CN219160384U - 一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，涉及烟气脱硝技术领域，该全预热稳燃型脱硝直燃炉系统包括顺序连接的烟气管道和脱硝反应器和净烟气管道，该全预热稳燃型脱硝直燃炉系统还包括直燃炉、换热结构，直燃炉设于烟气管道上并对烟气管道内的烟气进行加热，换热结构设于净烟气管道上，换热结构利用净烟气管道内净烟气的热量对进入直燃炉的燃料气和助燃空气进行预热。该全预热稳燃型脱硝直燃炉系统能够对进入直燃炉内的燃气和助燃空气进行全预热。

Description

一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硫脱硝技术领域，特别涉及一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统。

背景技术

SCR脱硝技术是目前最为成熟和广泛的烟气处理技术。采用SCR脱硝技术需要一定的温度，如烧结中温脱硝需要的温度一般≥280℃，石灰窑、焦炉、热风炉、加热炉等中低温脱硝的温度一般≥180℃；而烧结烟气温度为120～160℃，脱硫后的温度更低，只有75～110℃；石灰窑烟气亦只有90～110℃；热风炉烟气120～140℃；均不能满足脱硝温度需求，因而需要加热炉对烟气进行升温后再进行脱硝。

目前，多采用直燃炉对烟气进行加热以升高烟气的温度，便于后续脱硝。直燃炉主燃料常采用高炉煤气，甚至点火亦用高炉煤气，然而高炉煤气热值不高，水分含量较大，低温或冬季的时候会发生熄火，而熄火将会造成无法脱硝，排放指标超标；常规无需保温的低压高炉煤气管道，此时需要保温，甚至需要伴热，而伴热会导致更多的能耗。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复实验设计出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，以解决现有技术存在的问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，能够对进入直燃炉内的燃料气和助燃空气进行全预热，从而维持稳定燃烧，避免熄火。

为达到上述目的，本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述全预热稳燃型脱硝直燃炉系统包括顺序连接的烟气管道、脱硝反应器和净烟气管道，所述全预热稳燃型脱硝直燃炉系统还包括直燃炉、换热结构，所述直燃炉设于烟气管道上并对所述烟气管道内的烟气进行加热，所述换热结构设于所述净烟气管道上，所述换热结构利用所述净烟气管道内净烟气的热量对进入所述直燃炉的燃料气和助燃空气进行预热。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述换热结构包括：

助燃空气管道，至少具有顺序设置的助燃空气进入段、助燃空气预热段和助燃空气流出段；

燃料气管道，至少具有顺序设置的燃料气进入段、燃料气预热段和燃料气流出段；

所述助燃空气预热段和所述燃料气预热段分别设于所述净烟气管道内，所述助燃空气流出段和所述燃料气流出段分别与所述直燃炉相连接。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述助燃空气管道还包括助燃空气旁路段，所述助燃空气旁路段与所述助燃空气预热段并联设置，所述助燃空气旁路段的两端分别与所述助燃空气进入段和所述助燃空气流出段相连接，所述助燃空气旁路段位于净烟气管道外并贴紧所述净烟气管道的外壁铺设。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述燃料气管道还包括燃料气旁路段，所述燃料气旁路段与所述燃料气预热段并联设置，所述燃料气旁路段的两端分别与所述燃料气进入段和所述燃料气流出段相连接，所述燃料气旁路段位于净烟气管道外并所述贴紧所述净烟气管道的外壁铺设。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述助燃空气旁路段和所述燃料气旁路段分别设置有切断阀门。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述助燃空气管道包括并联设置的多个所述助燃空气预热段，各所述助燃空气预热段的两端分别与所述助燃空气进入段和所述助燃空气流出段相连接；所述燃料气管道包括并联设置的多个所述燃料气预热段，各所述燃料气预热段的两端分别与所述燃料气进入段和所述燃料气流出段相连接。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，在所述助燃空气预热段的两端、以及在所述燃料气预热段的两端分别设置有切断阀门。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述燃料气预热段、以及所述助燃空气预热段分别与所述净烟气管道交叉流布置。

如上所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其中，所述燃料气预热段、以及所述助燃空气预热段分别与所述净烟气管道逆流布置。

与现有技术相比，本实用新型提出的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统具有以下特点和优点：

本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，采用脱硝后的净烟气作为热源，通过换热结构借助净烟气的热量对直燃炉的燃料气及助燃空气进行预热，解决燃料气(低热值煤气)燃烧不稳定，直燃炉容易熄火导致无法脱硝的问题，同时由于提升了助燃气和燃料气进入直燃炉时的温度，进而提高了直燃炉的热效率，减少了燃气耗量和CO₂排放量；由于燃烧稳定，故无需另外专门配置点火介质，系统更为简便。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为本实用新型提出的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统示意图；

