一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排SOx和NOx方法与流程

本发明涉及铁矿烧结技术领域，尤其涉及一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法。

背景技术：

我国钢铁生产以高炉-转炉长流程为主，烧结矿约占高炉炉料的70％～75％，烧结工序so2排放和nox排放约占钢铁流程的60％和50％，是主要的大气污染源。目前烧结烟气脱硫在技术上已经成熟，方法也有多种，国内建成投运烧结脱硫设施约有1300台套。而在烧结烟气脱硝的建设方面进展不大，我国有报道的烧结脱硝装置不到10台，其中公认脱除效果比较好的有活性炭法，活性炭技术能够同时脱除sox、nox以及二噁英和其他有害挥发物，但该工艺的投资大、运行成本高，难以普及。其他在电力行业成熟应用的scr法，sncr法脱硝技术由于烧结尾气的温度低而无法实现，如果将尾气加热到催化反应所需温度消耗的能量巨大，也会造成运行成本高。

在烧结过程余热利用方面，一方面烧结工序能耗仅次于高炉炼铁，约占钢铁企业总能耗的11％，另一方面烧结工序的余热利用比例非常低，只有6％，每吨烧结矿约有0.9gj的热能没有利用。在利用方式上主要有利用烧结矿余热进行热风烧结、点火助燃、预热烧结矿和余热发电。降低烧结漏风率，提高烧结矿显热利用效率，利用烧结矿本身具有的显热作为加热烧结脱硫尾气至选择性催化还原脱硝(scr)反应所需温度热源，从能量来源的角度有足够的保证。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法，用以解决现有技术中烧结矿显热利用率低、烟气净化成本较高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法，铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法包括：低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气自换热工艺、活性焦二级脱硝装置处理高nox烟气工艺、活性焦一级脱硫装置处理高sox烟气工艺、活性焦再生工艺。

铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的设备包括：烧结机、烧结风箱、脱硝段烟道、脱硫段烟道、脱硝除尘器、脱硫除尘器、脱硝引风机、脱硫引风机、换热器、活性焦一级脱硫装置、活性焦二级脱硝装置、活性焦再生装置、排放前除尘装置、烟囱；

从烧结机的入口至出口依次排列有至少10个烧结风箱，由烧结机入口开始，依次为：脱硝段烟道、脱硫段烟道；脱硝段烟道包括数量为总数量60％的烧结风箱；脱硫段烟道包括余下的烧结风箱；

脱硝段烟道依次通过脱硝除尘器、脱硝引风机，连接到换热器的一条换热回路；

脱硫段烟道依次通过脱硫除尘器、脱硫引风机，连接到换热器的另一条换热回路；

换热器中，与脱硝段烟道连接的换热回路与活性焦二级脱硝装置连接，活性焦二级脱硝装置依次与排放前除尘装置、烟囱连接；

换热器中，与脱硫段烟道连接的换热回路与活性焦一级脱硫装置连接，活性焦一级脱硫装置依次与排放前除尘装置、烟囱连接；

活性焦二级脱硝装置中使用过的活性焦进入活性焦一级脱硫装置；活性焦一级脱硫装置中使用过的活性焦进入活性焦再生装置；活性焦再生装置中再生后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置，并形成活性焦的循环使用。

低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气自换热工艺具体为：

低温高nox低sox烟气通过脱硝除尘器进行除尘，除尘后的烟气通过脱硝引风机进入换热器的一条换热回路中；

高温高sox低nox烟气通过脱硫除尘器进行除尘，除尘后的烟气通过脱硫引风机进入换热器的另一条换热回路；

在换热器中低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气进行换热，至二者的温度均为120-160℃。

