本实用新型涉及环保设备综合利用
技术领域：
，具体是涉及一种烧结同时脱硫脱硝系统。
背景技术：
：钢铁冶金烧结烟气成分复杂，含有SO2和NOx等多种污染物。而且烧结烟气量大，烟气中SO2和NOx浓度较低。目前，国内外对烧结烟气多采用传统的单独脱硫和单独脱硝工艺。脱硫方面，主要是湿法脱硫技术和半干法脱硫技术，在我国都已经有工业应用。脱硝方面，应用最多是传统的选择性催化还原脱硝工艺（SCR），其工作温度区间在300℃～450℃；还有选择性非催化还原脱硝工艺(SNCR)，其工作温度区间在950℃～1150℃。而烧结烟气温度通常在100℃～180℃。如果要对烧结烟气采用单独的SCR或SNCR装置进行脱硝，就需要对烧结烟气进行再热处理。SNCR工艺的工作温度区间远远高于烧结烟气温度，采用再热处理是不现实的。而SCR工艺成本较高，难以被我国钢铁企业所接受。因此，更加经济实用的烧结过程中脱硫和脱硝工艺研究逐渐被国内外所关注。目前烧结过程的脱硫和脱硝方法，有的成本较高，有的会影响烧结正常生产，都难以在烧结中应用。因此，探寻更加实用、有效的烧结过程中的脱硫脱硝工艺是非常迫切和必要的。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种可有效降低烧结烟气中SO2和NOx排放浓度的烧结过程中同时脱硫脱硝系统，减少烧结烟气对环境的污染。本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种烧结同时脱硫脱硝系统，它包括原有脱硫塔、两台烧结机、两台余热锅炉和喷淋塔，两台烧结机的出烟口通过烧结大烟道分别与原有脱硫塔的进烟口相连，在所述的烧结大烟道上由烧结机自脱硫塔依次设置有电除尘器、主抽风机和增压风机，在烟气由原有脱硫塔的增压风机入口的烧结大烟道分别引出分成两路，一路烟气通过引风机将部分烟气循环引至烧结机进行热风烧结，另一路烟气经过煤气补燃器升温后进入SCR脱硝装置，经过SCR脱硝装置脱硝后的烟气进入余热锅炉中，在所述的两台余热锅炉的出烟口分别设有新增压风机，所述新增压风机的出口烟气经汇合烟道进入喷淋塔，在所述新增压风机的出烟口后的烟道与原有脱硫塔的进烟口烟道连通，通过挡门板实现两套脱硫系统的切换。优选地，所述煤气补燃器采用双旋流型燃烧器，中心管头部装有稳燃器，燃烧器设有预混段。优选地，所述SCR脱硝装置的进口设置柔性接头与电除尘器主体联接，在烟气进口段，氨水经空气雾化后与烟道气混合进入SCR反应器，反应器入口处设烟气导流板，接应烟气顺畅进入反应器内部空间，催化剂模块在反应器内分设三层，分别安放固定在由型钢焊接而成的三层框架上，催化剂清灰采用声波清灰器，催化剂支撑框架梁外伸作为反应器的承载支点，直接落在外部框架上，反应器内的导流板及催化剂支撑框架同时作为反应器的内撑加强结构。优选地，所述喷淋塔内衬玻璃鳞片衬里，烟气入口的干湿交界处采用金属贴衬防腐，喷淋塔入口烟道对烟气进行预喷淋冷却处理，喷淋塔上部为喷淋层和除雾器两部分，底部为循环浆池。优选地，喷淋层上部装有管式+屋脊组合除雾器，冲洗喷嘴用来冲洗一级除雾器的顶部和底部以及二级除雾器的底部。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1）该工艺成熟可靠、运行稳定，处理后的烟气能确保满足国家环保要求；2）部分烟气返回到烧结机上循环使用，提高了补充气体温度，可用作热风烧结，大大节约了烧结能耗；3）该工艺仅对部分烧结烟气进行脱硫脱硝（半烟气），降低了烟气处理量，大大节约了工程建设投资成本；4）仅对部分烧结烟气进行脱硫脱硝（半烟气），同时大大节约了运行能耗；5）降低了补燃装置的煤气使用量，节约了大量能源介质；6）脱硝后的高温烟气通过余热系统进行余热回收，提高能源利用率，提高经济效益。附图说明图1为本实用新型的结构示意图。图中：原有脱硫塔1、烧结机2、余热锅炉3、喷淋塔4、烧结大烟道5、电除尘器6、主抽风机7、增压风机8、引风机9、煤气补燃器10、SCR脱硝装置11、新增压风机12、挡门板13。具体实施方式以下结合实施例对本实用新型作进一步详细描述。