本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种烟气脱硝装置及其脱硝方法。
背景技术：
钢铁工业是我国工业的一个重要组成部分，在生产过程中产生了大量的大气污染物，钢铁厂中各种设备排放的nox总量在固定发生元中占第二位。烧结机是现代钢铁生产的最重要的工艺单元之一，烧结过程中nox排放量约占钢铁厂nox排放总量的48％，烧结烟气nox排放量约占nox总排放量10％。
随着我国环保要求的日益提高，针对钢铁企业，环境保护部和国家质量监督检验检疫总局颁布了国家强制标准《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(gb28662-2012)，对烧结烟气nox排放提出了严格要求。因此，烧结烟气的脱硝已成为钢铁企业环境治理的重中之重。钢铁产业发达的国家，如日本、美国和德国，已经采用脱硝设备来处理烧结烟气。
烧结是将铁矿粉、煤粉(无烟煤)和石灰、焦炉炉尘、轧钢皮、钢渣等按一定配比混匀，经烧结而成的有一定强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。烧结烟气具有以下特点：
1)由于漏风率高(40％-50％)和固体料循环率高，有相当一部分空气没有通过烧结料层，使烧结烟气量大大增加。
2)烟气温度随工艺操作状况的变化较大，烟气温度在100℃-185℃，瞬间最高达200℃。
3)烟气携带粉尘多；含湿量大。露点温度较高；烟气含氧量高，达14％-18％。
4)烟气含有腐蚀性气体。
目前，国外的烧结烟气脱硝技术主要有活性炭(焦)吸附法、循环流化床法、高能辐射—化学法、半干喷雾法和奥钢联的meros烟气净化技术等。选择性催化还原(scr)烟气脱硝技术成熟可靠，运行稳定，脱硝效率高，已经广泛地应用于燃煤锅炉烟气脱硝。由于烧结烟气与锅炉烟气存在较大差异，由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳定性，致使烟气流量大，成分复杂，温度较低且变化范围大，国内尚未有烧结烟气采用选择性催化还原(scr)脱硝的工艺。
选用选择性催化还原法(scr)脱硝技术处理烧结烟气需要解决以下四个方面：
1)烧结烟气温度低(＜200℃)，难以达到scr方法催化剂活性温度，烧结烟气很难直接采用scr技术。
2)烧结烟气不仅流量大，流量变化范围也大，nox浓度较低，当采用scr方法处理时，设计参数的选择一定要满足实际工况要求，同时又要充分考虑投资及运行成本。
3)烧结烟气携带粉尘多，且琢磨性较强。
4)scr装置布置位置，要充分考虑对前后系统的影响。
技术实现要素：
本发明的目的正是为了解决上述技术问题，而提出的一种烟气脱硝装置，其中scr反应器布置在烧结机静电除尘器后，从而减少粉尘对于催化剂的冲刷磨损，提高了催化剂的使用寿命，经过空气换热器对进入空气换热器未脱硝的烟气预热，提高了系统热效率，烟道加热器加热经过空气换热器换热后的烟气，加热量小，运行成本小，解决了烧结机静电除尘器运行波动对脱硝温度的影响，保证scr脱硝系统稳定运行。
本发明提供了一种烟气脱硝装置，主要包括烟尘引入装置、烟道、空气换热器、烟气混合管道、scr反应器、烟囱，所述烟道上设有进气管道和排气管道，进气管道和排气管道之间安装有空气换热器，所述空气换热器与烟道之间的进气管道和排气管道上分别设有进气阀门和排气阀门，所述进气管道与排气管道之间的烟道上设有旁路阀门，所述空气换热器上方的进气管道向上依次安装有烟道加热器和喷氨格栅，所述喷氨格栅上外接入静态混合器，所述静态混合器上安装的稀释风机送出的稀释风与通入静态混合器内的氨气混合，所述进气管道上的进口烟道与scr反应器的顶端相接，所述scr反应器下端与排气管道顶端相接，所述scr反应器内设有催化剂，所述scr反应器一侧设有声波清灰装置，所述烟道排出口处设有烟囱。
