一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，技术方案包括烧结烟尘在高压风机的抽力作用下穿过烧结料层、底料、烧结机台车底部篦子、台车下方的风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火段、机头段、烟气快速升温段和机尾段4个区域，所述烧结烟尘出主烟道再依次经脱硝烟气换热器、烟气加热器进入流化床脱硝反应器；向机尾段和烟气快速升温段下方的风箱内及烟气加热器的烟气出口管道内喷入液氨，使所述烧结烟尘在自身携带的富含铁系氧化物的颗粒物催化作用下与氨气发生脱硝还原反应。本发明专利技术工艺简单、不外购催化剂、余热回收率高、节能降耗、占地面积小、设备投资和运行成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺
本专利技术涉及环保领域的烟气脱硝工艺，具体的说是一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺。
技术介绍
为了减少SO2和NOX的污染，国家制定了更为严格的排放标准。在煤电行业，单独脱硫或脱硝技术上已取得成功，并实现了工业化应用，如石灰石-石膏法脱硫技术及选择性催化还原(SCR)脱硝技术，其脱硫脱硝效率可达90％以上。选择性催化还原脱硝是采用氨(NH3)作为还原剂，在催化剂的存在下，将烟气中的NOX还原成N2。但在钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝方面，由于其烟气性质与电厂燃煤烟气性质有较大区别。烧结烟气量大，温度低，含氧量及湿度较高，直接移植燃煤电厂烟气采用的脱硫脱硝技术，必然导致脱硫脱硝投资大、运行费用高。由于烧结烟气温度较低，在进行SCR催化还原脱硝，均存在烟气加温过程，需要补充额外热能，额外增加了SCR脱硝的运行成本。同时SCR催化还原脱硝的关键是脱硝催化剂，在SCR脱硝系统总投资中，催化剂的投资成本占30％以上，所以寻求开发既廉价又高效的新型脱硝催化剂是国内外烟气SCR脱硝技术研究的总趋势。Pio等研究了贵金属催化剂，并对贵金属催化剂进行处理和改性研究，可告得到具有较好的催化活性、较强的热稳定性、较长的使用寿命的贵金属催化剂，但是贵金属价格昂贵，导致催化剂成本的增加。因此近年来研究者们在研究用相对廉价的金属氧化物来替代。在“十二五”期间，国内对金属氧化物催化剂在SCR技术中的应用研究已取得较大突破。目前采用金属氧化物催化剂对烧结烟气进行催化脱硝已被业界广泛认可，技术也较为成熟。最典型的金属氧化物催化剂以V2O5为主剂，以MoO3、WO3和MoO3-WO3为辅剂构成的复合氧化物作为活性成分。但是，这些催化剂需要的起活温度较高，在低温范围活性较低，很难达到实际应用要求。目前研究的低温SCR金属氧化物催化剂可分为负载型和非负载型，负载型多数以TiO2或Al2O3为载体，还有一些以SiO2为载体，负载各种金属氧化物，如V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu等，其中，含Mn的催化剂具有良好的低温活性而得到广泛研究。非负载型主要集中在Mn基、Ce基和Co基及其复合金属氧化物方面。在钢铁行业，金属氧化物，特别是铁系多氧化物在钢铁生产的全流程中普遍存在，如能利用铁系多氧化物作为烟气掊硝催化剂，将极大降低脱硝成本。本技术正是基于此思路，利用烧结烟尘中的颗粒物富含铁系多氧化物的特点，对烟气中的NOx进行脱除。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，针对现有烧结烟气脱硝投资大、运行成本高、废弃催化剂处理难等问题，提供一种系统简单、不外购催化剂、烧结过程的余热回收效率高、节能降耗、占地面积小、烟气脱硝设备投资和运行成本低的偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺。本专利技术工艺包括烧结烟尘在高压风机的抽力作用下穿过烧结料层、底料、烧结机台车底部篦子、台车下方的风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火段、机头段、烟气快速升温段和机尾段4个区域，所述点火段位于烧结机最前端，该区域占1－2个风箱；所述机头段位于点火段之后的烧结机前半部并延伸至烧结机中部，该区域占烧结机总长度的35－45％；所述烟气快速升温段位于烧结机中部偏机尾方向，该区域占2－4个风箱；所述机尾段位于烧结机的后半部，该区域占烧结机总长度的35－45％，所述烧结烟尘出主烟道再依次经脱硝烟气换热器、烟气加热器进入流化床脱硝反应器；向烧结机机尾段和烟气快速升温段下方的风箱内及烟气加热器的烟气出口管道内喷入液氨，使所述烧结烟尘在自身携带的富含铁系氧化物的颗粒物催化作用下与氨气发生脱硝还原反应。所述烧结机机尾段和烟气快速升温段区域下方的风箱侧壁上沿周向安装至少一层液氨喷嘴，通过液氨喷嘴喷入的液氨进入风箱内汽化成氨气并与烧结烟尘混合，在烧结烟尘中富含铁系多氧化物的催化作用下与烟气中的NOx发生脱硝反应。所述烧结烟尘经过脱硝烟气换热器、烟气加热器加热升温到250－390℃后，再进入流化床脱硝反应器内。定期向所述流化床脱硝反应器内补充新鲜的烧结返矿，以提高脱硝效率。所述烟气加热器的烟气出口管道上沿周向安装至少一层液氨喷嘴，通过喷嘴向管道内喷入液氨与烧结烟尘混合后进入流化床脱硝反应器内，在床内烧结返矿及烟尘颗粒物富含的铁系多氧化物催化作用下进一步发生脱硝反应。所述从流化床脱硝反应器引出的脱硝烟气先经脱硝烟气除尘器除尘，然后进入脱硝烟气换热器与主烟道引入的烧结烟尘间接换热，再进入余热锅炉进一步回收余热后送入静电/布袋除尘器除尘。所述烧结烟尘携带出的颗粒物在主烟道沉积下来，并进入主烟道粉料斗内，所述主烟道粉料斗内的颗粒物通过气力输送经粉尘气力输送管送入颗粒物料仓收集，再输送到流化床脱硝反应器内用作烧结烟尘还原脱硝的催化剂。所述气力输送的载气来自余热锅炉换热后的脱硝烟气或经静电/布袋除尘器除尘后的脱硝烟气。所述风箱内的液氨喷嘴喷出口倾斜向上，使液氨喷嘴喷出的液氨直接喷射到台车篦子及篦子间隙的底料中，或液氨喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度。均匀排出所述流化床脱硝反应器内的烧结返矿及颗粒物，控制流化床脱硝反应器的床层阻力在2600－3000Pa之间，所述排出的返矿及颗粒物配入烧结混合料中。针对
技术介绍
中的问题，专利技术人作出如下改进：烧结矿中铁系多氧化物对脱硝有催化作用，如γ-Fe2O3对NH3-SCR脱硝有较强的活性等，因此可作为脱硝催化剂使用。专利技术人基于前述认识，研究发现，所述机尾段至烟气快速升温段区域下方的风箱内烟气温度较高(满足脱硝的温度反应条件)，且在风箱中的烧结烟尘含尘浓度也最高(含有大量铁系氧化物)，烧结烟尘在风箱内停留时间也较长，此时向风箱中喷入液氨，利用烟尘中的粉尘富含铁系多氧化物组分具有的脱硝催化作用，且温度在300℃左右，实现了烧结烟尘(脱硝温度窗口)余热的充分利用并同步脱硝的目的。并且由于风箱中的烧结烟尘是烟气处理的第一步，在此处喷入液氨，即使不能完全消耗，还可以在后续输送、换热、除尘等过程中继续发生脱硝反应。另外，为了进一步提高脱硝效率，所述烟气加热器的烟气出口管道上沿周向安装至少一层液氨喷嘴，通过液氨喷嘴向管道内喷入液氨与加热后的烧结烟尘混合后进入流化床脱硝反应器内，然后在床内铁系多氧化物催化作用下发生脱硝反应。风箱内的液氨喷嘴喷出口倾斜向上，其目的有三：(1)使液氨与烧结烟尘逆向接触，提高了氨气与烧结烟尘的混合效果；(2)大部分液氨会喷向台车底面的篦子上，而该区域烧结烟尘含尘浓度高，且温度正好在SCR脱硝温度窗口，脱硝效果最佳；(3)小部分液氨会穿过篦子间隙进入台车底部的烧结矿底料中，直接在底料所含的铁系氧化物的催化作用下与烟尘中的NOx发生催化还原脱硝反应，进一步提高了脱硝效果。