低温高nox低sox烟气满足：温度70-100℃，sox浓度50-150mg/m³，nox浓度100-300mg/m³；

高温高sox低nox烟气满足：温度约200-400℃，sox浓度300-1500mg/m³，nox浓度20-100mg/m³。

活性焦二级脱硝装置处理高nox烟气工艺具体为：

换热后的高nox低sox烟气通入活性焦二级脱硝装置，烟气进入脱硝装置前喷洒氨水或通入氨气，烟气与氨靠烟气自身热量及活性焦进行脱硝；

脱硝后的烟气通过排放前除尘装置除尘后经烟囱排放，脱硝后的活性焦进入活性焦一级脱硫装置。

通入氨气或喷洒氨水后，氨与烟气中的nox的分子个数比为1:1至1.5:1。

活性焦一级脱硫装置处理高sox烟气工艺具体为：

换热后的高sox低nox烟气通入活性焦一级脱硫装置，烟气通过活性焦进行脱硫；

脱硫后的烟气通过排放前除尘装置除尘后经烟囱排放，脱硫后的活性焦进入活性焦再生装置。

活性焦再生工艺具体为：

将经过脱硫的活性焦加热至400℃，使活性焦解析；解析后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置，形成活性焦的循环利用；解析后得到的高浓度so2用于生产硫酸或硫酸钙。

一种实现该铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法的铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox的设备系统，该设备系统包括：烧结机、烧结风箱、脱硝段烟道、脱硫段烟道、脱硝除尘器、脱硫除尘器、脱硝引风机、脱硫引风机、换热器、活性焦一级脱硫装置、活性焦二级脱硝装置、活性焦再生装置、排放前除尘装置、烟囱；

从烧结机的入口至出口依次排列有至少10个烧结风箱，由烧结机入口开始，依次为：脱硝段烟道、脱硫段烟道；脱硝段烟道包括数量为总数量60％的烧结风箱；脱硫段烟道包括余下的烧结风箱；

低温高nox低sox烟气通过脱硝除尘器进行除尘，除尘后的烟气通过脱硝引风机进入换热器的一条换热回路中；

高温高sox低nox烟气通过脱硫除尘器进行除尘，除尘后的烟气通过脱硫引风机进入换热器的另一条换热回路；

换热器中，与脱硝段烟道连接的换热回路与活性焦二级脱硝装置连接，活性焦二级脱硝装置依次与排放前除尘装置、烟囱连接；

换热器中，与脱硫段烟道连接的换热回路与活性焦一级脱硫装置连接，活性焦一级脱硫装置依次与排放前除尘装置、烟囱连接；

活性焦二级脱硝装置中使用过的活性焦进入活性焦一级脱硫装置；活性焦一级脱硫装置中使用过的活性焦进入活性焦再生装置；活性焦再生装置中再生后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置，并形成活性焦的循环使用。

换热器采用板式换热器或管式换热器。

本发明有益效果如下：

1、本发明充分利用了烧结矿的显热资源，大幅度降低运行成本实现经济脱硝的目的；

2、工艺方法适用性强，可针对不同的烧结机设备配置，既可以用于已建成烧结脱硫企业也可在新建企业同时建设脱硫脱硝装置；既适用于环冷机和带式冷却机的烧结矿冷却方式，也适用于新型竖罐式烧结矿冷却方式；

3、本发明在脱硝后尾气余热资源充分利用，脱硝后尾气可接入已有的烟气余热锅炉系统，也可用于烧结机自身进行热风烧结、点火助燃或预热烧结矿。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法的设备工艺流程图；

图2为一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的板式换热器的主视图；

图3为一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的板式换热器的俯视图；

图4为一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的管式换热器的主视图；

图5为一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的管式换热器的左视图；

图中：1-烧结机、2-烧结风箱、3-脱硝段烟道、4-脱硫段烟道、5-1-脱硝除尘器、5-2-脱硫除尘器、6-1-脱硝引风机、6-2脱硫引风机、7-换热器、8-活性焦一级脱硫装置、9-活性焦二级脱硝装置、10-活性焦再生装置、11-烟囱、12-排放前除尘装置。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

