一种烧结烟气在线脱硝工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种烧结烟气在线脱硝工艺，技术方案包括烧结气流在风机抽吸作用下进入烧结料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结料层、烧结机台车篦子、风箱进入主烟道；沿台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、烟气快速升温区域、NOx浓度快速降低区域和高温烟气区域；所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高NOx烟气主烟道和高温烟气主烟道收集，所述低温烟气主烟道的烧结烟气与氨气混合，经低温烟气管道引到高温烟气区域烧结料层上方的低温烟气循环罩内再次进入烧结料层，在烧结料层内升温，并在烧结料层富含的铁系多氧化物催化作用下还原脱硝。本发明专利技术工艺简单、不需外购脱硝催化剂，占地面积小、运行成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种烧结烟气在线脱硝工艺
本专利技术涉及环保领域的工业烟气净化工艺，具体的说是一种烧结烟气在线脱硝工艺。
技术介绍
自21世纪以来，随着钢铁行业排放标准的提高，各个钢铁企业陆续为烧结机烟气配套了脱硫工艺，至2016年，现有烧结机已基本全部配套脱硫装置。近几年，随着排放标准的趋严，各个钢厂配套建设脱硝设施。由于钢厂在前期都建设有烧结烟气的脱硫设施，在配套脱硝设施时，一般采用“在已配套湿法脱硫工艺进行同步脱硝”、“串联单独的脱硝装置”以及“新建烧结烟气脱硫脱硝一体化装置”3种方案。第一种方案是在已配套湿法脱硫工艺的烟道内喷入强氧化剂，如:臭氧、双氧水等，将NOx氧化为高价态的氮氧化物，通过脱硫塔吸收氮氧化物进入脱硫浆液，最终通过废水排放。反应原理:NO+强氧化剂→NO2+NO3+N2O5该工艺路线将气态氮氧化物转入废水中，会增加废水中氮含量，且含氮废水较难处理；另外该工艺耗电量大，会产生臭氧污染。因此，不适用于烧结机大烟气量氮氧化物的处理。第二种方案是在已有湿法或半干法脱硫装置后增加脱硝装置。目前国内钢厂增设的脱硝装置基本采用选择性催化还原脱硝(SCR)工艺，该技术使用低温催化剂，使用煤气将烟气加热至240━280℃后，喷入氨气，NOx在催化剂的作用下生成氮气和水。反应原理:(在催化剂的催化作用下)NO+NO2+NH3→N2+H2O该工艺路线脱硝效率高，工艺成熟，但能耗高，催化剂需每三年更换一层，替换下的催化剂属危险废弃物，较难处理。第三种方案的烧结烟气脱硫脱硝技术主要可分为干法和湿法两大类。1.干法烟气脱硫脱硝技术干法脱硫脱硝是指加入的脱硫脱硝吸收剂和脱硫脱硝产物均为干态的脱硫工艺，其特点是固体吸收剂在干态下脱除SO2和NO，并且在干态下处理或再生吸收剂，无废液，但脱除效率较低。(1)脉冲电晕法脉冲电晕脱硫脱硝技术利用产生的高能电子撞击背景气体产生大量的自由基对SO2和NO进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NO2或相应的酸，在有添加剂如氨的情况下，则生成可用作肥料的铵盐沉降下来。等离子体法工艺流程简单，投入比湿法小，脱硫脱硝率较高，副产物也可利用，但同样存在耗电量大，会有氨气排放导致的二次污染。(2)电子束辐照法电子束辐照脱硫脱硝技术是将物理与化学原理相结合的脱硫脱硝技术。它利用电子加速器生成强氧化性的自由基等活性物质，把烟气中的NO和SO2氧化为NO2和SO3，这些高价的氮氧化物和硫氧化物与水蒸气反应生成雾状的硝酸和硫酸，并与加入的NH3反应生成硝铵和硫铵，达到同时脱硝、脱硫的目的。电子束辐照法同时脱硫脱氮去除效率高；生成副产品硫酸铵和硝酸铵可用作化肥；系统简单，操作方便，过程易于控制；对于不同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性。但是该法耗电量大，运行费用很高；烟气辐射装置限制了用于大规模应用系统；处理后的烟气仍然存在排放二次污染的可能性(3)CuO/γ-Al2O3催化吸收法干法催化同时脱硫脱硝催化剂中，CuO/γ-Al2O3能在300—450℃条件下吸附烟气中的SO2将其催化氧化为硫酸盐，且CuSO4及CuO对选择性催化还原法(SCR)还原NOx有很高的催化活性，还可在喷氨条件下同时将烟气中的NOx选择性催化还原(SCR)为N2。