CN103463976B - 烧结、球团烟气scr脱硝脱二恶英装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，该装置主要包括将待处理烟气进行一次升温的热交换装置、二次升温的加热装置、对烟气进行SCR脱硝脱二恶英处理的反应装置、设置在热交换装置和SCR反应装置之间的氨-空气提供装置，其中SCR反应装置的排烟口与热交换装置的热介质入口相连。本发明装置具有效率高、氨逃逸率低的优点，并能有效减轻烟气中粉尘对催化剂的磨损、堵塞引起的中毒，能有效解决烧结、球团烟气因温度过低且不在脱硝催化剂正常工作的温度区间而无法实现有效脱氮的技术瓶颈，同时还可回收排放烟气的热量，减少运行费用，可最大程度降低脱氮的成本。

Description

烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置

技术领域

本发明涉及一种烧结、球团烟气的脱硝脱二恶英装置，尤其涉及一种采用SCR（选择性催化还原法）技术处理烧结、球团烟气中的氮氧化物（NOx）和二恶英（Dioxins or Furans，DXN）的装置。

背景技术

烧结、球团烟气中的SO₂、NOx和DXN等污染物是钢铁行业的主要污染源，国内目前已有200余台已建和在建的烧结烟气脱硫装置，可以预见，至2014年12月31日前，国内将基本实现烧结、球团烟气脱硫任务，但是对于NOx和DXN等污染物的脱除目前基本没有采取有效的专有装置进行脱除。而NOx已成为继SO₂之后主要的大气污染物，NOx通常包括NO、NO₂、N₂O等。NOx是主要的温室气体之一，其增温效应约为CO₂的310倍，同时NOx还可以导致臭氧层破坏、光化学烟雾等，甚至会导致人类呼吸系统疾病等多种危害。DXN是无色无味的脂溶性物质，非常容易在生物体内积累，所以对人体危害严重。

烧结、球团单元NOx排放量占钢铁厂排放总量的50－60%（不含自备电厂），浓度为150-700mg/Nm³，同时也是DXN排放的主要来源，GB28662《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》已于2012正式颁布，一方面，对SO₂、粉尘等污染物排放浓度进一步严控，另一方面，首次对NOx、DXN等排放浓度予以明确的限制指标，面对新的排放标准，烧结、球团厂将面临新一轮的NOx、DXN脱除等改造。

烧结、球团烟气中的NOx和DXN的治理技术在国外主要以活性炭吸附为主，如日本在新日铁、JFE、住友金属韩国浦项及澳大利亚博思格（BHP）等企业的烧结机均采用了活性炭吸附法，可以同时脱除SO₂、NOx和DXN等污染物，中国太钢也采用了活性炭工艺。该方法一次投资和运行费用均很高，所以目前国内尚无其他钢铁企业采用此技术，难以全面推广。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的问题，提供一种利用氨气在催化剂的作用下，选择性的与烟气中NOx和DXN反应生产N₂、H₂O和HCl的烟气脱硝脱DXN装置。

本发明的技术方案如下：

一种烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，用于脱除烧结、球团烟气中的氮氧化物和二恶英，连接于烧结、球团的主抽风机出口烟道，包括

回转式烟气换热器，其包括第一冷端入口烟道、第一热端出口烟道和第二热端入口烟道、第二冷端出口烟道，所述第一冷端入口烟道与烧结、球团的主抽风机出口烟道连接；

SCR反应器，该SCR反应器的入口端与所述回转式烟气换热器的第一热端出口烟道连接；

管道燃烧器，设置在回转式烟气换热器与SCR反应器之间；

氨喷射格栅，设置在所述回转式烟气换热器与SCR反应器之间；

氨－空气混合气体提供装置，其出口管道连接所述氨喷射格栅的入口；

其中，所述SCR反应器的出口端与所述回转式烟气换热器的第二热端入口烟道连接，所述回转式烟气换热器的第二冷端出口烟道依次与与烟气排放装置，所述回转式烟气换热器、管道燃烧器、氨喷射格栅、SCR反应器依次连接，所述SCR反应器再与回转式烟气换热器连接，形成一循环式烟气处理通道。本装置不仅能有效处理烟气，还能将在烟气处理过程中产生的热量进行回收，直接用于待处理烟气的加热。

