一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排SOx和NOx方法與流程
2023-05-22 02:01:51 1
本發明涉及鐵礦燒結技術領域，尤其涉及一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法。
背景技術：
我國鋼鐵生產以高爐-轉爐長流程為主，燒結礦約佔高爐爐料的70％～75％，燒結工序so2排放和nox排放約佔鋼鐵流程的60％和50％，是主要的大氣汙染源。目前燒結煙氣脫硫在技術上已經成熟，方法也有多種，國內建成投運燒結脫硫設施約有1300臺套。而在燒結煙氣脫硝的建設方面進展不大，我國有報導的燒結脫硝裝置不到10臺，其中公認脫除效果比較好的有活性炭法，活性炭技術能夠同時脫除sox、nox以及二噁英和其他有害揮發物，但該工藝的投資大、運行成本高，難以普及。其他在電力行業成熟應用的scr法，sncr法脫硝技術由於燒結尾氣的溫度低而無法實現，如果將尾氣加熱到催化反應所需溫度消耗的能量巨大，也會造成運行成本高。
在燒結過程餘熱利用方面，一方面燒結工序能耗僅次於高爐煉鐵，約佔鋼鐵企業總能耗的11％，另一方面燒結工序的餘熱利用比例非常低，只有6％，每噸燒結礦約有0.9gj的熱能沒有利用。在利用方式上主要有利用燒結礦餘熱進行熱風燒結、點火助燃、預熱燒結礦和餘熱發電。降低燒結漏風率，提高燒結礦顯熱利用效率，利用燒結礦本身具有的顯熱作為加熱燒結脫硫尾氣至選擇性催化還原脫硝(scr)反應所需溫度熱源，從能量來源的角度有足夠的保證。
技術實現要素：
鑑於上述的分析，本發明旨在提供一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法，用以解決現有技術中燒結礦顯熱利用率低、煙氣淨化成本較高的問題。
本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：
一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法，鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法包括：低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣自換熱工藝、活性焦二級脫硝裝置處理高nox煙氣工藝、活性焦一級脫硫裝置處理高sox煙氣工藝、活性焦再生工藝。
鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的設備包括：燒結機、燒結風箱、脫硝段煙道、脫硫段煙道、脫硝除塵器、脫硫除塵器、脫硝引風機、脫硫引風機、換熱器、活性焦一級脫硫裝置、活性焦二級脫硝裝置、活性焦再生裝置、排放前除塵裝置、煙囪；
從燒結機的入口至出口依次排列有至少10個燒結風箱，由燒結機入口開始，依次為：脫硝段煙道、脫硫段煙道；脫硝段煙道包括數量為總數量60％的燒結風箱；脫硫段煙道包括餘下的燒結風箱；
脫硝段煙道依次通過脫硝除塵器、脫硝引風機，連接到換熱器的一條換熱迴路；
脫硫段煙道依次通過脫硫除塵器、脫硫引風機，連接到換熱器的另一條換熱迴路；
換熱器中，與脫硝段煙道連接的換熱迴路與活性焦二級脫硝裝置連接，活性焦二級脫硝裝置依次與排放前除塵裝置、煙囪連接；
換熱器中，與脫硫段煙道連接的換熱迴路與活性焦一級脫硫裝置連接，活性焦一級脫硫裝置依次與排放前除塵裝置、煙囪連接；
活性焦二級脫硝裝置中使用過的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置；活性焦一級脫硫裝置中使用過的活性焦進入活性焦再生裝置；活性焦再生裝置中再生後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置，並形成活性焦的循環使用。
低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣自換熱工藝具體為：
低溫高nox低sox煙氣通過脫硝除塵器進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硝引風機進入換熱器的一條換熱迴路中；
高溫高sox低nox煙氣通過脫硫除塵器進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硫引風機進入換熱器的另一條換熱迴路；
