一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统及方法，所述装置系统通过设置CO催化蓄热换热装置完全替代原有设在脱硫后原烟气输送管道后的换热器，所述方法通过将烧结烟气和脱硝后烟气均经过CO催化蓄热换热装置分别进行第一CO催化转化和第二CO催化转化，提高了CO转化效率，降低了整体系统阻力，而且能够兼顾CO污染控制和碳减排，具有良好的经济效益和应用前景。有良好的经济效益和应用前景。有良好的经济效益和应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统及方法


[0001]本专利技术涉及污染物控制
，尤其涉及一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统及方法。

技术介绍

[0002]对于钢铁烟气污染物治理，烧结烟气氮氧化物控制技术受到重点关注。在现有的烧结烟气脱硫脱硝技术中，半干法脱硫+中低温SCR脱硝技术是最主流的净化工艺。中低温SCR脱硝反应温度在220℃～280℃之间，而半干法脱硫后的烟气温度仅在80℃～120℃之间，烟气需要补热升温才能达到脱硝反应温度。
[0003]中低温SCR脱硝工艺中，烧结烟气经过半干法脱硫后，与脱硝后的净烟气进行换热，再经过热风炉通入的燃料燃烧补热，达到中低温SCR脱硝反应温度。该工艺换热压降大、燃料补热成本高，且会增加碳排放。值得注意的是，烧结烟气中具有0.5％～1％的CO，CO富含化学能，氧化为CO2能放出大量的热量使烟气升温。经计算，0.48％的CO完全氧化为CO2可使烟气升温45℃。若使用CO催化氧化代替燃料补热，不仅能达到减污的目的，还能取得降碳的效果。
[0004]因此，开发一种利用烟气中CO对中低温SCR脱硝补热的技术具有重大的意义。
[0005]CN212236736U公开了一种烧结烟气一氧化碳及氮氧化物联合脱除装置，装置依据烟气流通方向依次加装有加热系统、一氧化碳催化反应系统、喷氨系统和低温SCR脱硝反应系统，一氧化碳催化反应系统加装在加热系统的烟气出口端。该装置利用CO反应生成CO2过程中释放的热量，使烧结烟气升温15～75℃左右。虽然该装置节省了燃料的使用和处理了烟气中一氧化碳，但是CO催化反应系统也增加了装置的运行阻力、增大了系统压降。
[0006]此外，CO具有还原性，CN212999279U公开了一种CO高效利用的烟气处理系统，该系统包括有脱硫装置、除尘装置、烟气分流装置、催化氧化装置、烟气混流装置以及催化还原装置。该系统通过将脱硫除尘后烟气中的一部分一氧化碳先催化氧化转化为二氧化碳，然后与剩余部分烟气混合进行CO催化还原脱硝，同时CO先催化氧化过程放出的热量直接用于脱硝过程，减少甚至避免了通过外部燃料加热升温烟气的过程，节约了能源同时也替代了传统SCR脱硝过程还原剂NH3的使用。然而，烧结烟气中CO浓度较低时，分流后CO氧化放出的热量不足以将烟气升温到脱硝反应温度。此外，CO还原氮氧化物的技术尚不成熟，对应的催化剂还有待开发。
[0007]综上所述，利用CO催化放热用于烧结烟气中低温SCR脱硝，需开发一种系统阻力小、CO转化率高的装置系统和方法。

