本实用新型涉及环境工程技术领域，特别是烟气处理技术领域，尤其涉及一种脱除烧结烟气中氮氧化物的系统。
背景技术：
烧结烟气主要来源于钢铁企业对于铁矿石的烧结，其排放物中的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、二噁英。现在有的烧结烟气治理工艺存在突出问题包括：1)单一脱硫工艺无法满足烟气排放的整个要求；2)联合脱硫脱硝工艺缺乏对二噁英及重金属污染物的治理；3)脱硫工艺后单独添加脱硝工艺、二噁英减排工艺或重金属污染物治理工艺都会造成投资与运营成本高等问题；4)设备运行过程中不同程度地存在易堵塞、腐蚀、成本高的问题；5) 没有较好的进行副产物的无害处理与综合利用、造成资源浪费。
铁矿石的烧结生产过程中，烧结配料中的部分含氮成分会转化成氮氧化物，同时由于烧结过程中燃烧带温度较高，也会使部分空气中的氮气被氧化成为氮氧化物，这两种氮氧化物构成了烧结烟气中氮氧化物的主要来源。一般情况下，烧结生产过程中的氮氧化物浓度基本在500㎎/Nm3以下，大部分烧结生产过程中氮氧化物浓度基本在200～400㎎/Nm3之间。根据环保部颁布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB 28662-2012发布稿)规定：2015年1月1 日之后，所有钢铁企业氮氧化物排放限值均为300㎎/Nm3(以NO2计)。2017 年5月，环保部最新发布了文件——关于发布《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等20项国家污染物排放标准改单的公告(征求意见稿)，意见稿中提出将烧结烟气的现有排放值300㎎/Nm3(以NO2计)修订为100㎎/Nm3 (以NO2计)，且对烧结明确了基准氧含量为16％。对钢铁行业来说，寻找适合烧结烟气的脱硝工艺是一项非常紧迫的任务。
针对目前烧结烟气脱硝治理领域来说，烧结烟气因烟气流量波动大、各风道温度差别大、含尘量高、含氧量高、含湿量大、粉尘中重金属含量大等特点，极大的增加了烧结烟气脱硝的难度。用于电厂锅炉烟气脱硝领域的选择性非催化还原工艺(SNCR)需要900～1100℃的温度区间，而烧结烟气自台车引出时，温度最高段也只有200～400℃，经过烧结机母烟道收集后的烟气排放温度一般在150℃左右，这决定了SNCR工艺难以应用于烧结烟气脱硝领域；用于电厂锅炉烟气脱硝领域的选择性催化还原工艺(SCR)需要320～400℃的温度区间，通过对烧结烟气升温，可以实现SCR工艺要求，但是SCR脱硝工艺用到的蜂窝式或平板式催化剂在烧结烟气条件下，催化剂的活性表面很容易被覆盖堵塞，并且烧结烟气中的碱金属会粘结在催化表面，且烟气中的重金属粉尘也会使催化剂中毒而失效，这也给SCR脱硝工艺在烧结烟气脱硝领域的应用提出了极大的考验。
烧结烟气的特点决定了目前脱常见的SCR、SNCR工艺难以用在烧结烟气脱硝领域，其中SNCR工艺是难以在烧结烟气排放过程中找到合适的温度区间； SCR工艺本身可以用于烧结烟气脱硝，但是因为烧结烟气中粉尘含量较高，并且粉尘中的重金属及碱金属含量较高，极易使得SCR脱硝催化剂中毒，因此这两种工艺技术难以在烧结烟气脱硝领域有所建树。
CN102188906A公开了一种不用氨脱硝剂的烧结烟气脱硝系统和方法，在催化剂的作用下，利用烟气成分中的CO将烟气中的NOX通过升温后还原而达到脱硝效果。但是由于CO的还原起活温度高、烟气中CO的浓度不稳定，这必然会造成脱硝效率的波动，这难以适应未来100㎎/Nm3(以NO2计，烧结基准氧16％)的排放标准。
CN104930533B公开了一种用于烧结烟气脱硝的烟气再加热装置，该发明是在脱硝系统入口烟道上设置烧嘴，然后通过循环烟气加热的方式，完成对脱硝系统入口烟气的加热，达到满足脱硝系统需要的温度要求。
CN107281932A公开了一种利用钢渣显热及有效成分进行烧结烟气脱硝的工艺方法，其主要原理是利用了钢渣的显热，将烧结烟气加热到脱硝系统需要的温度区间，然后采用氨类的脱硝剂完成烧结烟气脱硝过程。