作为优选手段，所述烟尘引入装置包括烧结机静电除尘器和引风机，烟气通过烧结机静电除尘器除尘后经过引风机引入到烟道内。
作为进一步地优选手段，所述进口烟道前面的进气管道内设有导流板。
作为进一步地优选手段，所述进口烟道与scr反应器接口处设有整流格栅。
作为进一步地优选手段，所述催化剂分层设置，每层催化剂由多个网格孔状单体拼接布置而成。每一层催化剂旁均设有一个声波清灰装置。
作为进一步地优选手段，所述scr反应器内设有用于检测烟气温度的温度计。
作为进一步地优选手段，所述烟道加热器与喷氨格栅之间的进气管道上设有入口nox浓度检测仪，scr反应器与空气换热器之间的排气管道上设有出口nox浓度检测仪和出口氨逃逸检测仪。
一种烟气脱硝方法，具体步骤如下：
1)烟气静电除尘：将脱硝前烟气通入到烧结机静电除尘器内进行静电除尘，除尘后的烟气通过引风机引入到烟道内；
2)烟气换热和加热：烟道内的烟气通过进气阀门进入到空气换热器内进行升温换热，换热后的烟气进入到烟道加热器内加热，加热后的烟气在进气管道流动，经过喷氨格栅；
3)烟气与氨气混合：加热后的烟气与喷氨格栅喷出的混合氨气进行混合，烟气与混合氨气混合后经过导流板导流后在进口烟道中流动并经过整流格栅整流后流进scr反应器；
4)烟气中的nox与氨气反应：nox与氨气在scr反应器被催化剂催化反应生成n2和h2o；
5)烟气中nox检测及氨气流量控制：通过入口nox浓度检测仪和出口nox浓度检测仪对烟气中nox浓度进行检测，计算出烟气在scr反应器中脱硝率，同时，通过出口氨逃逸检测仪检测逃逸的氨气量，然后，通过plc控制系统调节喷入的氨气流量；
6)脱硝后烟气排出：在scr反应器中脱硝完成后的烟气依次通过出口烟道、空气预热器及出风门进入烟道，最终通过烟囱排出大气。
作为进一步地优选手段，所述空气换热器将脱硝完成后的烟气与脱硝前的烟气进行换热，将脱硝前的烟气温度换热到200℃-250℃，烟道加热器使用焦炉煤气、高炉煤气或者天燃气作为燃料，将烟气温度加热到催化剂适用温度范围250℃-300℃内。
作为进一步地优选手段，所述进口烟道内烟气以13m/s-15m/s的速度流动。
本发明有益效果：1、scr反应器布置在烧结机静电除尘器后，从而减少粉尘对于催化剂的冲刷磨损，提高了催化剂的使用寿命；粉尘含量的降低可以选择孔数较多的催化剂，减少了scr脱硝反应器的体积，从而降低了投资成本；
2、在烟道加热器内加热烧结的烟气从scr反应器反应后流出，经过空气换热器对进入空气换热器未脱硝的烟气预热，提高了系统热效率；同时预热后的未脱硝烟气在烟道加热器内进一步加热，使烧结得未脱硝烟气温度达到催化剂的活性温度范围内，保证了脱硝效率的稳定性；
3、烟道加热器利用钢铁厂焦炉煤气作为燃料，并且加热量可以根据脱硝效率及烧结烟气量的变化自动调节，提高系统热效率，降低运行成本，具有良好的经济性；
4、进口烟道内布置喷氨格栅，使烧结后未脱硝烟气与按一定比例混合的氨气均匀混合，且烟道内的导流板与整流装置使烟气均匀平稳地通过反应器催化剂层，从而保证了氨气的充分反应，降低氨气的消耗量，降低运行成本。
5、烟气流速慢，脱硝效率低，当烟速过高时，烟气会对进气管道和排气管道产生磨损，烟气以13m/s-15m/s的速度流动，能够减少对进气管道和排气管道的磨损，提高管道的寿命，避免管道产生振动，提高管道稳定性。
附图说明
图1是本发明提出的一种烟气脱硝装置的结构示意图。
图2是静态混合器结构示意图。
图3是催化剂单体结构示意图。
图4是催化剂每层模块箱体结构示意图。
图5是空气换热器原理示意图。
图中：1、scr反应器；2、进口烟道；2-1、氨气进口；2-2、静态混合器壳体；2-3、内部扰流片；3、烟道加热器；4、排气管道；5、空气换热器；6、催化剂；6-1、催化剂模块铁箱；6-2、催化剂单元；6-3、网格孔；7、静电除尘器；8、引风机；9、稀释风机；10、静态混合器；11、喷氨格栅；12、导流板；13、整流格栅；14、烟道；15、进气阀门；16、排气阀门，17、旁路阀门；18、烟囱；19、入口nox浓度检测仪；20、出口nox浓度检测仪；21、声波清灰器；22、氨逃逸检测仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