在換熱器中低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣進行換熱，至二者的溫度均為120-160℃。
低溫高nox低sox煙氣滿足：溫度70-100℃，sox濃度50-150mg/m3，nox濃度100-300mg/m3；
高溫高sox低nox煙氣滿足：溫度約200-400℃，sox濃度300-1500mg/m3，nox濃度20-100mg/m3。
活性焦二級脫硝裝置處理高nox煙氣工藝具體為：
換熱後的高nox低sox煙氣通入活性焦二級脫硝裝置，煙氣進入脫硝裝置前噴灑氨水或通入氨氣，煙氣與氨靠煙氣自身熱量及活性焦進行脫硝；
脫硝後的煙氣通過排放前除塵裝置除塵後經煙囪排放，脫硝後的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置。
通入氨氣或噴灑氨水後，氨與煙氣中的nox的分子個數比為1:1至1.5:1。
活性焦一級脫硫裝置處理高sox煙氣工藝具體為：
換熱後的高sox低nox煙氣通入活性焦一級脫硫裝置，煙氣通過活性焦進行脫硫；
脫硫後的煙氣通過排放前除塵裝置除塵後經煙囪排放，脫硫後的活性焦進入活性焦再生裝置。
活性焦再生工藝具體為：
將經過脫硫的活性焦加熱至400℃，使活性焦解析；解析後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置，形成活性焦的循環利用；解析後得到的高濃度so2用於生產硫酸或硫酸鈣。
一種實現該鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法的鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox的設備系統，該設備系統包括：燒結機、燒結風箱、脫硝段煙道、脫硫段煙道、脫硝除塵器、脫硫除塵器、脫硝引風機、脫硫引風機、換熱器、活性焦一級脫硫裝置、活性焦二級脫硝裝置、活性焦再生裝置、排放前除塵裝置、煙囪；
從燒結機的入口至出口依次排列有至少10個燒結風箱，由燒結機入口開始，依次為：脫硝段煙道、脫硫段煙道；脫硝段煙道包括數量為總數量60％的燒結風箱；脫硫段煙道包括餘下的燒結風箱；
低溫高nox低sox煙氣通過脫硝除塵器進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硝引風機進入換熱器的一條換熱迴路中；
高溫高sox低nox煙氣通過脫硫除塵器進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硫引風機進入換熱器的另一條換熱迴路；
換熱器中，與脫硝段煙道連接的換熱迴路與活性焦二級脫硝裝置連接，活性焦二級脫硝裝置依次與排放前除塵裝置、煙囪連接；
換熱器中，與脫硫段煙道連接的換熱迴路與活性焦一級脫硫裝置連接，活性焦一級脫硫裝置依次與排放前除塵裝置、煙囪連接；
活性焦二級脫硝裝置中使用過的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置；活性焦一級脫硫裝置中使用過的活性焦進入活性焦再生裝置；活性焦再生裝置中再生後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置，並形成活性焦的循環使用。
換熱器採用板式換熱器或管式換熱器。
本發明有益效果如下：
1、本發明充分利用了燒結礦的顯熱資源，大幅度降低運行成本實現經濟脫硝的目的；
2、工藝方法適用性強，可針對不同的燒結機設備配置，既可以用於已建成燒結脫硫企業也可在新建企業同時建設脫硫脫硝裝置；既適用於環冷機和帶式冷卻機的燒結礦冷卻方式，也適用於新型豎罐式燒結礦冷卻方式；
3、本發明在脫硝後尾氣餘熱資源充分利用，脫硝後尾氣可接入已有的煙氣餘熱鍋爐系統，也可用於燒結機自身進行熱風燒結、點火助燃或預熱燒結礦。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
附圖說明
附圖僅用於示出具體實施例的目的，而並不認為是對本發明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。
圖1為一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法的設備工藝流程圖；