(4)活性碳吸附法该法利用活性焦炭进行烟气的同时脱硫脱硝。SO2的脱除是通过活性焦炭的微孔催化吸附作用，生成硫酸储存于焦炭微孔内，然后通过热再生。而NOx的脱除是在加氨的条件下，经活性焦炭的催化作用生成水和氮气再排入大气。活性炭/活性焦脱硫脱硝工艺应用中存在以下问题：①链斗机国产设备运行不稳定，且容易增加活性炭/活性焦的破损率，因此大型烧结机链斗设备需采用日本品牌的设备，造成该部分设备价格较高，需尽快将链斗机国产化，以降低整套装置的投资费用。②解吸系统里热风循环风机运行温度高达500-600℃，需注意设备的选型。③运行中需特别注意吸附塔中活性炭/活性焦的温度，防止发生热点甚至着火现象。(5)其他干法脱硫脱硝技术近年来，干法烟气脱硫脱硝技术不断发展和改进，还包括很多其他技术：电催化氧化法(ECO)、NH/VO-TiO法、NOxSO法、Pahlman烟气脱硫脱硝工艺、有机钙盐脱硫脱硝技术等。2.湿法脱硫脱硝技术湿法烟气脱硫脱硝技术是指脱硫脱硝剂和脱硫脱硝生成物均为湿态。目前，根据对NO的处理方式不同，可将烟气脱硝吸收反应主要分为氧化吸收、络合吸收及还原吸收三类。(1)氧化吸收法NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都不被吸收。需要将部分NO氧化为NO2，再由碱液吸收脱除。目前研究较多的强氧化剂有NaClO2、H2O2、KMnO4、O3。(2)络合吸收法络合吸收是在液相脱硝溶剂中添加液相络合物，可与NO发生快速络合反应，从而增大NO的溶解度，以此实现脱硝的目的，研究较多的有钴络合物和亚铁络合物。(3)还原吸收法还原吸收是指在液相中将NOx还原成N2的吸收过程。目前研究最多的是尿素和亚硫酸铵。目前大多数钢厂在新建烧结烟气脱硫脱硝装置时选择活性炭/活性焦工艺，但在运行过程中该工艺暴露出以下问题：①链斗机国产设备运行不稳定，且容易增加活性炭/活性焦的破损率，因此大型烧结机链斗设备需采用日本品牌的设备，造成该部分设备价格较高，需尽快将链斗机国产化，以降低整套装置的投资费用。②解吸系统里热风循环风机运行温度高达500-600℃，需注意设备的选型。③运行中需特别注意吸附塔中活性炭/活性焦的温度，防止发生热点甚至着火现象。同时，该工艺投资大，为了提高脱硝效率，仅初次装入的活性炭/活性焦投入占总投资的30％以上，运行费用也较高，一般钢厂在18元/t-烧结矿。选择性催化还原脱硝(SCR)工艺虽然成熟、运行稳定，但由于烧结烟气温度较低，在进行SCR催化还原脱硝，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脱硝催化剂，将极大降低脱硝成本。本技术正是基于此思路，利用烧结矿自身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、节能降耗、占地面积小、烟气脱硝设备投资和运行成本低的一种烧结烟气在线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结烟气在线脱硝工艺，包括烧结气流在风机的抽吸作用下进入烧结料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结料层、烧结机台车篦子、台车下方风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、烟气快速升温区域、NOx浓度快速降低区域和高温烟气区域等5个区域；点火区域占2-3个风箱，低温烟气区域占烧结机总长度50-55％，烟气快速升温区域占烧结机总长度10-15％，NOx浓度快速降低区域占烧结机总长度10-15％，高温烟气区域占烧结机总长度15-20％；所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高NOx烟气主烟道和高温烟气主烟道共3条主烟道进行收集，其特征在于，所述低温烟气主烟道收集的烧结烟气与氨气混合，经低温烟气管道引到高温烟气区域烧结料层上方的低温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，再次进入烧结料层，在烧结料层内升温，并在烧结料层富含的铁系多氧化物的催化作用下，所述烧结烟气中的NOx与氨进行还原脱硝反应。/n