参见图1，本实用新型涉及一种烧结同时脱硫脱硝系统，包括原有脱硫塔1、两台烧结机2、两台余热锅炉3和喷淋塔4，两台烧结机2的出烟口通过烧结大烟道5分别与原有脱硫塔1的进烟口相连，在所述的烧结大烟道5上由烧结机自脱硫塔依次设置有电除尘器6、主抽风机7和增压风机8，本实用新型改进之处是，在烟气由原有脱硫塔1的增压风机入口的烧结大烟道5分别引出分成两路，一路烟气通过引风机9将部分烟气循环引至烧结机2进行热风烧结，另一路烟气经过煤气补燃器10升温后进入SCR脱硝装置11，SCR脱硝装置11配套喷氨及催化剂，在催化剂的作用下发生选择性催化还原反应，将烧结烟气中的NOx转化为N2和水，经过SCR脱硝装置11脱硝后的烟气进入余热锅炉3中，回收烟气余热并产生蒸汽，蒸汽并入环冷机余热发电系统进行发电，在所述的两台余热锅炉3的出烟口分别设有新增压风机12，所述新增压风机12的出口烟气经汇合烟道进入喷淋塔4，在所述新增压风机12的出烟口后的烟道与原有脱硫塔1的进烟口烟道连通，通过挡门板13实现两套脱硫系统的切换。本实用新型中涉及的化学反应主要有：脱硝主要反应：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2ONO+NO2+2NH3→2N2+3H2O脱硫主要反应：在喷淋塔中：(1)SO2的吸收过程：CaCO3+SO2+H2O→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+CO2(2)反应产物的氧化：CaSO3·1/2H2O＋1/2O2＋3/2H2O→CaSO4·2H2O副反应：脱HCl：2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2脱HF：2HF+CaCO3→CaF2+H2O+CO2一、煤气补燃器的主要特点：（1）采用双旋流型燃烧器，空气和煤气均采用旋流方式，以加强混合和后期扰动。中心采用燃烧性能较好的转炉煤气，形成“值班火焰”，用于点火和稳燃。（2）中心管头部装有稳燃器，形成高温烟气回流及高温辐射层。（3）燃烧器设有预混段，直接使高炉煤气与空气提前进行部分混合。目前烧结烟气温度在150℃左右，补燃器补燃升温能力：将烧结烟气温度提升至340℃左右。燃料采用高炉煤气+转炉煤气，高炉煤气作为主要使用燃料，耗量：45000m3/h（单台）。转炉煤气作为点火及稳燃措施，起到“值班火焰”作用，转炉煤气使用量相对较少，耗量：12200m3/h（单台）。煤气补燃器：2台高炉煤气耗量：45000m3/h/单台×2台=90000m3/h焦炉煤气耗量：6100m3/h/单台×2台=12200m3/h二、SCR脱硝装置的主要技术特点SCR工艺主要利用氨对NOX的还原功能，在催化剂的作用下将NOX（主要是NO）还原为对大气没有影响的N2和水。SCR系统NOX脱除效率高达80%以上，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。目前南钢220m2烧结机NOX的排放浓度在230~320mg/Nm3左右，NOX的排放浓度设计指标：≤100mg/Nm3。本项目烟气治理脱硝采用的还原剂原料采用氨水，催化剂选择蜂窝式催化剂。氨水经由氨水槽车运送到生产现场，利用卸氨泵输入氨水储罐内，再用氨水输送泵将氨水输送到氨水雾化喷嘴，通过压缩空气雾化后喷入烟道，氨气与烟道气经静态混合器混合均匀，送达脱硝反应器。三、余热锅炉的主要技术特点本实施例中新建余热锅炉2台，余热锅炉采用双压自然循环锅炉，梯次利用烟气余热，提高余热锅炉效率，充分回收烧结烟气热能。根据烟气参数，余热锅炉参数如下（单台）：入口烟气量：610000Nm3/h入口烟气温度：345℃出口烟气量：610000Nm3/h出口烟气温度：130℃主蒸汽压力：1.6MPa(g)主蒸汽产量：42t/h主蒸汽温度：320℃低压蒸汽压力：0.4MPa(g)低压蒸汽产量：7t/h低压蒸汽温度：180℃给水温度：104℃余热锅炉阻力：1000Pa布置方式：露天锅炉余热利用效率不小于83%，并在负荷30-110％工况下能长期稳定运行。锅炉的主要部件（汽包、集箱等）设计使用寿命大于30年。