如图1-5，本发明提供了一种烟气脱硝装置，主要包括烟尘引入装置、烟道14、空气换热器5、烟气混合管道、scr反应器1、烟囱18，所述烟道14上设有进气管道和排气管道，进气管道和排气管道之间安装有空气换热器5，所述空气换热器5与烟道14之间的进气管道和排气管道上分别设有进气阀门15和排气阀门16，所述进气管道与排气管道之间的烟道14上设有旁路阀门17，所述空气换热器5上方的进气管道向上依次安装有烟道加热器3和喷氨格栅11，所述喷氨格栅11上外接入静态混合器10，所述静态混合器10上安装的稀释风机9送出的稀释风与通入静态混合器10内的氨气混合，所述进气管道上的进口烟道2与scr反应器1的顶端相接，所述scr反应器1下端与排气管道4顶端相接，所述scr反应器1内设有催化剂6，所述scr反应器1一侧设有声波清灰装置21，所述烟道14排出口处设有烟囱18。
空气换热器5、烟道加热器3为市场所售设备，空气换热器5为gcj型列管式空气换热器，烟道加热器3采用燃料燃烧对烟道内的烟气进行加热。
声波清灰装置21为声波发生器，产生的声波对scr反应器1内反应产生的灰尘进行声波震荡，减少scr反应器1内脱硝反应产生灰尘的积累现象出现。
静态混合器10采用还原剂混合计量喷射系统，将氨气与空气按一定比例混合后与脱硝前的烟气混合的还原剂计量喷射系统。静态混合器10包括氨气进口2-1、静态混合器壳体2-2和内部扰流片2-3，静态混合器10一端为空气入口，氨气进口2-1设置在靠近空气入口一端的静态混合器10上，空气从空气入口进入与氨气进口2-1通入的氨气混合经过内部扰流片2-3扰流，空气与氨气均匀混合后，并通过喷氨格栅11喷入到进气管道内。
烟道加热器3使用焦炉煤气作为燃料，通过稀释风机9向烟道加热器3内鼓入空气，使得焦炉煤气在烟道加热器3内充分燃烧。
如果scr反应器1出现故障，这时可以关闭进风阀门15和出风阀门16，同时打开旁路阀门17使得烟气通过烟囱18排入到大气中。
所述烟尘引入装置包括烧结机静电除尘器7和引风机8，烟气通过静电除尘器7除尘后经过引风机8引入到烟道14内。
所述进口烟道2前面的进气管道内设有导流板12。所述进口烟道2与scr反应器1接口处设有整流格栅13。注入的混合氨气与脱硝前烟气混合后，通过进气管道内导流板12以及scr反应器1顶端开口处整流格栅13，气流分布均匀，氨气与烟气混合均匀后进入scr反应器1。
所述催化剂6分层设置，每层催化剂6由多个网格孔6-3状单体拼接布置而成。混合后烟气按照烟气流动方向设置催化剂6，在催化剂6的作用下，氨气与烟气中的nox反应，绝大部分nox转化成n2和水。催化剂整体为活性材料，催化剂主要成分tio2、wo3、v2o5。
所述scr反应器1内设有用于检测烟气温度的温度计。随时测量scr反应器1内反应温度，及时控制烟道加热器3对烟气的加热温度。
所述烟道加热器3与喷氨格栅11之间的进气管道上设有入口nox浓度检测仪19，scr反应器1与空气换热器5之间的排气管道上设有出口nox浓度检测仪20和出口氨逃逸检测仪22。nox浓度检测仪分析方式采用非分散红外(ndir)，nox浓度检测仪采用连续检测方式检测。
实施例1
一种烟气脱硝方法，具体步骤如下：
1)烟气静电除尘：将脱硝前烟气通入到烧结机静电除尘器7内进行静电除尘，除尘后的烟气通过引风机8引入到烟道14内；
2)烟气换热和加热：烟道14内的烟气通过进气阀门15进入到空气换热器5内进行升温换热，换热后的烟气进入到烟道加热器3内加热，加热后的烟气在进气管道流动，经过喷氨格栅11；所述空气换热器5将脱硝完成后的烟气与脱硝前的烟气进行换热，将脱硝前的烟气温度换热到200℃左右，烟道加热器3使用焦炉煤气作为燃料，将烟气温度加热到催化剂6适用温度250℃。