上述几种发明的脱硝工艺都考虑到了烧结烟气需要再热的过程，对烧结烟气脱硝的技术进展提供了很好的技术路线，同时也印证了目前烧结烟气脱硝领域面临的难点和严峻形式。但是因为钢铁行业面临的环保形式和生产成本压力，如何选取一种成本低、效率高而且稳定的脱硝工艺，是烧结烟气脱硝领域亟待解决的难题。
技术实现要素：
因此，为解决上述缺陷，本实用新型涉及一种脱除烧结烟气中氮氧化物的系统，包括塔身、进口烟道和出口烟道；其中，塔身包括自下而上依次设置的积灰斗、第一催化剂层清灰装置、第一催化剂层、第二催化剂层、第二催化剂层吹灰器、第三催化剂层清灰装置和第三催化剂层；
所述积灰斗用于接收所述第一层催化剂层清灰装置从所述第一催化剂层表面剥落的烟气粉尘；
所述第二催化剂层吹灰器用于清理所述第二催化剂层表面沉积的粉尘；
所述第三催化剂层作为备用催化剂层；
其中，所述进口烟道设置于所述积灰斗的上部，与所述塔身的侧面相接触，所述进口烟道内部还包括脱硝剂均布装置和烟气整流装置，所述烟气整流装置安装于所述进口烟道与所述塔身的连接处。
进一步地，所述脱硝剂均布装置为气体分布器。
进一步地，所述第二层催化剂吹灰器为超声波吹灰器。
进一步地，所述脱硝剂均布装置与所述烟气整流装置之间还设置有进口在线检测设备连接孔，用于安装进口在线检测设备探头。
进一步地，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层能够实现在线更换。具体地，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层采用固定床催化剂，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层采用斜板布置，在所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层倾斜方向的最上端设置有催化剂装填口，在所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层倾斜方向的最下端设置有催化剂卸料口，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层中的催化剂颗粒能够通过所述催化剂卸料口，在重力作用下完全排出，以实现所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层的在线更换。
进一步地，所述第二催化剂层采用波纹板式或蜂窝式催化剂层。
进一步地，所述脱硝系统采用下进气、上出气的方式；或上进气、下出气的方式。
进一步地，当采用下进气、上出气的方式时，所述塔身底部设置有积灰斗，所述进口烟道与所述塔身连接处设置有所述烟气整流装置，所述脱硝剂均布装置设置于所述进口烟道内；
被处理烟气从所述进口烟道依次经过所述脱硝剂均布装置、所述烟气整流装置进入所述塔身；所述被处理烟气与脱硝剂充分混合后进入所述塔身，经过所述第一催化剂层、所述第二催化剂层以及所述第三催化剂层，最终从所述出口烟道排出。
本实用新型的有益效果在于：
1、由于本实用新型所述系统及方法采用气体类型的脱硝剂，这使得整个脱硝过程中脱硝剂的输送可以通过管道方式实现，方便系统的控制、节约脱硝剂的输送成本；
2、本实用新型的优选实施方式中，还通过在所述出口烟道内部设置在线检测装置探头来采集排出气体的参数，通过这些参数控制脱硝剂管道阀门的开度来调整脱硝剂的成份及浓度，保证脱硝系统的安全性，实现系统设计的最大脱硝率以及使排出气体满足国家的环保指标要求；
3、本实用新型的烧结烟气脱硝方法是一种采用焦炉煤气或天然气作为脱硝剂用于脱除烧结烟气中的NOX的新工艺，该工艺可以以较低的投资成本和运营成本，解决烧结烟气脱硝的难题，该发明提供的脱硝工艺改变了传统的选择性催化还原工艺(SCR工艺)或选择性非催化还原工艺(SNCR工艺)必须用到氨基脱硝剂的局面，从脱硝系统的实用性、安全性和经济性方面来讲，彻底解决了烧结烟气脱硝的难题，且以同样的处理烟气量计算，本实用新型的脱硝系统投资成本比传统的SCR脱硝工艺至少降低1/3，运行成本降低一半以上。且脱硝系统占地面积较小，可以在烧结烟气机头电除尘附近进行系统建设，且可以架空进行，不占用电除尘的检修区域；