余热锅炉的受热面及炉墙应在锅炉缺水、或蒸汽不流动的情况下，继续通过高温热烟气5分钟以上不损坏；锅炉采用全自然循环蒸发系统；锅炉采用立式布置，钢结构支撑，锅炉为负压运行，各段烟气通道系统均能承受烧结环冷机排气温度变化带来的冲击。余热锅炉炉墙密封应作7000Pa风压试验检查无明显漏风；锅炉采取有效的膨胀设计、防磨设计。锅炉选取合理的烟气流速；优化烟道截面形状，使得炉内热力均匀、热偏差小，减少受热面冲刷磨损，保证锅炉完全，对改善炉内传热性能，提高工作可靠性，减少烟气阻力都有利；锅炉烟气入口前排管束加装防磨罩。锅炉人孔门设置应有利于检修运行。锅炉顶部布置有防雨棚。锅筒为横置式，筒体和封头材料均为20g。锅筒上设有安全阀、压力表、放空阀管座，还设有主汽、副汽、水位表、给水、加药、连续排污、紧急放水、省煤器再循环管接头，在主汽管接头内设有蒸汽取样器。锅筒内部装置设有一次分离元件水下孔板、二次分离元件百叶窗和匀汽孔板汽水分离装置。汽包液位设置差压式水位变送器、就地水位计及远程摄像传输装置。就地水位计采用一套为玻璃云母片双色就地水位计、一套为玻璃管就地水位计和一套电接点水位计。过热器由进口集箱、出口集箱、喷水减温器和高低温过热器管束组成。集箱由钢管制成，材料为20g；管束由20g管子加焊环向绕翅片制成。绕翅片材料为20g。锅炉蒸发管束为螺旋鳍片管受热面管组，集箱和受热面管材料均为20g。管束水平错列布置。在底部连接集箱上还设有定期排污管接头。省煤器型式为螺旋鳍片管受热面管组。受热面管材料为20g，管束水平错列布置，省煤器下集箱设有放水管接头，省煤器入口设有给水和再循环管接头。锅炉护板采用轻型片式结构，由内外护板、保温钉、保温材料、加强筋组装而成，并与锅炉梁和柱构成一体。操作地点均布置平台、扶梯和防护栏杆、挡脚板等设施，为了防滑，步梯和平台由栅架制成，能够保证操作人员顺利通向需要经常操作和检查的地方。过热器、锅炉本体、省煤器通过辅助系统及锅炉范围内管道、阀门、仪表分别构成本余热锅炉的中压系统和低压系统流程，确保锅炉安全运行。烟气热能通过余热锅炉产生蒸汽，并入环冷机余热发电系统进行发电。四、喷淋塔的主要技术特点由SO2吸收系统、脱硫制浆系统、石膏脱水系统、浆液排空系统、工艺水系统、压缩空气系统、废水系统等分系统组成。SO2吸收系统为逆流式喷淋空塔（两机一塔），与现有脱硫系统互为备用，新建喷淋塔采用烟塔合一的设计。喷淋塔内衬玻璃鳞片衬里，烟气入口的干湿交界处采用金属贴衬防腐。喷淋塔入口烟道对烟气进行预喷淋冷却处理，保证喷淋塔入口烟气温度稳定和塔内设备的安全性。喷淋塔上部为喷淋层和除雾器两部分，底部为循环浆池。本系统主要是由喷淋塔、循环浆液泵、喷淋层、除雾单元、氧化风机等设施、设备组成。在喷淋塔内，循环浆液雾滴与烟气逆流接触，捕集烟气中的SO2、NOx、SO3、HF、HCl、粉尘等有害物，浆液中的碳酸钙与反应，生成亚硫酸钙，氧化并结晶生成CaSO4·2H2O晶体。脱硫并除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后进入新建烟囱排放。在脱硫系统出现事故停机需要检修时，喷淋塔内的吸收浆液由排浆泵排出存入事故浆罐中，以便对脱硫塔进行维修。喷淋塔直段部分直径12m。配置3层喷淋层，对3台循环泵。喷淋塔的主要功能是利用石灰石浆液吸收烟气中的二氧化硫。原烟气通过喷淋塔浆池上方的进口烟道进入喷淋塔，原烟气与各层喷嘴喷出的循环浆液进行充分接触。每层喷淋层配置多个喷嘴，以达到要求的雾化效果和足够的喷淋覆盖率，保证了气液的有效接触以及均匀的烟气流场分布。喷淋塔浆池的设计考虑了足够的停留时间以保证石灰石的最佳利用率、CaSO4·2H2O的沉淀及结晶。喷淋层上部装有管式+屋脊组合除雾器，保证除雾器顶部液滴含量不超过75mg/Nm3。除雾器要经常冲洗以保持表面清洁，以降低气侧压力损失。冲洗喷嘴用来冲洗一级除雾器的顶部和底部以及二级除雾器的底部。二级除雾器的顶部不需要冲洗。冲洗周期的频率可以根据需要进行调整，并根据系统的用水量进行控制。喷淋塔浆池中浆液的pH值由加入的石灰石浆液量控制，而加入的浆液量的大小取决于烧结负荷、SO2含量以及实际浆液的pH值。补充石灰石浆液加入喷淋塔浆池与石膏浆液混合。