面，所述直燃炉热风扩散分配装置的数量为2个，所述2个直燃炉热风扩散分配装置镜像对称布置在喷氨格栅下游的直燃炉升温烟道的左右两侧烟道壁面内，所述燃烧器的数量为2个，所述燃烧器的出口与直燃炉热风扩散分配装置的入口连接，所述冷热烟气快速掺混装置布置在直燃炉热风扩散分配装置下游的直燃炉升温烟道内的水平截面，所述X型均流混合器布置在冷热烟气快速掺混装置下游直燃炉升温烟道内的水平截面。

2.根据权利要求1所述烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：所述直燃炉升温烟道由矩形主烟道、入口变径连接烟道、出口变径连接烟道组成，所述矩形主烟道高的尺寸大于矩形主烟道宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道的长边尺寸大于矩形主烟道宽边尺寸的2倍，所述矩形主烟道的入口通过入口变径连接烟道与GGH换热器出口烟道连接，所述矩形主烟道的出口通过出口变径连接烟道与脱硝装置催化剂反应器入口烟道连接。

3.根据权利要求1所述烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：所述直燃炉热风扩散分配装置由燃烧器连接器、插入式环形燃烧室、护烟板和热风导向定子叶轮同轴布置组成，所述燃烧器连接器的形状为入口带有凸台的圆柱形壳体，所述燃烧器连接器的入口与燃烧器的出口连接，所述燃烧器连接器壳体内径为燃烧器出口直径尺寸的1.1倍，所述燃烧器连接器的圆柱形壳体内设置有文丘里结构，所述文丘里结构最窄处内径为燃烧器出口直径尺寸的4/5，所述燃烧器连接器深入直燃炉升温烟道内部150mm~300mm，所述燃烧器连接器出口与插入式环形燃烧室入口连接，所述插入式环形燃烧室的直径为燃烧器出口直径尺寸的1.5~2倍，所述插入式环形燃烧室的长度为矩形主烟道的长边尺寸的3/20，所述插入式环形燃烧室的出口与护烟板连接，所述护烟板的形状为半圆弧形板，所述护烟板的半圆弧形半径与插入式环形燃烧室的半径相等，所述护烟板的长度大于等于插入式环形燃烧室的长度的2倍，所述护烟板的半圆弧外表面为迎风面，所述热风导向定子叶轮放置在插入式环形燃烧室内部，所述热风导向定子叶轮由静叶片和定子轴组成，所述定子轴的形状为梭型，所述静叶片的数量为8片，所述8片静叶片沿顺时针方向围绕定子轴间隔45°均匀布置，所述静叶片的宽度为200mm~500mm。

4.根据权利要求1所述烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：所述冷热烟气快速掺混装置由2个冷热烟气混合单元组成，所述2个冷热烟气混合单元以直燃炉升温烟道的竖直中心截面镜像对称布置，所述2个冷热烟气混合单元的间距为300mm~1000mm，所述单个冷热烟气混合单元由n+1排向直燃炉升温烟道右墙倾斜的导流板组和n排向直燃炉升温烟道左墙方向倾斜的导流板组交替排列组成，所述导流板组的排数n的数量≥2，所述每排导流板组的导流板的个数相等，所述冷热烟气快速掺混装置中所有导流板的偏转角度相等，所述冷热烟气快速掺混装置中所有导流板与直燃炉升温烟道水平截面偏转角度为30°~60°。

5.根据权利要求1所述烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：所述X型均流混合器由x+1列向直燃炉升温烟道前墙倾斜的导流板组和x列向直燃炉升温烟道后墙方向倾斜的导流板组交替排列组成，所述导流板组的列数x的数量≥2，所述每列导流板组的导流板的个数相等，所述X型均流混合器中所有导流板的偏转角度相等，所述X型均流混合器中所有导流板与直燃炉升温烟道水平截面偏转角度为30°~60°。

6.根据权利要求1所述烧结机脱硝烟气升温均流装置，其特征在于：一种烧结机脱硝烟气升温均流装置的工作原理为：本装置采用燃烧器对脱硝烟气在直燃炉升温烟道内进行直接加热升温，直燃炉热风扩散分配装置起到保护直燃炉热风避免烟气对直燃炉热风的直接冲击，使直燃炉热风能够在直燃炉升温烟道内均匀扩散，然后在冷热烟气快速掺混装置的作用下，使烟气与直燃炉热风的流动产生湍流绕动，促使直燃炉热风与烟气快速均匀掺混，完成直燃炉热风对烟气的均匀加热，后经过X型均流混合器对烟气进行均流作用，最终提高烟气整体的流场分布均匀性，从而提高脱硝反应器的脱硝效率。

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