圖2為一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的板式換熱器的主視圖；
圖3為一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的板式換熱器的俯視圖；
圖4為一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的管式換熱器的主視圖；
圖5為一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的管式換熱器的左視圖；
圖中：1-燒結機、2-燒結風箱、3-脫硝段煙道、4-脫硫段煙道、5-1-脫硝除塵器、5-2-脫硫除塵器、6-1-脫硝引風機、6-2脫硫引風機、7-換熱器、8-活性焦一級脫硫裝置、9-活性焦二級脫硝裝置、10-活性焦再生裝置、11-煙囪、12-排放前除塵裝置。
具體實施方式
下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，並與本發明的實施例一起用於闡釋本發明的原理。
如圖1所示，圖中箭頭方向為燒結臺車運行方向。一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法，鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法包括：低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣自換熱工藝、活性焦二級脫硝裝置9處理高nox煙氣工藝、活性焦一級脫硫裝置8處理高sox煙氣工藝、活性焦再生工藝。
鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法使用的設備包括：燒結機1、燒結風箱2、脫硝段煙道3、脫硫段煙道4、脫硝除塵器5-1、脫硫除塵器5-2、脫硝引風機6-1、脫硫引風機6-2、換熱器7、活性焦一級脫硫裝置8、活性焦二級脫硝裝置9、活性焦再生裝置10、排放前除塵裝置12、煙囪11；
從燒結機1的入口至出口依次排列有至少10個燒結風箱2，由燒結機1入口開始，依次為：脫硝段煙道3、脫硫段煙道4；脫硝段煙道3包括數量為總數量60％的燒結風箱2；脫硫段煙道4包括餘下的燒結風箱2；
脫硝段煙道3依次通過脫硝除塵器5-1、脫硝引風機6-1，連接到換熱器7的一條換熱迴路；
脫硫段煙道4依次通過脫硫除塵器5-2、脫硫引風機6-2，連接到換熱器7的另一條換熱迴路；
換熱器7中，與脫硝段煙道3連接的換熱迴路與活性焦二級脫硝裝置9連接，活性焦二級脫硝裝置9依次與排放前除塵裝置12、煙囪11連接；
換熱器7中，與脫硫段煙道4連接的換熱迴路與活性焦一級脫硫裝置8連接，活性焦一級脫硫裝置8依次與排放前除塵裝置12、煙囪11連接；
活性焦二級脫硝裝置9中使用過的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置8；活性焦一級脫硫裝置8中使用過的活性焦進入活性焦再生裝置10；活性焦再生裝置10中再生後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置9，並形成活性焦的循環使用。
低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣自換熱工藝具體為：
低溫高nox低sox煙氣通過脫硝除塵器5-1進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硝引風機6-1進入換熱器7的一條換熱迴路中；
高溫高sox低nox煙氣通過脫硫除塵器5-2進行除塵，除塵後的煙氣通過脫硫引風機6-2進入換熱器7的另一條換熱迴路；
在換熱器7中低溫高nox低sox煙氣與高溫高sox低nox煙氣進行換熱，至二者的溫度均為120-160℃，低溫高nox低sox段煙氣溫度升至120-160℃，高溫高sox低nox段煙氣溫度降至120-160℃，此時溫度為活性焦最佳脫硫脫硝溫度。
低溫高nox低sox煙氣滿足：溫度70-100℃，sox濃度50-150mg/m3，nox濃度100-300mg/m3；
高溫高sox低nox煙氣滿足：溫度約200-400℃，sox濃度300-1500mg/m3，nox濃度20-100mg/m3。
活性焦二級脫硝裝置9處理高nox煙氣工藝具體為：
換熱後的高nox低sox煙氣通入活性焦二級脫硝裝置9，煙氣進入脫硝裝置前噴灑氨水或通入氨氣，煙氣與氨靠煙氣自身熱量及活性焦進行脫硝；