喷淋塔浆池中的混合浆液由浆液循环泵通过喷淋管组送至喷嘴，形成非常细小的液滴喷入塔内。浆液循环系统包括浆液循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴。再循环系统的设计要求是使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收浆液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现总脱硫效率，且在喷淋塔的内表面不产生结垢。喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖喷淋塔的横截面。一个喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。采用单元制设计，每个喷淋层配一台与喷淋层管道系统相连接的再循环泵，从而达到喷淋塔内要求的吸收浆液覆盖率。喷淋塔配三台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据烧结负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定，以达到要求的吸收效率。由于能根据烧结负荷选择最经济的泵运行模式，浆液循环系统在低负荷下能节省能耗。除雾器采用管式除雾器和二级屋脊式除雾器相组合，更利于去除烟气中的粉尘和水汽，避免产生“石膏雨”的产生。在喷淋塔上部最后一层喷淋层与烟气出口之间设三级除雾器以除去净烟气中夹带的液滴和雾滴，其中屋脊式除雾器采用两级。每个除雾器都配有带有喷嘴的冲洗管，冲洗管采用PP材质。系统设置独立的除雾器冲洗水泵（一用一备）。除雾器的运行时根据给定或可变化的程序，既可进行自动冲洗,又可进行人工冲洗。除雾器能承受高速水流冲刷，特别是人工冲洗造成的高速水流冲刷。冲洗管考虑防倒流设计。所有除雾器组件、冲洗母管和冲洗喷嘴要易于靠近进行检修和维护。设计的除雾器支撑梁可作为维修通道。每层除雾器层都要设置人孔门，人员能进入检查、检修、冲洗。管式除雾器工作原理：管式除雾器的结构主要如下，主要作用是平衡均布经过喷淋层烟气，使烟气能均匀的进入屋脊除雾器，提高除雾效果，减少屋脊除雾器的堵塞概率。管式除雾器对直径大于400-500μm的雾滴去除效果显著，起到预处理的作用；阻止大部分携带石膏固体的浆液直接进入除雾器，能有效地减少屋脊除雾器堵塞的风险；由于塔内的烟气流场存在很大的不均匀性，增加管式除雾器，能均布烟气流场，起到烟气整流的作用；由于管式除雾器把大部分的石膏浆液雾滴进行拦截，进入屋脊除雾器的量大幅下降，可以减少除雾器冲洗水的量，通常可以减少50%左右。屋脊式除雾器工作原理：当含有雾滴的烟气流经除雾器通道时，雾滴的撞击作用、惯性作用、转向离心力及其与波形板的摩擦作用、吸附作用使得雾滴被捕集，除雾器波形板的多折向结构增加了雾滴被捕集的机会，从而大大提高了除雾效率。除雾器及辅助系统由多折向波形板、卡具、支撑梁、压板以及冲洗喷嘴、冲洗管道、管道支撑、管卡等部件组成。由于喷淋塔结构型式不同，原脱硫系统液位在5米左右，而备用系统喷淋塔设计最高液位在7米，原氧化风机出口压头偏小，需重新增加两台氧化风机，布置于新建综合楼内。现有2×220m2烧结脱硫系统所需钙硫比与新建备用喷淋塔一致，而烧结烟气和入口烟气量一致，所需要的脱硫剂（石灰石）量不变。而原有制浆系统运行过程中满足脱硫要求量，核算石灰石泵的扬程满足设计要求，故只需在石灰石供浆泵出口管路增加一支管路去备用喷淋塔脱硫系统中即可。脱硫制浆系统（公用）现有2×220m2烧结脱硫系统所需钙硫比与新建备用喷淋塔一致，而烧结烟气和入口烟气量一致，所需要的脱硫剂（石灰石）量不变。而原有制浆系统运行过程中满足脱硫要求量，核算石灰石泵的扬程满足设计要求，故只需在石灰石供浆泵出口管路增加一支管路去备用喷淋塔脱硫系统中即可。石膏脱水系统（公用）与现有脱硫系统公用。原真空皮带机出力6.1t/h，而计算石膏产量在3.75t/h。原脱水系统满足新建喷淋塔需求。利用原石膏旋流器，增加两台石膏泵流量与原脱硫石膏泵泵流量一致，并在石膏旋流器入口处增加管道阀门便于切换使用。