一种烧结烟气脱硝系统的多级混风装置及方法与流程

【技术领域】

本发明涉及一种烧结烟气脱硝系统的多级混风装置及方法。

背景技术：

据统计，钢铁行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量在全部行业中分别排名第3、第3、第1。钢铁行业通过实施超低排放改造，能够合理配置资源，减轻环境负荷，控制环境污染。根据行业排放特征，提出烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10、35、50mg/m³。

在超低排放改造技术中，scr脱硝技术是目前使用最为广泛的脱硝技术。目前，scr脱硝技术已然成为燃煤电厂在全面实施大气污染物超低排放应用上最为广泛和成熟的烟气净化技术，scr脱硝技术具备脱硝效率高(可高达90％)、二次污染小、技术成熟可靠等优点。scr脱硝的技术优势已在火力发电行业得到了充分的验证。

温度是影响scr反应脱硝效率的重要因素，常规scr脱硝其最佳的反应温度区间为320℃至360℃。当scr反应温度低于催化剂的适用温度区间下限时，scr反应还原剂nh3与气氛中的so2和h2o在催化剂表面发生副反应，减少了nh3与nox的催化还原反应，同时副反应的生成产物(nh4)2so4和nh4hso4附着在催化剂表面，堵塞催化剂有效孔道，使催化剂失活加速。如果反应温度高于催化剂适用温度区间的上限，高温烧结作用下催化剂通道和微孔很容易发生变形，致使有效的反应孔道和面积大大减小，导致催化剂活性大幅降低。钢铁行业烧结烟气温度(<160℃)无法达到常规scr脱硝反应的温度，现有烧结烟气的常规加热方式是将热风炉生产的高温烟气(≥1000℃)通入scr反应器入口竖直烟道，实际运行过程中普遍存在温度偏差过大，scr反应器局部区域出现烟温过高或者低于脱硝反应设计温度的问题，导致脱硝效率的下降及氨逃逸的增加。另外，混风不均引起的局部高温，很容易超过一般耐高温材料的温度承受范围，导致结构强度不够甚至有烧穿的风险。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供种烧结烟气脱硝系统的多级混风装置及方法

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种烧结烟气脱硝系统的多级混风装置，包括：

掺风入口，所述掺风入口与掺风分配箱相连通；

掺风分配箱，所述掺风分配箱内设置有一级混风箱；

一级混风箱，所述一级混风箱设置在热风炉出口的下游；一级混风箱通过导流装置与二级混风箱相连通；

二级混风箱，所述二级混风箱的出口均匀排布有若干二级混风分配管道；

二级混风分配管道，所述二级混风分配管道的末端伸入烟道内，且二级混风分配管道位于烟道内的部分上设置若干二级混风喷嘴；

二级混风喷嘴，所述二级混风喷嘴的下游对应布置三级混合器。

本发明进一步的改进在于：

所述掺风入口的低温烧结烟气分两路进入掺风分配箱，所述掺风分配箱包括设置于一级混风箱两侧的掺风分配管道。

所述一级混风箱两侧的掺风分配管道尺寸大小相等，并两两间距相等，两侧交叉、均匀排布在掺风混风箱两侧的烟道截面上。

所述导流装置包括若干组导流板，每组导流板的引流角度根据二级混风分配管道的位置确定，使每组导流通道下的气流平均分配到每组二级混风分配管道中。

所述二级混风分配管道伸入烟道内的部分为渐缩结构，使进入每组二级混风喷嘴的流量相同。

所述三级混合器布置方式与喷嘴的排布方式相匹配。

一种烧结烟气脱硝系统的多级混风方法，包括以下步骤：

步骤1，掺风入口的低温烟气分两路进入两侧掺风分配箱，掺风分配箱经过流场结构设计，使从掺风混风箱进入掺风分配管道的气流流量相同；低温烟气经掺风分配管道与热风炉出口的高温烟气充分均匀混合，将热风炉出口的高温烟气进行初步的降温，使混合后的温度能够在一般常见耐高温材料允许的温度范围内；