图2为本实用新型中助燃空气预热段及燃料气预热段的布置图(一)；

图3为图2中A-A向视图；

图4为本实用新型中助燃空气预热段及燃料气预热段的布置图(二)；

图5为图4中B-B向视图；

图6为图4中C-C向视图；

图7为本实用新型中助燃空气预热段及燃料气预热段的布置图(三)；

图8为图7中D-D向视图。

附图标记说明：

1、净烟气管道； 2、助燃空气预热段；

3、燃料气预热段； 4、助燃风机；

5、直燃炉； 6、烟气管道；

7、脱硝反应器； 8、气气换热器；

9、保温层； 10、助燃空气旁路段；

11、燃料气旁路段。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，如图1所示，该全预热稳燃型脱硝直燃炉系统包括顺序连接的烟气管道6、脱硝反应器7和净烟气管道1，全预热稳燃型脱硝直燃炉系统还包括直燃炉5、换热结构，直燃炉5设于烟气管道6上并对烟气管道6内的烟气进行加热，换热结构设于净烟气管道1上，换热结构利用净烟气管道内净烟气的热量对进入直燃炉5的燃料气和助燃空气进行预热。

本实用新型提出一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，采用脱硝后的净烟气作为热源，通过换热结构借助净烟气的热量对直燃炉5的燃料气及助燃空气进行预热，解决燃料气(低热值煤气)燃烧不稳定，直燃炉5容易熄火导致无法脱硝的问题，同时由于提升了助燃气和燃料气进入直燃炉5时的温度，进而提高了直燃炉5的热效率，减少了燃气耗量和CO₂排放。

在本实用新型一个可选的实施方式中，如图1至图8所示，换热结构包括助燃空气管道和燃料气管道，助燃空气管道至少具有顺序设置的助燃空气进入段、助燃空气预热段2和助燃空气流出段；燃料气管道至少具有顺序设置的燃料气进入段、燃料气预热段3和燃料气流出段；助燃空气预热段2和燃料气预热段3分别设于净烟气管道1内，助燃空气流出段和燃料气流出段分别与直燃炉5相连接。采用上述结构，净烟气管道1内的净烟气对燃料气预热段3、助燃空气预热段2进行全预热，提高了燃料气、助燃空气的温度，然后供给直燃炉进行燃烧，用于脱硝前烟气升温。

在实施方式一个可选的例子中，助燃空气预热段2外，一端烟气温度高，另一端烟气温度低，助燃空气从烟气低温的一端进，从烟气高温的另一端出，梯级吸热，预热效果更好；同理，燃料气也从烟气低温的一端进，从烟气高温的另一端出梯级吸热。

在实施方式一个可选的例子中，助燃空气管道还包括助燃空气旁路段10，助燃空气旁路段10与助燃空气预热段2并联设置，助燃空气旁路段10的两端分别与助燃空气进入段和助燃空气流出段相连接，助燃空气旁路段10位于净烟气管道1外并贴紧净烟气管道1的外壁铺设。

在该实施方式一个可选的例子中，燃料气管道还包括燃料气旁路段11，燃料气旁路段11与燃料气预热段3并联设置，燃料气旁路段11的两端分别与燃料气进入段和燃料气流出段相连接，燃料气旁路段11位于净烟气管道1外并贴紧净烟气管道1的外壁铺设。

优选的，净烟气管道1外设有保温层，燃料气旁路段11和助燃空气旁路段10均位于保温层内，与烟道一同保温。

在一个可选的例子中，助燃空气旁路段10和燃料气旁路段11分别设置有切断阀门。

在正常工况下，助燃空气旁路段10的切断阀们、燃料气旁路段11的切断阀门关闭，助燃空气流经助燃空气预热段2，燃料气流经燃料气预热段3，即助燃空气和燃料气全部流经净烟气管道1，并且(高温的)净烟气走壳程，(低温的)燃料气和助燃空气走管程，从而通过高温的净烟气对低温的燃料气和助燃空气进行预热。

当需要对助燃空气预热段2、燃料气预热段3检修时，助燃空气预热段2两端的切断阀门、燃料气预热段3两端的切断阀门关闭，助燃空气旁路段10和燃料气旁路段11的切断阀门打开，此时燃料气及助燃空气仅流经保温层，稍有预热效果；然后对预热段进行检修。

在一个可选的例子中，助燃空气管道包括并联设置的多个助燃空气预热段2，各助燃空气预热段2的两端分别与助燃空气进入段和助燃空气流出段相连接；燃料气管道包括并联设置的多个燃料气预热段3，各燃料气预热段3的两端分别与燃料气进入段和燃料气流出段相连接。通过上述多支管结构，能够有效增加换热面积，提高预热温度。