如图1所示，图中箭头方向为烧结台车运行方向。一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法，铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法包括：低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气自换热工艺、活性焦二级脱硝装置9处理高nox烟气工艺、活性焦一级脱硫装置8处理高sox烟气工艺、活性焦再生工艺。

铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法使用的设备包括：烧结机1、烧结风箱2、脱硝段烟道3、脱硫段烟道4、脱硝除尘器5-1、脱硫除尘器5-2、脱硝引风机6-1、脱硫引风机6-2、换热器7、活性焦一级脱硫装置8、活性焦二级脱硝装置9、活性焦再生装置10、排放前除尘装置12、烟囱11；

从烧结机1的入口至出口依次排列有至少10个烧结风箱2，由烧结机1入口开始，依次为：脱硝段烟道3、脱硫段烟道4；脱硝段烟道3包括数量为总数量60％的烧结风箱2；脱硫段烟道4包括余下的烧结风箱2；

脱硝段烟道3依次通过脱硝除尘器5-1、脱硝引风机6-1，连接到换热器7的一条换热回路；

脱硫段烟道4依次通过脱硫除尘器5-2、脱硫引风机6-2，连接到换热器7的另一条换热回路；

换热器7中，与脱硝段烟道3连接的换热回路与活性焦二级脱硝装置9连接，活性焦二级脱硝装置9依次与排放前除尘装置12、烟囱11连接；

换热器7中，与脱硫段烟道4连接的换热回路与活性焦一级脱硫装置8连接，活性焦一级脱硫装置8依次与排放前除尘装置12、烟囱11连接；

活性焦二级脱硝装置9中使用过的活性焦进入活性焦一级脱硫装置8；活性焦一级脱硫装置8中使用过的活性焦进入活性焦再生装置10；活性焦再生装置10中再生后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置9，并形成活性焦的循环使用。

低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气自换热工艺具体为：

低温高nox低sox烟气通过脱硝除尘器5-1进行除尘，除尘后的烟气通过脱硝引风机6-1进入换热器7的一条换热回路中；

高温高sox低nox烟气通过脱硫除尘器5-2进行除尘，除尘后的烟气通过脱硫引风机6-2进入换热器7的另一条换热回路；

在换热器7中低温高nox低sox烟气与高温高sox低nox烟气进行换热，至二者的温度均为120-160℃，低温高nox低sox段烟气温度升至120-160℃，高温高sox低nox段烟气温度降至120-160℃，此时温度为活性焦最佳脱硫脱硝温度。

低温高nox低sox烟气满足：温度70-100℃，sox浓度50-150mg/m³，nox浓度100-300mg/m³；

高温高sox低nox烟气满足：温度约200-400℃，sox浓度300-1500mg/m³，nox浓度20-100mg/m³。

活性焦二级脱硝装置9处理高nox烟气工艺具体为：

换热后的高nox低sox烟气通入活性焦二级脱硝装置9，烟气进入脱硝装置前喷洒氨水或通入氨气，烟气与氨靠烟气自身热量及活性焦进行脱硝；

脱硝后的烟气通过排放前除尘装置12除尘后经烟囱11排放，脱硝后的活性焦进入活性焦一级脱硫装置8。

通入氨气或喷洒氨水后，氨与烟气中的nox的分子个数比为1:1至1.5:1，此时为nh3最佳脱硝用量，成本低。连续运行48h，脱硝效率大于80％。

活性焦一级脱硫装置8处理高sox烟气工艺具体为：

换热后的高sox低nox烟气通入活性焦一级脱硫装置8，烟气通过活性焦进行脱硫，脱硝后的活性焦，仍具有较好的脱硫效果，连续使用48h，脱硫效率大于90％；

脱硫后的烟气通过排放前除尘装置12除尘后经烟囱11排放，脱硫后的活性焦进入活性焦再生装置10。

活性焦再生工艺具体为：

将经过脱硫的活性焦加热至400℃，使活性焦解析；解析后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置9，形成活性焦的循环利用；解析后得到的高浓度so2用于生产硫酸或硫酸钙。

