一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种烟气净化系统，具体涉及一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，属于矿料烧结技术领域。


背景技术：

2.目前活性炭烟气净化工艺应用已逐步成为钢铁烟气净化的主流工艺。针对目前环保系统要求的超低排放要求，需2级活性炭吸附塔串联对烟气净化，1级吸附塔主要是脱硫除尘，2 级吸附塔主要目的是脱硝抑尘。一般在2级吸附塔之前通入氨气促进脱硝。
3.氨气喷入烟气前，为了避开爆炸区间以及与烟气混合更加均匀，需要对氨气进行稀释。目前采取的方式是利用热空气与氨气混合至氨浓度≤5％后喷入脱硝前烟道。
4.现有技术中，如附图3，2级塔脱硝的需要向塔内喷入氨气。为保证氨气浓度在爆炸极限以下，氨气需稀释后才能喷入装置中。目前采用的是热空气来稀释空气，一般采用蒸汽或者电加热来加热空气作为稀释空气。于此同时，氨气喷入点为脱硝吸附塔的每个单元入口。导致每个吸附塔吸附单元的烟气量不相等。从而容易造成各吸附单元出现氨过量或氨不足的情况，以致于影响脱硝效果和生产环保不达标。
5.因此，如何提供一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，其能够在不增加系统中烟气量的情况下，对氨气进行稀释和预热。能够降低烟气量，减轻了系统处理烟气的负担，降低了预热稀释氨气过程中的能耗，延长系统使用寿命，降低了生产成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于，在不增加系统中烟气量的情况下，对氨气进行稀释和预热。能够降低烟气量，减轻了系统处理烟气的负担，降低了预热稀释氨气过程中的能耗，延长系统使用寿命，降低了生产成本。本实用新型提供一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，该烟气净化系统包括：吸附塔组、氨气稀释装置；原烟气管道与吸附塔组的烟气入口连通；吸附塔组的出气口与净化烟气输送管道连通；净化烟气输送管道分出稀释气体输送管道与氨气稀释装置的稀释风入口连通；氨气稀释装置的气体出口通过稀释氨气输送管道连通至吸附塔组的内部烟气管道的支路进风口。
7.根据本实用新型的实施方案，提供一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统：
8.一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，该烟气净化系统包括：吸附塔组、氨气稀释装置；原烟气管道与吸附塔组的烟气入口连通；吸附塔组的出气口与净化烟气输送管道连通；净化烟气输送管道分出稀释气体输送管道与氨气稀释装置的稀释风入口连通；氨气稀释装置的气体出口通过稀释氨气输送管道连通至吸附塔组的内部烟气管道的支路进风口。
9.作为优选，所述吸附塔组包括：第一吸附塔、第二吸附塔；第一吸附塔的烟气入口与原烟气管道连通；第一吸附塔的出气口通过内部烟气管道与第二吸附塔的烟气入口连
通；第二吸附塔的出气口与净化烟气输送管道连通。
10.作为优选，第一吸附塔和第二吸附塔中均设置有1个或多个吸附单元。
11.作为优选，所述吸附塔组包括：n个吸附塔，n≥3；n个吸附塔通过内部烟气管道依次连接；第一个吸附塔的烟气入口与原烟气管道连通；最后一个吸附塔的出气口与净化烟气输送管道连通。
12.作为优选，每个吸附塔中均设置有1个或多个吸附单元。
13.作为优选，该烟气净化系统包括：稀释风机；所述稀释风机设置在稀释气体输送管道上。
14.作为优选，所述氨气稀释装置的氨气入口与氨气管道连通。
15.作为优选，该烟气净化系统还包括：第一流量计、第一调节阀、第二流量计、第二调节阀；第一流量计和第一调节阀设置在氨气管道上；第二流量计和第二调节阀设置在稀释气体输送管道上；作为优选，该烟气净化系统还包括：第三流量计、第三调节阀；第三流量计和第三调节阀设置在稀释氨气输送管道上。
16.作为优选，该烟气净化系统还包括：控制器；控制器的数据采集端与第一流量计、第二流量计、第三流量计信号连接；控制器的控制指令发送端与第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀信号连接。
17.作为优选，该烟气净化系统还包括：喷氨格栅；喷氨格栅设置在内部烟气管道内，且喷氨格栅与稀释氨气输送管道连通。
18.作为优选，该烟气净化系统还包括：预先换热器；预先换热器设置在稀释气体输送管道和氨气管道上；稀释气体输送管道内的烟气与氨气管道的氨气通过预先换热器进行预先换热。
19.作为优选，该烟气净化系统还包括：气体加热装置；气体加热装置设置在稀释气体输送管道和/或氨气管道上。
20.作为优选，所述气体加热装置为管式换热器；作为优选，管式换热器的热源为外部蒸汽或原烟气管道的烟气。
21.需要在先说明的是，现有技术中，2级塔脱硝的需要向塔内喷入氨气。为保证氨气浓度在爆炸极限以下，氨气需稀释后才能喷入装置中。目前采用的是热空气来稀释空气，一般采用蒸汽或者电加热来加热空气作为稀释空气。于此同时，氨气喷入点为脱硝吸附塔的每个单元入口。现有技术中的技术方案存在如下缺点：