在另一个可选的例子中，也可以采用增加助燃空气预热段2、燃料气预热段3在净烟气管道1内盘管长度，通过降低流速或增加管长来增加换热时间或换热面积，提高预热温度。

在一个可选的例子中，在助燃空气预热段2的两端、以及在燃料气预热段3的两端分别设置有切断阀门。

在一个可选的例子中，燃料气预热段3、以及助燃空气预热段2分别与净烟气管道1交叉流布置。

在另一个可选的例子中，燃料气预热段3、以及助燃空气预热段2分别与净烟气管道1逆流布置。

在本实用新型一个可选的例子中，助燃空气进入段与助燃风机4相连，燃料气进入段与厂区介质管网连接。

在本实用新型一个可选的例子中，助燃空气流出段与直燃炉5的助燃气接口连接；燃料气流出段与直燃炉5的点火介质接口和燃料介质接口相连接。

烟气通过气气换热器8升温后，在进入脱硝反应器7前由直燃炉5进行加热，以达到脱硝温度；高温烟气在脱硝反应器7中完成脱硝，净烟气经过气气换热器8降温，将热量传递给脱硝前的低温烟气；净烟气降温后进入净烟气管道1，在净烟气管道1内流经燃料气预热段3及助燃空气预热段2，将燃料气及助燃空气加热升温；预热升温后的燃料气和助燃空气进入直燃炉5的燃烧器进行燃烧，释放出的热量与脱硝前烟气混匀，烟温升高至脱硝所需温度。

在一个可选的例子中，直燃炉5布置在气气换热器8与脱硝反应器7之间的脱硝前烟气管道6上，脱硝后的高温净烟气经过气气换热器8降温后，通过净气管道1排放。

在本实用新型一个可选的实施方式中，脱硝反应器7为SCR脱硝反应器。

现结合实施例详细说明本实用新型提出的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统的具体实施过程。

实施例1

某烧结机烟气脱硫脱硝项目，采用半干法脱硫+SCR脱硝工艺，脱硫后的温度为85℃，脱硝反应器7采用中温SCR脱硝，脱硝温度为280℃。脱硝后的烟气通过气气换热器8进行热回收，传递给脱硝前(即脱硫后)的烟气；脱硫后85℃的烟气经气气换热器8与脱硝后280℃的烟气换热，升温至250℃，然后通过布置在烟道上的直燃炉5进行加热，升温至280℃进SCR脱硝反应器。脱硝后高温烟气经气气换热器8降温至115℃，进入净烟道。

在净烟气管道1内布置助燃空气预热段2和燃料气预热段3，助燃空气预热段2和燃料气预热段3均采用多支管形式，按图2、图3布置方式，助燃空气预热段2和燃料气预热段3与净烟气管道1垂直设置，均匀布置于烟道内，并可分多层布置；燃料气预热段3布置在烟气高温端，且其出口布置在前端，入口布置在后端；助燃空气预热段2布置在低温端，且其出口布置在前端，入口布置在后端。通过逆温接触，燃料气和助燃空气被净烟气充分预热，预热后分别输送至直燃炉5的燃烧器烧嘴，并分出支管用于直燃炉的点火。

燃料气点火成功后，直燃炉5内的燃料气主管开启，直燃炉5投入使用，直燃炉5产生的高温将脱硝前的烟气进行加热升温，达到脱硝所需的280℃以上温度，脱硝即可投入使用。

燃料气预热段3和助燃空气预热段2两端分别设置阀门，并设置旁通管段(助燃空气旁通段、燃料气旁通段)和切断阀门；旁通管段紧贴在净烟气管道外壁，与净烟气管道一起保温。当需要检修或清理助燃空气预热段2和燃料气预热段3时，关闭进出口阀，打开旁通管段上的阀门。

冬季室外温度-10℃时，室外空气通过助燃风机4吸入，流经助燃空气预热段2，温度从-10℃升温至50℃；在本实施例中，采用高炉煤气作为燃料气，由于净高炉煤气管道不保温，温度低至5℃，煤气进入直燃炉5前先进燃料气预热段3，温度从5℃升温至60℃；与此同时净烟气温度仅降低2℃，净烟气出口温度113℃，不影响烟气排放。

煤气(燃料气)和空气预热后，燃烧更稳定，直燃炉5低温熄火的现象消失，从而保证了SCR脱硝稳定达标，消除了对烧结机产能的影响；由于该脱硝直燃炉系统正常情况下需通过直燃炉升温30℃，而通过燃料气和空气全预热后，系统可节能达到6.5％，相当于降低了高炉煤气耗量6.5％，每年减少了CO₂排放3450吨/年。