一种实现该铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法的铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox的设备系统，该设备系统包括：烧结机1、烧结风箱2、脱硝段烟道3、脱硫段烟道4、脱硝除尘器5-1、脱硫除尘器5-2、脱硝引风机6-1、脱硫引风机6-2、换热器7、活性焦一级脱硫装置8、活性焦二级脱硝装置9、活性焦再生装置10、排放前除尘装置12、烟囱11；

从烧结机1的入口至出口依次排列有至少10个烧结风箱2，由烧结机1入口开始，依次为：脱硝段烟道3、脱硫段烟道4；脱硝段烟道3包括数量为总数量60％的烧结风箱2；脱硫段烟道4包括余下的烧结风箱2；

脱硝段烟道3依次通过脱硝除尘器5-1、脱硝引风机6-1，连接到换热器7的一条换热回路；

脱硫段烟道4依次通过脱硫除尘器5-2、脱硫引风机6-2，连接到换热器7的另一条换热回路；

换热器7中，与脱硝段烟道3连接的换热回路与活性焦二级脱硝装置9连接，活性焦二级脱硝装置9依次与排放前除尘装置12、烟囱11连接；

换热器7中，与脱硫段烟道4连接的换热回路与活性焦一级脱硫装置8连接，活性焦一级脱硫装置8依次与排放前除尘装置12、烟囱11连接；

活性焦二级脱硝装置9中使用过的活性焦进入活性焦一级脱硫装置8；活性焦一级脱硫装置8中使用过的活性焦进入活性焦再生装置10；活性焦再生装置10中再生后的活性焦进入活性焦二级脱硝装置9，并形成活性焦的循环使用。

如图2至图5所示，换热器7采用板式换热器或管式换热器。图2中，箭头方向为脱硫段烟道4对应的烟气的流动方向；图3中，箭头方向为脱硝段烟道3对应的烟气的流动方向；图4中，箭头方向为脱硫段烟道4对应的烟气的流动方向；图5中，箭头方向为脱硝段烟道3对应的烟气的流动方向。

实施例

以某钢210m²烧结机1为例，共27个风箱，其烟气浓度见表1。

表1烟气浓度表

将1-16号烧结风箱2烟气混合为脱硝段烟道3、17-27号烧结风箱2烟气混合为脱硫段烟道4，脱硝段烟道3烟气量17.7万nm³/h，温度78℃，so2浓度83mg/nm³，nox浓度183mg/nm³；脱硫段烟道4的烟气量14.9万nm³/h，温度260℃，so2浓度727mg/nm³，nox浓度25mg/nm³。

将脱硝段烟道3烟气与脱硫段烟道4烟气经板式换热器换热，换热后脱硝段烟道3温度为150℃，脱硫段烟道4烟气温度为160℃。

或将脱硝段烟道3烟气与脱硫段烟道4烟气经管式换热器换热，换热后脱硝段烟道3温度为155℃，脱硫段烟道4烟气温度为165℃。

将脱硝段烟道3烟气通入二级脱硝装置处理，烟气进入脱硝装置前同时喷洒氨水或氨气，nh3/no为1-1.5，此时为nh3最佳脱硝用量，成本低。连续运行48h，脱硝效率大于80％。

将脱硫段烟道4烟气通入一级脱硫装置处理，活性焦为二级脱硝后的活性焦，仍具有较好的脱硫效果，连续使用48h，脱硫效率大于90％。

综上所述，本发明实施例提供了一种铁矿烧结烟气分段富集自换热减排sox和nox方法，本发明的工艺方法充分回收烧结矿和烧结烟气余热，同时减少sox和nox排放，具有流程短，适用性强，投资、运行成本低等优点，具有很大的应用价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。