技术实现思路

[0008]针对现有烧结烟气中低温SCR脱硝补热成本高、碳排放量大以及烧结烟气CO排放浓度高，单纯增加CO催化氧化装置又导致系统阻力大等问题，本专利技术提供了一种烧结烟气
CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统及方法，利用CO蓄热催化剂的蓄热和催化性能结合换热元件，采用CO催化蓄热换热装置对烧结烟气进行换热升温，有效减少换热元件使用量，降低整体系统阻力，同时烧结烟气和净烟气都要通过CO蓄热催化剂，提高了CO转化效率，具有良好的经济效益和应用前景。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统，所述装置系统包括：沿原烟气流动方向依次连接的CO催化蓄热换热装置、喷氨装置和中低温SCR脱硝反应装置；所述CO催化蓄热换热装置的烧结烟气入口直接与脱硫后原烟气输送管道相连；所述中低温SCR脱硝反应装置的净烟气出口与所述CO催化蓄热换热装置的脱硝后烟气入口相连。
[0011]现有的烧结烟气中低温SCR脱硝工艺多采用高炉煤气补热，脱硫后的烧结烟气在换热器内与脱硝后的净烟气换热升温后进入热风炉，热风炉内燃烧高炉煤气，将原烟气升温到中低温SCR脱硝的反应温度。高炉煤气含有20％左右的CO2，使用高炉煤气为原烟气补热升温，不仅会增大碳排放，还提高烟气脱硝的运行成本。但若在换热器与热风炉之间或热风炉与SCR脱硝反应器之间简单地增加CO催化氧化装置，会导致整个系统阻力进一步增大，增加运行成本。
[0012]本专利技术提供的装置系统将CO催化蓄热换热装置直接与干法脱硫后的原烟气输送管道相连，不再设置换热器，直接采用CO催化蓄热换热装置代替换热器，有效减少换热元件使用量，避免了系统稳定运行时高炉煤气的使用；同时使烧结烟气和脱硝后烟气均通过CO催化蓄热换热装置实现热量的储存和转化，提高了CO的转化率，且能够保障进入中低温SCR脱硝反应装置的温度能够达到设定水平，相较于直接在换热器的基础上串联CO催化氧化装置而言显著降低了压降，相较于仅采用换热器而言，能够将CO催化氧化的能量充分利用。因此，本专利技术提供的装置系统可实现高效、低成本稳定运行，对烧结烟气具有较强的适用性。
[0013]优选地，所述CO催化蓄热换热装置包括换热装置壳体以及设置在换热装置壳体内部的CO蓄热催化剂和换热元件。
[0014]本专利技术中换热元件的压降约为1000～1200Pa(原烟气侧450～550Pa+净烟气侧550～650Pa)，CO蓄热催化剂的压降约为550～650Pa，共计1550～1850Pa，相较于传统直接在换热器的基础上增加CO催化氧化装置的压降约为2200～2400Pa(原烟气侧750～800Pa+净烟气侧900～950Pa+CO催化氧化装置550～650Pa)而言，压降有下降了约22～30％(压降数据以烧结烟气流量约850000Nm3/h估算)，例如可以是22％、23％、24％、25％、26％、28％、29％或30％等。
[0015]所述CO催化蓄热换热装置的中心轴内部的导向轴承，所述CO蓄热催化剂和换热元件可绕导向轴承旋转。
[0016]优选地，所述CO催化蓄热换热装置还设置有转盘，所述转盘可绕导向轴承旋转，且所述转盘内设置有CO蓄热催化剂和换热元件。
[0017]在转盘绕导向轴承旋转时，由于CO蓄热催化剂和换热元件被固定在转盘内部，因此随着转盘绕导向轴承同时旋转。
[0018]优选地，所述换热元件设置在CO蓄热催化剂的下层。
[0019]优选地，所述CO蓄热催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷蓄热骨架以及设置在堇青石蜂窝
陶瓷蓄热骨架上的活性组分。
[0020]本专利技术所述CO蓄热催化剂选择堇青石蜂窝陶瓷蓄热骨架，其为蓄热性能好、质量轻的整体式催化剂，能够提高换热效率和减少转动的能耗。
[0021]优选地，催化剂使用量和换热元件使用量可以相互调节，即调节CO蓄热催化剂体积和换热元件的换热面积，CO蓄热催化剂体积约为85～170m3，原烟气侧换热元件换热面积约为20000～40000m2，净烟气侧换热元件换热面积约为30000～60000m2(以烧结烟气流量约850000Nm3/h估算)。
[0022]优选地，所述堇青石蜂窝陶瓷蓄热骨架的空隙度为0.5～0.7，例如可以是0.5、0.52、0.53、0.54、0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括：沿原烟气流动方向依次连接的CO催化蓄热换热装置、喷氨装置和中低温SCR脱硝反应装置；所述CO催化蓄热换热装置的烧结烟气入口直接与脱硫后原烟气输送管道相连；所述中低温SCR脱硝反应装置的净烟气出口与所述CO催化蓄热换热装置的脱硝后烟气入口相连。2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述CO催化蓄热换热装置包括换热装置壳体以及设置在换热装置壳体内部的CO蓄热催化剂和换热元件；所述CO催化蓄热换热装置的中心轴内部的导向轴承，所述CO蓄热催化剂和换热元件可绕导向轴承旋转。3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述换热元件设置在CO蓄热催化剂的下层。4.根据权利要求1～3任一项所述的装置系统，其特征在于，所述CO蓄热催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷蓄热骨架以及设置在堇青石蜂窝陶瓷蓄热骨架上的活性组分。5.根据权利要求1～4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述中低温SCR脱硝反应装置内设置有SCR脱硝催化剂；优选地，在所述CO催化蓄热换热装置和喷氨装置之间设置有热风炉装置或在所述CO催化蓄热换热装置之前设置有热风炉装置。6.一种烧结烟气CO催化换热串联中低温SCR脱硝的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，刘霄龙，邹洋，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：