双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法技术

本发明专利技术公开了一种双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法通过从自产烟气中提取置换介质，在换向前，将煤烟共用管道中的残留煤气置换成烟气并且将空烟共用管道中的残留空气置换成烟气，同时，煤烟共用管道中残留煤气和空烟共用管道中残留空气被置换进入炉膛燃烧，从而消除煤烟由于残留煤气放散导致的成分波动性问题，以及消除烟气中存在煤气导致的安全性问题，随后将煤烟共用管道和空烟共用管道排出的烟气进行混合，然后对混合烟气进行增温、脱硝，最终实现CO与NOx协同脱除。最终实现CO与NOx协同脱除。最终实现CO与NOx协同脱除。

【技术实现步骤摘要】
双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法


[0001]本专利技术属于蓄热式加热炉降低CO及NO
X
排放的环保
，具体来说涉及一种双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法。

技术介绍

[0002]蓄热式加热炉是轧钢厂应用最广泛的加热炉。蓄热式加热炉采用周期性换向燃烧的工作方式，工作过程中，煤气换向阀下部至煤气蓄热式烧嘴喷口间的管道为煤气、炉膛烟气的共用管道(下文称之为“煤烟共用管道”),空气换向阀下部至空气蓄热式烧嘴喷口间的管道为空气、炉膛烟气的共用管道(下文称之为“空烟共用管道”)，煤烟定义为从蓄热式加热炉的煤气口排出的炉膛烟气和换向时在煤烟共用管道残留的周期性排出的煤气的混合物，空烟定义为从蓄热式加热炉的空气口排出的炉膛烟气和换向时在空烟共用管道残留的周期性排出的空气的混合物。加热炉每次换向时，燃烧侧共用管道内的换向残留煤气、换向残留空气来不及进入炉膛，即反向流动随炉膛烟气排入大气，从而导致蓄热式加热炉煤烟存在周期性放散残留煤气、空烟中存在周期性放散残留空气问题，单个煤气换向阀大约每40-180s排放一次残留煤气，蓄热式加热炉一般有6-60个煤气换向阀，所以换向残留煤气放散导致排烟成分存在高频率剧烈震荡问题，振荡频率及震荡幅度都很高。比如，残留煤气放散量约占总煤气用量的3％-6％，单座蓄热式加热炉残留煤气放散量约为1000-2000万m3，造成极大的能源浪费，并且，煤气中含有约22％-60％的CO(CO浓度为国家监测的最重要的环境空气污染物参数之一)，据统计，现有蓄热式加热炉烟气中的CO浓度峰值高达50000-80000ppm，蓄热式加热炉烟气中的CO浓度在400ppm与50000-80000ppm之间高频率剧烈震荡，CO直接排放到空气中，既浪费大量的优质能源，又对环境造成了严重污染。据估算，全国钢铁行业蓄热式加热炉每年放散换向残留煤气60亿方左右，折合放散CO高达2.5亿方左右。
[0003]在钢铁生产各工序中，除了蓄热式轧钢加热炉外均进行了NO
x
超低排放治理，NO
x
排放浓度均达到较低水平。在蓄热式加热炉中，残留煤气周期性放散，煤烟烟气成分在烟气与煤气之间高频率剧烈振荡，由于蓄热式加热炉烟气成分高频率剧烈震荡，导致烟气中NOx浓度在60-300mg/Nm3之间随机波动，且由于SCR脱硝喷氨检测及调控设备存在一定的延迟性，使得喷氨量与烟气中剧烈变化的NOx量难以实现实时匹配，最终导致烟气中氨逃逸量严重超标。据实验测试，SCR脱硝实际应用到蓄热式加热炉后，若稳定实现NOx浓度稳定达到超低排放标准，烟气中NH3浓度在5-250mg/Nm3波动，平均值在80mg/Nm3以上，严重超过国家标准规定的烟气中NH3逃逸浓度不超过2.5mg/Nm3的限值。因此，由于蓄热式加热炉烟气成分高频率剧烈震荡，SCR脱硝技术难以在蓄热式加热炉上获得应用，国际、国内尚无很好的办法脱除蓄热式加热炉烟气中的NOx，国标只能使蓄热式加热炉烟气排放标准制定的很高(最新标准为150mg/Nm3)。
[0004]残留煤气的周期性放散，导致煤烟、空烟不得不分别设置独立排放烟道、风机、烟囱，这给脱硝系统的布置带来困难，也会导致投资及运行费用高。
[0005]上述问题导致蓄热式加热炉烟气处理技术严重缺乏，因此，开发一项经济性好、能
够同时减排CO与NO
x
的新技术势在必行。