4、本实用新型的脱硝系统创造性的提出利用焦炉煤气作为脱硝剂，且在脱硝塔内先通过催化氧化作用完成对烟气的升温，达到还原反应要求的温度区间，在此温度条件下，脱硝剂中部分没有被烟气中的氧催化氧化的脱硝剂成份具有极强的反应活性，在第二、三层催化剂表面，把烟气中的NOX强制还原成为无害的N2。
5、本实用新型提供的脱硝系统无需配套建设换热器，也无需配套烟气加热的补燃锅炉，这在烟气脱硝领域也属首创。该发明通过调整脱硝剂成份在烧结烟气中的浓度，控制脱硝塔内氧化反应的放热速率，实现对烧结烟气的升温，极大的减少了脱硝系统设备初期建设投资，也大大简化了脱硝系统的运行控制逻辑，最终实现了以非常简单的工艺流程和可靠的系统设备完成了钢铁行业烧结烟气的脱硝难题。
6、本实用新型提供的脱硝系统能够最大限度的发挥催化剂的催化性能，通过系统设计可以克服烧结烟气中的粉尘在催化剂表面的沉积，可以提升催化剂的使用寿命，且废旧催化剂可以回收处理后重复利用，该发明应用于烧结烟气脱硝领域具备广阔的市场前景，且在国内烧结烟气脱硝领域具有深远的影响。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。附图通过示例而非限制的方式概括地图解了本申请中讨论的各个实施例。这些附图不一定是按照比例绘制的。
图1为本实用新型的一种具体实施方式。
积灰斗-1、进口烟道-2、脱硝剂均布装置-3、烟气整流装置-4、第一催化剂层清灰装置-5、第一催化剂层-6、第二催化剂层-7、第二催化剂层吹灰器-8、第三催化剂层清灰装置-9、第三催化剂层-10、出口烟道-11。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
图1为本实用新型的一种优选实施方式，本实用新型所述的一种脱除烧结烟气中氮氧化物的脱硝系统，包括塔身、进口烟道2和出口烟道11，塔身包括自下而上依次设置的积灰斗1、第一催化剂层清灰装置5、第一催化剂层6、第二催化剂层7、第二催化剂层吹灰器8、第三催化剂层清灰装置9和第三催化剂层10；其中，所述积灰斗1用于接收所述第一催化剂层清灰装置5从所述第一催化剂层6表面剥落的烟气粉尘；所述第二催化剂层吹灰器8用于清理所述第二催化剂层7表面沉积的粉尘；所述第三催化剂层10作为备用催化剂层；其中，所述烟气整流装置设置在所述进口烟道2与所述塔身的连接处。
优选地，所述出口烟道11内设置有引风机，用于使所述塔身内形成负压，有助于气流从所述进口烟道2流动至所述出口烟道11。
优选地，所述第一催化剂层6和/或所述第三催化剂层10能够实现在线更换(图中未示出)。具体地，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层采用固定床催化剂，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层采用斜板布置，在所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层倾斜方向的最上端设置有催化剂装填口，在所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层倾斜方向的最下端设置有催化剂卸料口，所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层中的催化剂颗粒能够通过所述催化剂卸料口，在重力作用下完全排出，以实现所述第一催化剂层和/或所述第三催化剂层的在线更换。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。