脫硝後的煙氣通過排放前除塵裝置12除塵後經煙囪11排放，脫硝後的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置8。
通入氨氣或噴灑氨水後，氨與煙氣中的nox的分子個數比為1:1至1.5:1，此時為nh3最佳脫硝用量，成本低。連續運行48h，脫硝效率大於80％。
活性焦一級脫硫裝置8處理高sox煙氣工藝具體為：
換熱後的高sox低nox煙氣通入活性焦一級脫硫裝置8，煙氣通過活性焦進行脫硫，脫硝後的活性焦，仍具有較好的脫硫效果，連續使用48h，脫硫效率大於90％；
脫硫後的煙氣通過排放前除塵裝置12除塵後經煙囪11排放，脫硫後的活性焦進入活性焦再生裝置10。
活性焦再生工藝具體為：
將經過脫硫的活性焦加熱至400℃，使活性焦解析；解析後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置9，形成活性焦的循環利用；解析後得到的高濃度so2用於生產硫酸或硫酸鈣。
一種實現該鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法的鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox的設備系統，該設備系統包括：燒結機1、燒結風箱2、脫硝段煙道3、脫硫段煙道4、脫硝除塵器5-1、脫硫除塵器5-2、脫硝引風機6-1、脫硫引風機6-2、換熱器7、活性焦一級脫硫裝置8、活性焦二級脫硝裝置9、活性焦再生裝置10、排放前除塵裝置12、煙囪11；
從燒結機1的入口至出口依次排列有至少10個燒結風箱2，由燒結機1入口開始，依次為：脫硝段煙道3、脫硫段煙道4；脫硝段煙道3包括數量為總數量60％的燒結風箱2；脫硫段煙道4包括餘下的燒結風箱2；
脫硝段煙道3依次通過脫硝除塵器5-1、脫硝引風機6-1，連接到換熱器7的一條換熱迴路；
脫硫段煙道4依次通過脫硫除塵器5-2、脫硫引風機6-2，連接到換熱器7的另一條換熱迴路；
換熱器7中，與脫硝段煙道3連接的換熱迴路與活性焦二級脫硝裝置9連接，活性焦二級脫硝裝置9依次與排放前除塵裝置12、煙囪11連接；
換熱器7中，與脫硫段煙道4連接的換熱迴路與活性焦一級脫硫裝置8連接，活性焦一級脫硫裝置8依次與排放前除塵裝置12、煙囪11連接；
活性焦二級脫硝裝置9中使用過的活性焦進入活性焦一級脫硫裝置8；活性焦一級脫硫裝置8中使用過的活性焦進入活性焦再生裝置10；活性焦再生裝置10中再生後的活性焦進入活性焦二級脫硝裝置9，並形成活性焦的循環使用。
如圖2至圖5所示，換熱器7採用板式換熱器或管式換熱器。圖2中，箭頭方向為脫硫段煙道4對應的煙氣的流動方向；圖3中，箭頭方向為脫硝段煙道3對應的煙氣的流動方向；圖4中，箭頭方向為脫硫段煙道4對應的煙氣的流動方向；圖5中，箭頭方向為脫硝段煙道3對應的煙氣的流動方向。
實施例
以某鋼210m2燒結機1為例，共27個風箱，其煙氣濃度見表1。
表1煙氣濃度表
將1-16號燒結風箱2煙氣混合為脫硝段煙道3、17-27號燒結風箱2煙氣混合為脫硫段煙道4，脫硝段煙道3煙氣量17.7萬nm3/h，溫度78℃，so2濃度83mg/nm3，nox濃度183mg/nm3；脫硫段煙道4的煙氣量14.9萬nm3/h，溫度260℃，so2濃度727mg/nm3，nox濃度25mg/nm3。
將脫硝段煙道3煙氣與脫硫段煙道4煙氣經板式換熱器換熱，換熱後脫硝段煙道3溫度為150℃，脫硫段煙道4煙氣溫度為160℃。
或將脫硝段煙道3煙氣與脫硫段煙道4煙氣經管式換熱器換熱，換熱後脫硝段煙道3溫度為155℃，脫硫段煙道4煙氣溫度為165℃。
將脫硝段煙道3煙氣通入二級脫硝裝置處理，煙氣進入脫硝裝置前同時噴灑氨水或氨氣，nh3/no為1-1.5，此時為nh3最佳脫硝用量，成本低。連續運行48h，脫硝效率大於80％。
將脫硫段煙道4煙氣通入一級脫硫裝置處理，活性焦為二級脫硝後的活性焦，仍具有較好的脫硫效果，連續使用48h，脫硫效率大於90％。
綜上所述，本發明實施例提供了一種鐵礦燒結煙氣分段富集自換熱減排sox和nox方法，本發明的工藝方法充分回收燒結礦和燒結煙氣餘熱，同時減少sox和nox排放，具有流程短，適用性強，投資、運行成本低等優點，具有很大的應用價值。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。