步骤2，经混风降温后的热风炉高温烟气进入导流装置，导流装置的每组导流板的引流角度根据二级混风分配管道的位置确定后，烟气在每组导流通道下进行气流均分，经二级混风箱再次混合后进入混风分配管道；二级混风分配管道伸入烟道内的部分采用渐缩的型式，使进入的每组二级混风喷嘴的流量相同，二级混风喷嘴均匀排布在尾部烟道内，使混合烟气均匀进入烧结机尾部烟道；

步骤3，尾部烧结烟气经烟气入口进入烟道，与二级混风喷嘴出口气流经过三级混合器充分混合均匀，烧结烟气实现升温过程，最终使尾部烟道烧结烟气温度达到scr脱硝所需的温度区间，并使混合烟气温度在第一层催化剂入口截面均匀分布。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用一级初步级混合的方式，保证热风炉出口烟温在常用耐高温材料可承受的温度范围内，节约因烟道采用特种耐高温材料而产生的高额费用。本发明利用三级混合器局部涡流与整体旋流的混合效果，使烧结烟气温度分布在整个烟道截面更为均匀，提升脱硝效率，降低氨逃逸。本发明采用多级混合结构，逐级混合，保证混合后的烟道截面上的烟气温度偏差在±10℃内，满足scr脱硝反应器所需的温度偏差范围。本发明充分发挥钢铁行业热源充足的优势，利用热风炉高温烟气加热烧结烟气，使烧结烟气温度达到scr脱硝系统适宜的温度范围，进而实现脱硝系统超低排放的目的。最后，本发明方案合理，实现钢铁行业烧结烟气脱硝超低排放，无需额外增加调节阀门及一些复杂加热设备。

【附图说明】

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的正视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的右视结构示意图。

其中：1-掺风入口，2-掺风分配箱，3-掺风分配管道，4-热风炉出口，5-一级混风箱，6-导流装置，7-二级混风箱，8-二级混风分配管道，9-二级混风喷嘴，10-烟气入口，11-三级混合器，12-烟气出口。

【具体实施方式】

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1-3，本实施例给出一种烧结烟气脱硝系统的多级混风装置，包括掺风结构、一级混风结构、二级混风结构、三级混风结构；

掺风结构包括掺风入口1、掺风分配箱2和掺风分配管道3，掺风入口1的低温烟气分两路进入两侧掺风分配箱2；两侧的掺风分配管道3尺寸大小相等并两两间距相等，两侧交叉、均匀排布在掺风混风箱2的烟道截面上，保证掺风在进入整个热风炉出口烟道后气流均匀分布。

一级混风结构包括热风炉出口4和一级混风箱5，一级混风箱5布置在热风炉出口4下游位置，掺风分配管道3出口的掺风与热风炉出口4的烟气在一级混合箱5中进行充分混合。

二级混风结构包括导流装置6、二级混风箱7、二级混风分配管道8和二级混风喷嘴9。导流装置6均匀布置在二级混合箱7的入口，导流装置6的每组导流板的引流角度根据二级混风分配管道8的位置确定，最终保证每组导流通道下的气流平均分配到每组二级混风分配管道8；二级混风分配管道8均匀排布在二级混合箱7的出口；二级混风分配管道8伸入烟道内的部分采用渐缩的型式，保证进入每组二级混风喷嘴9的流量基本一致；二级混风喷嘴9均匀排布在尾部烟道内，二级混风喷嘴9的数量根据烟道尺寸设计确定。

三级混风结构包括烟气入口10、三级混合器11和烟气出口12，三级混合器11布置在二级混风喷嘴9下游，三级混合器11布置方式与喷嘴9的排布方式相匹配；三级混合器11形状与布置方式并不局限于图1所示，尾部烟气经烟气入口10进入烟道，与二级混风喷嘴9出口气流充分混合均匀，烟道温度截面分布均匀，烧结烟气实现升温过程，达到scr脱硝所需的温度区间。