技术实现思路

[0006]为了解决蓄热式加热炉换向残留煤气放散导致的CO严重超标及NO
x
与NH3无法同时实现超低排放标准，以及双脱硝系统投资、运行费用高的技术难题，本专利技术的目的在于提供一种双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，该双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法通过从自产烟气中提取置换介质，在换向前，将煤烟共用管道中的残留煤气置换成烟气并且将空烟共用管道中的残留空气置换成烟气，同时，煤烟共用管道中残留煤气和空烟共用管道中残留空气被置换进入炉膛燃烧，消除煤烟由于残留煤气放散导致的成分波动性问题，以及消除烟气中存在煤气导致的安全性问题，消除空烟由于残留空气放散导致的成分波动问题，以及消除空烟与煤烟混合氧浓度过高带来的安全问题，随后将煤烟共用管道和空烟共用管道排出的烟气进行混合，然后对混合烟气进行增温、脱硝，最终实现CO与NOx协同脱除。
[0007]本专利技术的另一目的是提供实现上述双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法的系统。
[0008]本专利技术的另一目的是提供上述系统的使用方法。
[0009]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0010]一种双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，蓄热式加热炉1的左、右两侧各形成有N组开口，每组开口为1个空气口1-2和1个煤气口1-1，双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法包括以下步骤：
[0011]在蓄热式加热炉1的左、右两侧各选取1组开口，选取后进行的步骤包括重复步骤
①
～
④
，其中，蓄热式加热炉1每侧的N组开口轮流选取：
[0012]①
通过蓄热式加热炉1右侧的空气口1-2和煤气口1-1向蓄热式加热炉1内依次输入空气和煤气，空气和煤气在蓄热式加热炉1内燃烧并从蓄热式加热炉1左侧的空气口1-2和煤气口1-1排出烟气；
[0013]②
停止通过蓄热式加热炉1右侧的空气口1-2向蓄热式加热炉1内输入空气，停止通过蓄热式加热炉1右侧的煤气口1-1向蓄热式加热炉1内输入煤气，继续保持蓄热式加热炉1左侧的空气口1-2和煤气口1-1排出烟气，抽取蓄热式加热炉1排出的烟气作为置换介质，并通入与蓄热式加热炉1右侧煤气口1-1连通的煤气和炉膛烟气共用的煤烟共用管道内以置换其中的换向残留煤气以及通入与蓄热式加热炉1右侧空气口1-2连通的空气和炉膛烟气共用的空烟共用管道内以置换其中的换向残留空气；
[0014]③
停止向蓄热式加热炉1右侧的煤烟共用管道和空烟共用管道内输入置换介质，通过蓄热式加热炉1左侧的空气口1-2和煤气口1-1向蓄热式加热炉1内输入空气和煤气，空气和煤气在蓄热式加热炉1内燃烧，并从蓄热式加热炉1右侧的空气口1-2和煤气口1-1排出烟气；
[0015]④
停止通过蓄热式加热炉1左侧的空气口1-2向蓄热式加热炉1内输入空气，停止通过蓄热式加热炉1左侧的煤气口1-1向蓄热式加热炉1内输入煤气，继续保持蓄热式加热炉1右侧的空气口1-2和煤气口1-1排出烟气，抽取蓄热式加热炉1排出的烟气作为置换介质，通入与蓄热式加热炉1左侧的煤气口1-1连通的煤烟共用管道内以置换其中的换向残留
煤气以及通入与蓄热式加热炉1左侧的空气口1-2连通的空烟共用管道内以置换其中的换向残留空气；
[0016]在步骤
①
～
④
过程中，同时进行有：
[0017]a)将蓄热式加热炉1的空气口1-2和煤气口1-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，蓄热式加热炉(1)的左、右两侧各形成有N组开口，每组开口为1个空气口(1-2)和1个煤气口(1-1)，其特征在于，双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法包括以下步骤：在蓄热式加热炉(1)的左、右两侧各选取1组开口，选取后进行的步骤包括重复步骤
①
～
④
，其中，蓄热式加热炉(1)每侧的N组开口轮流选取：
①
通过蓄热式加热炉(1)右侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)向蓄热式加热炉(1)内依次输入空气和煤气，空气和煤气在蓄热式加热炉(1)内燃烧并从蓄热式加热炉(1)左侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)排出烟气；
②
停止通过蓄热式加热炉(1)右侧的空气口(1-2)向蓄热式加热炉(1)内输入空气，停止通过蓄热式加热炉(1)右侧的煤气口(1-1)向蓄热式加热炉(1)内输入煤气，继续保持蓄热式加热炉(1)左侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)排出烟气，抽取蓄热式加热炉(1)排出的烟气作为置换介质，并通入与蓄热式加热炉(1)右侧煤气口(1-1)连通的煤气和炉膛烟气共用的煤烟共用管道(26)内以置换其中的换向残留煤气以及通入与蓄热式加热炉(1)右侧空气口(1-2)连通的空气和炉膛烟气共用的空烟共用管道(27)内以置换其中的换向残留空气；
③