【技术特征摘要】
1.一种烧结烟气在线脱硝工艺，包括烧结气流在风机的抽吸作用下进入烧结料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结料层、烧结机台车篦子、台车下方风箱进入主烟道；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、烟气快速升温区域、NOx浓度快速降低区域和高温烟气区域等5个区域；点火区域占2-3个风箱，低温烟气区域占烧结机总长度50-55％，烟气快速升温区域占烧结机总长度10-15％，NOx浓度快速降低区域占烧结机总长度10-15％，高温烟气区域占烧结机总长度15-20％；所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高NOx烟气主烟道和高温烟气主烟道共3条主烟道进行收集，其特征在于，所述低温烟气主烟道收集的烧结烟气与氨气混合，经低温烟气管道引到高温烟气区域烧结料层上方的低温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，再次进入烧结料层，在烧结料层内升温，并在烧结料层富含的铁系多氧化物的催化作用下，所述烧结烟气中的NOx与氨进行还原脱硝反应。


2.如权利要求1所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，在所述低温烟气管道侧壁上沿周向安装的至少1层氨水或液氨喷嘴，所述喷嘴喷出氨水或液氨，所述喷入的氨水或液氨的含氨气量与烧结烟气中NOx含量的摩尔比为0.8-0.9；所述氨水或液氨在烧结烟气中气化成氨气并与烧结烟气一同进入所述管道混合器混合，所述烧结烟气与氨气混合后进入高温烟气区域烧结料层上方的低温烟气循环罩内。


3.如权利要求1所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，将所述低温烟气主烟道的烧结烟气引到氨法脱硫系统脱硫后，经低温烟气管道引入高温烟气区域烧结料层上方的低温烟气循环罩内。


4.如权利要求3所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，提高所述氨法脱硫系统的脱硫吸收剂氨水的深度以提高氨逃逸量，控制所述氨逃逸量与烧结烟气中NOx含量的摩尔比为0.8-0.9。


5.如权利要求1所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，通过调整烧结料层厚度，或烧结机台车行进速度，增加所述高温烟气区域长度，缩短所述低温烟气区域的长度。


6.如权利要求5所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，通过减少烧结料层厚度5-10％，或降低烧结机台车行进速度5-10％。


7.如权利要求1或5所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，增加所述高温烟气区域长度到烧结机总长的40-45％，缩短所述低温烟气区域长度达到烧结机总长的38-43％，所述烟气快速升温区域占烧结机总长度5-10％，所述NOx浓度快速降低区域占烧结机总长度5-10％。


8.如权利要求1所述的一种烧结烟气在线脱硝工艺，其特征在于，所述低温烟气主烟道对应收集点火区域以及低温烟气区域的烧结烟气，所述高NOx烟气主烟道对应收集烟气快速升温区域以及NOx浓度快速降低区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，胡文才，张艺，许丽娟，乔越，卫书杰，
申请(专利权)人：江苏集萃冶金技术研究院有限公司，武汉科技大学，武汉悟拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32