氨催化NOx、DXN进行催化还原反应的主要过程为：

4 NO + 4 NH₃ + O₂→4 N₂ + 6 H₂O

6 NO₂ + 8 NH₃→7 N₂ + 12 H₂O

NO+ NO₂ + 2 NH₃→2 N₂ + 3 H₂O

DXN (Dioxins or Furans) → CO₂ + H₂O+ HCl

该系列反应为放热反应，因此从SCR反应器中排出的烟气温度较高。本发明的装置能方便高效的脱除烧结、球团烟气SCR的氮氧化物和二恶英，而且将SCR反应器排出的热烟气与反应前的冷烟气在换热器中进行热交换，不仅确保烟气温度达到催化剂催化反应的适宜温度，提高脱硝效率，而且还可回收排放烟气的热量，减少运行费用。此外，还设置了管道燃烧器用于对烟气二级升温，以确保烟气温度达到催化剂催化反应的适宜温度，提高脱硝效率。所述管道燃烧器所用燃料可为焦炉煤气（COG）、高炉煤气（BFG）和天然气等。

优选地，所述SCR反应器内有一层或多层蜂窝式、平板式或波纹板式催化剂层，所述催化剂层的上表面设置有声波式吹灰器或蒸汽吹灰器。这样不仅可以确保本发明的装置具有较高的脱硝脱DXN效率，而且设置吹灰器可减轻烟气中粉尘对催化剂的堵塞、磨损和中毒。在本发明的优选实施方式中，SCR反应器内部设置1－3层催化剂。

优选地，所述回转式烟气换热器与SCR反应器连接的烟道内部安装有烟气混合器，所述烟气混合器设置于所述氨喷射格栅的后方。设置烟气混合器确保喷入的氨气能与烟气均匀混合，降低氨逃逸率。

优选地，所述氨－空气混合气体提供装置包括氨－空气混合器，所述氨－空气混合器的一个入口与稀释风机管道连接，另一个入口依次连接氨缓冲槽、氨蒸发器、液氨储槽。此外，本发明还可以选择其它任何合适的氨－空气混合气体提供装置。上述优选实施方式不用于限定。

优选地，所述回转式烟气换热器与所述烧结、球团的主抽风机连接烟道上设置一旁路烟道与所述烟囱的入口处管接。如此设置，就可以根据排放烟气中NOx、DXN浓度和本发明的烟气SCR脱硝脱二恶英装置的运行状况，选择性的使烧结、球团的主抽风机排出的烟气不经该烟气SCR脱硝脱二恶英装置，而直接从烟囱排放。

本发明装置对烧结、球团烟气进行脱硝脱二恶英的流程为：烟气通过烧结、球团主抽风机后的烟道进入本发明的烟气脱硝脱DXN装置，首先经回转式烟气换热器一级升温，再经过后端烟道内的管道燃烧器二级升温，经氨喷射格栅，与其喷射出的氨－空气混合气混合，再经烟气混合器混合均匀，进入SCR反应器进行脱硝脱二恶英反应，经脱硝和脱二恶英后的烟气再通过回转式烟气换热器将热量回收传递给由烧结、球团的主抽风机排出的尚未处理的烟气后经烟囱排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

    本发明的装置具有同时脱硝、脱DXN的功能，效率高，氨逃逸率低，能稳定的、有效的去除烟气中的NOx和DXN，并可减轻烟气中粉尘对催化剂的堵塞、磨损引起的催化剂中毒，能有效解决烧结、球团烟气因温度过低且不在脱硝催化剂正常工作的温度区间，而无法实现有效脱氮的技术瓶颈，同时还可回收排放烟气的热量，减少运行费用，最大程度降低脱氮的成本。

附图说明

图1为本发明实施例的装置的设备连接示意图，图中标号：1为烧结、球团机，2为电除尘器，3为主抽风机，4为回转式烟气换热器，5为管道燃烧器，6为氨喷射格栅，7为烟气混合器，8为SCR反应器，9为烟道挡板，10为烟囱，11为氨－空气混合器，12为稀释风机，13为氨缓冲罐，14为氨蒸发器，15为液氨储槽。

具体实施方式

本发明提供一种烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，该装置达到了在催化剂的作用下，利用氨气选择性的与烟气中NOx和DXN反应生产N₂、H₂O和HCl从而使烟气脱硝脱DXN。以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

本实施例的烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置中各设备连接方式如附图1所示。该装置包括回转式烟气换热器4、管道燃烧器5、氨喷射格栅6、烟气混合器7、SCR反应器8及氨－空气混合器11，回转式烟气换热器4包括第一冷端入口烟道、第一热端出口烟道和第二热端入口烟道、第二冷端出口烟道，其中第一冷端入口烟道与烧结、球团的主抽风机3的出口烟道连接；SCR反应器8的入口端与回转式烟气换热器4的第一热端出口烟道连接；管道燃烧器5、氨喷射格栅6、烟气混合器7依次设置在回转式烟气换热器4与SCR反应器8之间，具体为设置在回转式烟气换热器4与SCR反应器8连接的烟道内部；氨－空气混合器11的出口管道连接氨喷射格栅6的入口，氨－空气混合器11的一个入口与稀释风机12管道连接，另一个入口依次连接氨缓冲槽13、氨蒸发器14、液氨储槽15；SCR反应器8的出口端与回转式烟气换热器4的第二热端入口烟道连接，用于将从SCR反应器8排出的热烟气的热量回收传递给由烧结、球团的主抽风机3排出的尚未处理的烟气，回转式烟气换热器4的第二冷端出口烟道依次与烟气排放装置连接，此处烟气排放装置为依次连接的烟道挡板9和烟囱10，用于将进行脱硝脱二恶英处理后的烟气进行排放。其中，回转式烟气换热器4、管道燃烧器5、氨喷射格栅6、烟气混合器7、SCR反应器8依次连接，SCR反应器8再与回转式烟气换热器4连接，形成一循环式烟气处理通道。除上述例举的烟气排放装置外，本发明还可以采用其他烟气排放装置。