停止向蓄热式加热炉(1)右侧的煤烟共用管道(26)和空烟共用管道(27)内输入置换介质，通过蓄热式加热炉(1)左侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)向蓄热式加热炉(1)内输入空气和煤气，空气和煤气在蓄热式加热炉(1)内燃烧，并从蓄热式加热炉(1)右侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)排出烟气；
④
停止通过蓄热式加热炉(1)左侧的空气口(1-2)向蓄热式加热炉(1)内输入空气，停止通过蓄热式加热炉(1)左侧的煤气口(1-1)向蓄热式加热炉(1)内输入煤气，继续保持蓄热式加热炉(1)右侧的空气口(1-2)和煤气口(1-1)排出烟气，抽取蓄热式加热炉(1)排出的烟气作为置换介质，通入与蓄热式加热炉(1)左侧的煤气口(1-1)连通的煤烟共用管道(26)内以置换其中的换向残留煤气以及通入与蓄热式加热炉(1)左侧的空气口(1-2)连通的空烟共用管道(27)内以置换其中的换向残留空气；在步骤
①
～
④
过程中，同时进行有：a)将蓄热式加热炉(1)的空气口(1-2)和煤气口(1-1)排出的烟气进行混合，形成低温未脱硝混合烟气；b)将低温未脱硝混合烟气增温后进入脱硝装置(13)进行脱硝反应。2.根据权利要求1所述的双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，其特征在于，在所述步骤b)中，增温包括：第一次增温和第二次增温，低温未脱硝混合烟气进行第一次增温形成一次增温未脱硝混合烟气，将一次增温未脱硝混合烟气进行第二次增温，形成满足脱硝反应温度要求的中温未脱硝混合烟气，使中温未脱硝混合烟气进入脱硝装置(13)进行脱硝反应，形成中温脱硝混合烟气。3.根据权利要求2所述的双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，其特征在于，第一次增温为低温未脱硝混合烟气与中温脱硝混合烟气进行热交换。4.根据权利要求2或3所述的双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法，其特征在于，第二次增温为将一次增温未脱硝混合烟气与高温烟气进行混合，高温烟气为对蓄热式加热炉(1)排出的部分烟气进行加热后获得。
5.实现权利要求1所述双烟置换蓄热式加热炉混烟CO与NOx协同脱除方法的系统，其特征在于，包括：蓄热式加热炉(1)、烟气混合器(11)、回热换热器(15)、空烟增温管道(16)和脱硝装置(13)；针对每组开口：每个空气口(1-2)各与一空烟共用管道(27)连通，空烟共用管道(27)与一空气进气管道(2)连通，空烟共用管道(27)与空气进气管道(2)之间安装有一空气换向阀(5)，每个煤气口(1-1)各与一煤烟共用管道(26)连通，煤烟共用管道(26)与一煤气进气管道(3)连通，煤烟共用管道(26)与煤气进气管道(3)之间安装有一煤气换向阀(4)，每根煤烟共用管道(26)的中部上连通有一第一置换支路管道(6)；每根空烟共用管道(27)的中部上连通有一第二置换支路管道(30)；所有第一置换支路管道(6)的另一端与一烟气置换管道(7)的一端连通，在每根第一置换支路管道(6)上安装有一第一阀门(21)，烟气置换管道(7)的另一端与煤烟总管(9)的中部连通；所有第二置换支路管道(30)的另一端与一空烟置换管道(29)的一端连通，第二置换支路管道(30)上安装有一第二阀门(31)，空烟置换管29的另一端与空烟总管(10)的中部连通，煤烟总管(9)的一端以及空烟总管(10)的一端均与烟气混合器(11)的进气口连通，煤烟总管(9)的另一端分开形成2根煤烟分支管道(24)，2根煤烟分支管道(24)分别与蓄热式加热炉(1)两侧的煤气换向阀(4)连通，在烟气置换管道(7)上安装有一第一置换引风机(8)，在空烟置换管道(29)上安装有一第二置换引风机(28)，空烟总管(10)的另一端分开形成2根空烟分支管道(25)，两根空烟分支管道(25)分别与蓄热式加热炉(1)两侧的空气换向阀(5)连通；烟气混合器(11)的出气口通过一第一混烟管道(12)与脱硝装置(13)的进气口连通，脱硝装置(13)的出气口与第二混烟管道(14)的一端连通，回热换热器(15)安装在第一混烟管道(12)和第二混烟管道(14)上，用于对第一混烟管道(12)和第二混烟管道(14)内的气体进行换热，空烟增温管道(16)的一端与空烟总管(10)和/或煤烟总管(9)连通，空烟增温管道(16)的另一端与第一混烟管道(12)连通，在空烟增温管道(16)上安装有一增温炉(17)和空烟循环风机(18)。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，位于蓄热式加热炉(1)同一侧的煤气进气管道(3)与相同的用于通入煤气的管道连通，位于蓄热式加热炉(1)同一侧的空气进气管道(2)与相同的用于通入空气的管道连通。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：原空烟排放管道(19)，原空烟排放管道(19)的一端与空烟总管(10)连通，原空烟排放管道(19)的另一端连接有一烟囱(22)，在原空烟排放管道(19)上安装有一引风机(23)；还包括：原煤烟排放管道(20)，原煤烟排放管道(20)的一端与煤烟总管(9)连通，原煤烟排放管道(20)的另一端连接有一烟囱(22)，在原煤烟排放管道(20)上安装有一引风机(23)。8.如权利要求5所述系统的使用方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子兵，张玉柱，王沧，张彦鹏，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：