3)烟气与氨气混合：加热后的烟气与喷氨格栅11喷出的混合氨气进行混合，烟气与混合氨气混合后经过导流板12导流后在进口烟道2中流动并经过整流格栅13整流后流进scr反应器1，所述进口烟道2内烟气以13m/s的速度流动。
4)烟气中的nox与氨气反应：nox与氨气在scr反应器1被催化剂催化反应生成n2和h2o；
5)烟气中nox检测及氨气流量控制：通过入口nox浓度检测仪19和出口nox浓度检测仪20对烟气中nox浓度进行检测，计算出烟气在scr反应器1中脱硝率，同时，通过出口氨逃逸检测仪22检测逃逸的氨气量，然后，通过plc控制系统调节喷入的氨气流量；
6)脱硝后烟气排出：在scr反应器1中脱硝完成后的烟气依次通过出口烟道4、空气预热器5及出风门16进入烟道14，最终通过烟囱18排出大气。
实施例2
一种烟气脱硝方法，具体步骤如下：
1)烟气静电除尘：将脱硝前烟气通入到烧结机静电除尘器7内进行静电除尘，除尘后的烟气通过引风机8引入到烟道14内；
2)烟气换热和加热：烟道14内的烟气通过进气阀门15进入到空气换热器5内进行升温换热，换热后的烟气进入到烟道加热器3内加热，加热后的烟气在进气管道流动，经过喷氨格栅11；所述空气换热器5将脱硝完成后的烟气与脱硝前的烟气进行换热，将脱硝前的烟气温度换热到250℃，烟道加热器3使用焦炉煤气作为燃料，将烟气温度加热到催化剂6适用温度范围300℃内。
3)烟气与氨气混合：加热后的烟气与喷氨格栅11喷出的混合氨气进行混合，烟气与混合氨气混合后经过导流板12导流后在进口烟道2中流动并经过整流格栅13整流后流进scr反应器1，所述进口烟道2内烟气以15m/s的速度流动。
4)烟气中的nox与氨气反应：nox与氨气在scr反应器1被催化剂催化反应生成n2和h2o；
5)烟气中nox检测及氨气流量控制：通过入口nox浓度检测仪19和出口nox浓度检测仪20对烟气中nox浓度进行检测，计算出烟气在scr反应器1中脱硝率，同时，通过出口氨逃逸检测仪22检测逃逸的氨气量，然后，通过plc控制系统调节喷入的氨气流量；
6)脱硝后烟气排出：在scr反应器1中脱硝完成后的烟气依次通过出口烟道4、空气预热器5及出风门16进入烟道14，最终通过烟囱18排出大气。
实施例3
一种烟气脱硝方法，具体步骤如下：
1)烟气静电除尘：将脱硝前烟气通入到烧结机静电除尘器7内进行静电除尘，除尘后的烟气通过引风机8引入到烟道14内；
2)烟气换热和加热：烟道14内的烟气通过进气阀门15进入到空气换热器5内进行升温换热，换热后的烟气进入到烟道加热器3内加热，加热后的烟气在进气管道流动，经过喷氨格栅11；所述空气换热器5将脱硝完成后的烟气与脱硝前的烟气进行换热，将脱硝前的烟气温度换热到225℃，烟道加热器3使用焦炉煤气作为燃料，将烟气温度加热到催化剂6适用温度范围275℃。
3)烟气与氨气混合：加热后的烟气与喷氨格栅11喷出的混合氨气进行混合，烟气与混合氨气混合后经过导流板12导流后在进口烟道2中流动并经过整流格栅13整流后流进scr反应器1，所述进口烟道2内烟气以14m/s的速度流动。
4)烟气中的nox与氨气反应：nox与氨气在scr反应器1被催化剂催化反应生成n2和h2o；
5)烟气中nox检测及氨气流量控制：通过入口nox浓度检测仪19和出口nox浓度检测仪20对烟气中nox浓度进行检测，计算出烟气在scr反应器1中脱硝率，同时，通过出口氨逃逸检测仪22检测逃逸的氨气量，然后，通过plc控制系统调节喷入的氨气流量；
6)脱硝后烟气排出在：在scr反应器1中脱硝完成后的烟气依次通过出口烟道4、空气预热器5及出风门16进入烟道14，最终通过烟囱18排出大气。
实施例4
在scr反应器1出现故障时，这时可以关闭进风阀门15和出风阀门16，同时打开旁路阀门17使得烟气通过烟囱18排入到大气中。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。