本实施例的装置进行烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英的流程如下：

由烧结、球团机1排出的烟气首先经过电除尘器2进行除尘，然后经主抽风机3排入回转式烟气换热器4进行一级升温，之后进入管道燃烧器5进行二级升温，之后与氨喷射格栅6喷出的氨-空气混合气体混合，并经烟气混合器7混合均匀后进入SCR反应器8进行催化反应；SCR反应器8内部设置1－3层催化剂，催化剂的型式可选蜂窝式、平板式或者波纹板式，SCR反应器内的烟气流速范围根据实际需要选取，此处为4-6m/s；此外，为防止在催化剂表面积灰，影响反应效率，在每层催化剂层的上表面约0.5m处布置声波式吹灰器或者蒸汽吹灰器，此外，烟气流速和吹灰器的布置位置还可以根据实际的使用情况进行调整，以上数据不用于限定；SCR反应器8出口与回转式烟气换热器4连接，经脱硝脱二恶英处理后的烟气经回转式烟气换热器4换热后，经烟道挡板9和烟囱10排放。其中，管道燃烧器5的燃料耗量根据SCR反应器8入口烟气温度作为依据，运行时，根据SCR反应器8入口处烟气温度、烟气量、NOx和DXN浓度，调整氨喷入量和燃料消耗量。其中氨喷射格栅6喷出的氨-空气混合气体的生成过程为：液氨储槽15中的液氨通过氨蒸发器14进行气化，气化后的氨气存储在氨缓冲罐13中，利用经稀释风机12产生的稀释风输送氨气，再经氨－空气混合器11混匀后，进入氨喷射格栅6中。

在实际生产中，可以根据烧结、球团主抽风机出口处烟气中的NOx、DXN的浓度以及烟气SCR脱硝脱二恶英装置的运行状况，选择性的使用本发明的装置进行烟气处理，或者烟气经主抽风机3后的一旁路烟道直接通过烟道挡板9进入烟囱10排放。

以上公开的仅为本发明优选实施例。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，用于脱除烧结、球团烟气中的氮氧化物和二恶英，连接于烧结、球团的主抽风机出口烟道，其特征在于：包括回转式烟气换热器，其包括第一冷端入口烟道、第一热端出口烟道和第二热端入口烟道、第二冷端出口烟道，所述第一冷端入口烟道与烧结、球团的主抽风机出口烟道连接；

SCR反应器，该SCR反应器的入口端与所述回转式烟气换热器的第一热端出口烟道连接；

管道燃烧器，设置在回转式烟气换热器与SCR反应器之间；

氨喷射格栅，设置在所述回转式烟气换热器与SCR反应器之间；

氨－空气混合气体提供装置，其出口管道连接所述氨喷射格栅的入口；

其中，所述SCR反应器的出口端与所述回转式烟气换热器的第二热端入口烟道连接，所述回转式烟气换热器的第二冷端出口烟道与烟气排放装置连接，所述回转式烟气换热器、管道燃烧器、氨喷射格栅、SCR反应器依次连接，所述SCR反应器再与回转式烟气换热器连接，形成一循环式烟气处理通道；

所述SCR反应器内有一层或多层蜂窝式、平板式或波纹板式催化剂层，所述催化剂层的上表面设置有声波式吹灰器或蒸汽吹灰器；

所述回转式烟气换热器与所述烧结、球团的主抽风机连接烟道上设置一旁路烟道与烟囱的入口处管接。

2.如权利要求1所述的烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，其特征在于：所述回转式烟气换热器与SCR反应器连接的烟道内部安装有烟气混合器，所述烟气混合器设置于所述氨喷射格栅的后方。

3.如权利要求1所述的烧结、球团烟气SCR脱硝脱二恶英装置，其特征在于：所述氨－空气混合气体提供装置包括氨－空气混合器，所述氨－空气混合器的一个入口与稀释风机管道连接，另一个入口依次连接氨缓冲槽、氨蒸发器、液氨储槽。