新增石膏泵用于将备用喷淋塔浆液脱石膏或输送至事故浆液箱便于系统检修。为保证喷淋塔石膏浆液脱水后的水量平衡，利用原回收水泵输送至喷淋塔，核算原回收水泵流量和扬程，满足设计要求，只需在回收水泵出口增加一支管路接至新系统。浆液排空系统（公用）由于新建备用喷淋塔与原脱硫塔相距较远，原排空浆液如通过地沟进入原系统容易地沟堵塞等一系列问题，为解决该问题，新增加地坑和地坑泵一套，将喷淋塔排空浆液输送至原脱硫事故浆液箱或系统回用。核算原事故泵扬程和流量满足设计要求，只需在事故泵出口增加一路管路至喷淋塔系统中。工艺水系统（公用）与现有脱硫系统公用。原工艺水箱容积90m3满足工艺水和除雾器冲洗水量要求，可以利旧。核算工艺水泵流量扬程满足新喷淋塔要求，只需在磨机处工艺水管就近接至新系统。而备用喷淋塔除雾器单位时间冲洗流量比原脱硫系统有所增加，除雾器水泵流量增加，需新增除雾器冲洗水泵。压缩空气系统（公用）新建备用喷淋塔区域CEMS和除雾器冲洗气动阀门需要用到压缩空气。新系统压缩空气用量在2m3/min左右，核算原系统用量，可以满足要求，仅需在粉仓处就近接至新备用脱硫系统。废水系统系统设置一套简易废水处理系统用于处理系统排污水（主要去除悬浮物、重金属等），处理澄清后的废水接至高炉冲渣池回用。工艺流程说明石灰有机硫聚合铝助凝剂盐酸↓ ↓ ↓↓ ↓脱硫废水→中和箱→沉降箱→絮凝箱→澄清池→出水箱→排至冲渣池 ↓污泥脱水外运工艺原理脱硫废水中的杂质除了大量的Cl-、Mg2+之外，还包括：氟化物、亚硝酸盐等；重金属离子，如：镉、汞离子等；不可溶的硫酸钙及细尘等。废水处理的物理化学过程是依据如下基本反应进行的：1）采用氢氧化钙/石灰乳Ca(OH)2进行碱化处理系统的废水由废水提升泵加入到三连箱的第一反应池中，废水与加入石灰乳进行碱化处理时，水中的（H+）按如下反应得到中和：H++OH-→H2O超过此值的OH-离子数量决定了基本范围内的废水pH值。由于各种金属离子以不同的pH值沉淀出来，因此，这一步是各氢氧化物形成的决定步骤。研究表明，对存在于脱硫废水中的大多数重金属的沉淀来说，pH值在9.0-9.5之间较合适。二价和三价的重金属离子（Me）通过形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来，如下所示：Me2++2OH-→Me(OH)2↓Me3++3OH-→Me(OH)3↓同时，石灰乳浆液中的Ca2+还能与废水中的F-反应，生成难溶的CaF2，与As3+络合生成Ca(AsO3)2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，与后续加入的有机硫化物（TMT-15）反应。2）采用有机硫化物沉淀重金属三联箱的第一反应池中已经碱化的废水自留到三联箱的第二反应池中，Pb2+、Hg2+与加入有机硫化物（TMT15）反应形成沉淀，有机硫化物（TMT15）的量根据被处理废水量按比例加入，有机硫化物首先与镉和汞形成微溶化合物，以固体形式沉淀出来，此两种沉淀物溶解度都很小。3）固体沉淀物的絮凝三联箱的第二反应池中的废水自留到三联箱的第三反应池中，经前两步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，需要加入一定量的聚合铝，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，在废水反应池的出口加入PAM（聚丙烯酰胺），来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。4）澄清分离和压滤在三联箱反应后，废水已经形成较大的絮状颗粒，自留到澄清池进行澄清，澄清池底部装置刮泥机，污泥由污泥泵输送至压滤机压泥处理，进行固液分离。清水则溢流到出水箱，在出水箱设置PH计，PH值由盐进行调节。除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。当前第1页1 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