因此，优选所述液氨喷嘴位于所述风箱的上段，所述液氨喷嘴可以设一层或多层，每层均布多个，以保证氨液与烧结烟尘均匀混合。烧结烟尘在风箱及主烟道脱硝反应后，温度会下降，为保证后续流化床的脱硝效果，将离开主烟道的烧结烟气先送入烟气换热器中与脱硝烟气除尘器除尘后的烟气换热升温，然后送入烟气加热器内进一步升温至脱硝反应温度窗口后，再送入流化床脱硝反应器中进行脱硝反应；所述流化床脱硝反应器内不使用外购催化剂，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，包括烧结烟尘在高压风机的抽力作用下穿过烧结料层、底料、烧结机台车底部篦子、台车下方的风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火段、机头段、烟气快速升温段和机尾段4个区域，所述点火段位于烧结机最前端，该区域占1－2个风箱；所述机头段位于点火段之后的烧结机前半部并延伸至烧结机中部，该区域占烧结机总长度的35－45％；所述烟气快速升温段位于烧结机中部偏机尾方向，该区域占2－4个风箱；所述机尾段位于烧结机的后半部，该区域占烧结机总长度的35－45％，其特征在于，所述烧结烟尘出主烟道再依次经脱硝烟气换热器、烟气加热器进入流化床脱硝反应器；向机尾段和烟气快速升温段下方的风箱内及烟气加热器的烟气出口管道内喷入液氨，使所述烧结烟尘在自身携带的富含铁系氧化物的颗粒物催化作用下与液氨发生脱硝还原反应。

【技术特征摘要】
1.一种偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，包括烧结烟尘在高压风机的抽力作用下穿过烧结料层、底料、烧结机台车底部篦子、台车下方的风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火段、机头段、烟气快速升温段和机尾段4个区域，所述点火段位于烧结机最前端，该区域占1－2个风箱；所述机头段位于点火段之后的烧结机前半部并延伸至烧结机中部，该区域占烧结机总长度的35－45％；所述烟气快速升温段位于烧结机中部偏机尾方向，该区域占2－4个风箱；所述机尾段位于烧结机的后半部，该区域占烧结机总长度的35－45％，其特征在于，所述烧结烟尘出主烟道再依次经脱硝烟气换热器、烟气加热器进入流化床脱硝反应器；向机尾段和烟气快速升温段下方的风箱内及烟气加热器的烟气出口管道内喷入液氨，使所述烧结烟尘在自身携带的富含铁系氧化物的颗粒物催化作用下与液氨发生脱硝还原反应。2.如权利要求1所述的偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，其特征在于，所述烧结机机尾段和烟气快速升温段区域下方的风箱侧壁上沿周向安装至少一层液氨喷嘴，通过液氨喷嘴喷入的液氨进入风箱内气化成氨气并与烧结烟尘混合，在烧结烟尘中富含铁系多氧化物的催化作用下与烟气中的NOx发生脱硝反应。3.如权利要求1所述的偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，其特征在于，所述烧结烟尘经过脱硝烟气换热器、烟气加热器加热升温到250－390℃后，再进入流化床脱硝反应器内。4.如权利要求1所述的偶合利用烧结烟尘余热的烧结烟尘自催化脱硝工艺，其特征在于，定期向所述流化床脱硝反应器内补充新鲜的烧结返矿或热烧结返矿，以提高脱硝效率。5.如权利要求1或3或4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦林波，吴高明，姚茜，卫书杰，吴晓晖，
申请(专利权)人：武汉科技大学，武汉悟拓科技有限公司，武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42