实施例2

某800TPD的石灰窑，烟气量为100000Nm³/h，除尘器出口烟气温度为80～120℃，SO₂＜30mg/Nm³，NOx≤500mg/Nm³。

为使得烟囱排放NOx＜50mg/Nm³，需要进行脱硝，配置本实用新型提出的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统。采用低温SCR脱硝催化剂，脱硝温度为200℃。将脱硝直燃炉系统置于除尘器的引风机后，脱硝加热采用直燃炉5，脱硝后烟气先进换热器回收热量，再由脱硝风机送入烟囱排放。

直燃炉5设置于气气换热器8与脱硝反应器7之间的烟气管道6上，直燃炉10的燃料气采用转炉煤气，助燃空气为环境空气。原烟气80～120℃直接进入气气换热器8，与脱硝后的烟气换热升温到170℃，然后通过直燃炉5加热到200℃进入脱硝反应器7，脱硝后的净烟气经气气换热器8回收热量后温度降至110～150℃，然后在净烟气管道1内与燃料气预热段3、助燃空气预热段2进行换热。燃料气预热段3、助燃空气预热段2，采用如图4、图5及图6所示形式，助燃空气预热管在下层，燃料气预热段3在上层，进口在低温端，出口在高温端；也可以采用图4所示形式，燃料气预热段3、助燃空气预热段2分别布置在净烟管道两侧，净烟气与燃料气、助燃空气逆向流动换热，进口在低温端，出口在高温端。

经过预热段后，助燃空气升温至60℃，转炉煤气升温至75℃，升温后送入烟气管道6上的直燃炉5燃烧，回收了部分烟气热量，相当于节省煤气耗量～8％，同时减少了～8％的直燃炉CO₂排放量。

通过上述具体实施过程，本实用新型提出的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，可以对烟气SCR脱硝的直燃炉5燃料气和助燃空气进行全预热，回收了净烟气中的部分余热，节省燃料气耗量0～10％，由于烟气加热常用高炉煤气或转炉煤气，因而减少了直燃炉0～10％的CO₂排放量。并且，由于燃料气和助燃空气全预热，直燃炉5升温更高，燃烧效率提升。同时，由于燃料气温度较高，可采用高炉煤气等低热值燃料气直接点火也不会熄火，从而无需专门供应高热值的燃气用于点火，解决厂区无高热值点火燃料的难题。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (9)

1.一种全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述全预热稳燃型脱硝直燃炉系统包括顺序连接的烟气管道、脱硝反应器和净烟气管道，所述全预热稳燃型脱硝直燃炉系统还包括直燃炉、换热结构，所述直燃炉设于烟气管道上并对所述烟气管道内的烟气进行加热，所述换热结构设于所述净烟气管道上，所述换热结构利用所述净烟气管道内净烟气的热量对进入所述直燃炉的燃料气和助燃空气进行预热。

2.如权利要求1所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述换热结构包括：

助燃空气管道，至少具有顺序设置的助燃空气进入段、助燃空气预热段和助燃空气流出段；

燃料气管道，至少具有顺序设置的燃料气进入段、燃料气预热段和燃料气流出段；

所述助燃空气预热段和所述燃料气预热段分别设于所述净烟气管道内，所述助燃空气流出段和所述燃料气流出段分别与所述直燃炉相连接。

3.如权利要求2所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述助燃空气管道还包括助燃空气旁路段，所述助燃空气旁路段与所述助燃空气预热段并联设置，所述助燃空气旁路段的两端分别与所述助燃空气进入段和所述助燃空气流出段相连接，所述助燃空气旁路段位于净烟气管道外并贴紧所述净烟气管道的外壁铺设。

4.如权利要求3所述全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述燃料气管道还包括燃料气旁路段，所述燃料气旁路段与所述燃料气预热段并联设置，所述燃料气旁路段的两端分别与所述燃料气进入段和所述燃料气流出段相连接，所述燃料气旁路段位于净烟气管道外并所述贴紧所述净烟气管道的外壁铺设。

5.如权利要求4所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述助燃空气旁路段和所述燃料气旁路段分别设置有切断阀门。

6.如权利要求4所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述助燃空气管道包括并联设置的多个所述助燃空气预热段，各所述助燃空气预热段的两端分别与所述助燃空气进入段和所述助燃空气流出段相连接；所述燃料气管道包括并联设置的多个所述燃料气预热段，各所述燃料气预热段的两端分别与所述燃料气进入段和所述燃料气流出段相连接。

7.如权利要求2所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，在所述助燃空气预热段的两端、以及在所述燃料气预热段的两端分别设置有切断阀门。

8.如权利要求2所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述燃料气预热段、以及所述助燃空气预热段分别与所述净烟气管道交叉流布置。

9.如权利要求3所述的全预热稳燃型脱硝直燃炉系统，其特征在于，所述燃料气预热段、以及所述助燃空气预热段分别与所述净烟气管道逆流布置。

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