本发明还公开了一种烧结烟气脱硝系统的多级混风方法，包括以下步骤：

步骤1，掺风入口1的低温烟气分两路进入两侧掺风分配箱2两侧，掺风分配箱2经过流场结构设计，保证从从掺风混风箱2进入掺风分配管道3的气流流量基本一致，低温烟气经掺风分配管道3与热风炉出口4的高温烟气充分均匀混合，将热风炉出口4的高温烟气进行初步的降温，保证混合后的温度能够在一般常见耐高温材料允许的温度范围内

步骤2，经混风降温后的热风炉高温烟气进入导流装置6，导流装置6的每组导流板的引流角度根据二级混风分配管道8的位置确定后，烟气在每组导流通道下进行气流均分，经二级混风箱7再次混合后进入混风分配管道8。二级混风分配管道8伸入烟道内的部分采用渐缩的型式，保证进入每组二级混风喷嘴9的流量基本一致，二级混风喷嘴9均匀排布在尾部烟道内，使混合烟气均匀进入烧结机尾部烟道。

步骤3，尾部烧结烟气经烟气入口10进入烟道，与二级混风喷嘴9出口气流经过三级混合器11充分混合均匀，烧结烟气实现升温过程，最终使尾部烟道烧结烟气温度达到scr脱硝所需的温度区间，并使混合烟气温度在第一层催化剂入口截面均匀分布。

本发明的原理：

本发明在烧结烟气尾部烟温较低情况下，先将热风炉出口高温烟气进行逐级混风降温，保证温度在一般耐高温材料的温度允许范围，再与烧结烟气进行混合，最终使烧结烟气温度升至scr脱硝所需的温度区间。具体的，本发明将热风炉出口高温烟气在经过一级、二级混风结构，进行初步的混风，并保证将烟温降到材料可承受温度范围，均匀注入烧结尾部烟道中，再经过烟道下游布置的三级混合器，经过局部扰流与整体旋流作用，使之与烧结烟气充分均匀混合。进而使烧结烟气温度稳定保持在scr脱硝催化剂适宜的温度区间。本发明通过布置烧结烟气脱硝系统的多级混风装置，在保证热风炉出口烟温在材料可承受的温度范围的基础上，以提高烧结烟气温度，使烧结烟气温度达到scr脱硝系统适宜的温度范围，同时使最终混合烟气温度在整个催化剂入口烟道截面均匀分布，进而实现脱硝系统超低排放的目的。

本发明的工作过程如下所示：

安装有所述烧结烟气脱硝系统的多级混风装置工作时，掺风入口1的低温烟气分两路进入两侧掺风分配箱2，掺风分配箱2经过流场结构设计，保证从从掺风混风箱2进入掺风分配管道3的气流量基本一致，低温烟气经掺风分配管道3与热风炉出口4的高温烟气充分均匀混合，并将热风炉出口4的高温烟气进行初步的降温，保证混合后的温度能够在一般常见耐高温材料允许的温度范围内，随后进入二级混风结构。

混风降温后的热风炉高温烟气进入导流装置6，导流装置6的每组导流板的引流角度根据二级混风分配管道8的位置确定后，烟气在每组导流通道下进行气流平均分配，经二级混风箱7再次混合后进入混风分配管道8。二级混风分配管道8伸入烟道内的部分采用渐缩的型式，保证进入每组二级混风喷嘴9的流量相同，二级混风喷嘴9均匀排布在尾部烟道内，使混合烟气均匀进入烧结机尾部烟道。

尾部烧结烟气经烟气入口10进入烟道，与二级混风喷嘴9出口气流经过三级混合器，经三级混合器的局部旋流与整体扰流的作用，充分混合，烧结烟气实现升温过程，最终使尾部烟道烧结烟气温度达到scr脱硝所需的温度区间，并使混合烟气温度在第一层催化剂入口截面均匀分布。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。