22.1、稀释氨气从每个吸附单元入口单独加入，由于设备阻力及仪器仪表误差等原因造成
①
每个单元的烟气量并不相等，
②
每个单元的氨气量并不相等，这样有的吸附塔单元氨喷入量偏少，有的单元氨喷入量偏多。氨气多的吸附单元造成氨浪费和氨逃逸，氨气少的吸附单元脱硝效率不高；
23.2、稀释空气需要加热消耗蒸汽或者其他能源；
24.3、稀释空气量粗放式设计，均按最大稀释气量设计运行，浪费电能和热能；
25.4、由于稀释气采用空气，最终都喷入塔内与烟气混合，增加了待处理烟气量，增加了设备投资，也增加了总废气排放量。
26.在本申请中，烧结烟气通过原烟气管道通入吸附塔组中进行脱硫脱硝。烧结烟气在吸附塔组被吸附净化后，烟气中的硫氧化物均被活性炭吸附，得到净化烟气。烧结烟气完
成吸附塔组的所有净化吸附工艺后，以净化烟气状态通过净化烟气输送管道向外排出。净化烟气输送管道内的净化烟气分出部分通过稀释气体输送管道通入氨气稀释装置中对氨气进行稀释得到稀释氨气。稀释氨气通过稀释氨气输送管道通入内部烟气管道中。即利用吸附塔组净化过后得到的净化烟气对氨气进行稀释，同时还起到预热氨气的作用；然后将预热后的稀释氨气通回吸附塔组中参与下一步的净化吸附工艺。本申请提供的技术方案，能够利用系统自身产生的净化烟气对氨气进行稀释，无需从外部引入空气进行稀释，降低系统的总烟气量，减轻了系统处理烟气的负担，降低了预热稀释氨气过程中的能耗，延长系统使用寿命，降低了生产成本。
27.需要说明的是，吸附塔组对烧结烟气进行的吸附工艺包括脱硫吸附和脱硝吸附。烧结烟气进入吸附塔组后先进行脱硫吸附得到脱硫烟气，再通过内部烟气管道进入下一工序进行脱硝吸附得到净化烟气。经过实际检测，净化烟气的so2浓度在10mg/nm3以下，nox浓度在 50mg/nm3以下，粉尘浓度更低，烟气温度为130℃左右，可作为氨气稀释气。
28.需要说明的是，现有技术中采用空气作为稀释气，为避免烟气冷凝及腐蚀喷氨格栅，需要对稀释气加热，一般采用电或者蒸汽加热器对稀释气加热。而采用净化烟气作为稀释气，则降低免去了这部分的能耗，节约企业成本。
29.在本申请的一种实施例中，吸附塔组为两级吸附，即包括第一吸附塔和第二吸附塔。第一吸附塔为脱硫吸附塔，第二吸附塔为脱硝吸附塔。第一吸附塔和第二吸附塔之间通过内部烟气管道连接。
30.在本申请的另一种实施例中，吸附塔组为多级吸附，即包括多个吸附塔。而所有吸附塔均分为脱硫吸附塔和脱硝吸附塔。各个吸附塔之间的位置根据工艺需要灵活调整。无论如何布置吸附塔组的净化烟气输送管道均可分出净化烟气通入氨气稀释装置中参与氨气稀释。
31.需要说明的是，吸附塔组中的吸附塔均包括多个吸附单元，在现有技术中，稀释氨气的喷入位置为脱硝吸附塔的每个单元入口，即每个吸附单元单独喷氨。由于设备阻力及仪器仪表误差等原因造成
①
每个单元的烟气量并不相等，
②
每个单元的氨气量并不相等，这样有的吸附塔单元氨喷入量偏少，有的单元氨喷入量偏多。氨气多的吸附单元造成氨浪费和氨逃逸，氨气少的吸附单元脱硝效率不高。因此将喷氨位置设置在各吸附单元入口的同一上游(内部烟气管道)，有利于氨气和烟气的均匀混合，从而使得进入脱硝吸附塔各个吸附单元的氨气和烟气比例相同，有利于脱硝吸附塔的控制管理。
32.在本申请中，通过稀释风机为净化烟气通入氨气吸附装置的过程提供动力。
33.在本申请中，通过设置第一流量计、第一调节阀、第二流量计、第二调节阀，能够实时监测控制氨气稀释装置的氨气稀释量，能够有效控制氨气的稀释过程。
34.进一步地在通过设置第三流量计、第三调节阀，能够实时监测氨气稀释装置排出的稀释氨气的量。结合第一流量计、第一调节阀、第二流量计、第二调节阀的数据，能够综合调整氨气稀释装置氨气稀释结果。起到更精确调节氨气稀释结果的作用。
35.需要说明的是，通过控制器，如plc、pid等，自动化调节第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀的开度，从而调整氨气的稀释状态。
36.需要说明的是，本发明实施方案如下：
37.1)利用活性炭吸附塔组装置原有的烟气分析仪，读取烟气流量q
烟气
(nm3/h)及nox
入口浓度q
入
(mg/nm3)。设nox排放浓度指标为q
标准
(mg/nm3)；(采用现有技术手段如增加烟气分析仪，能够轻易获取上述实际数值)
38.2)氨气设置有流量计q1,通过调节阀v1加入到氨气稀释装置中，流量计q1测得的氨气流量为q1(kg/h)。
39.3)在净化烟气输送管道内取一股净化烟气作为稀释气，稀释气管道上设置流量计q2(流量计q2测得稀释气的实际值为q2)和调节阀v2,稀释气经过稀释风机加压送至氨气稀释装置，在氨气稀释装置中，稀释气与氨气混合到安全浓度(氨浓度在5％浓度以下)，再通过喷氨格栅喷入脱硝吸附塔入口总烟道，与烟气混合均匀后进入脱硝吸附塔各吸附单元。
40.其中：
41.a)因为活性炭装置的脱硫效果非常好，烟气经过吸附塔组后，出口so2浓度在10mg/nm3以下，nox浓度在50mg/nm3以下，粉尘浓度更低，烟气温度为130℃左右，可作为氨气稀释气；
42.b)氨气流量通过v1控制，通过比较氨气实际流量q1与目标值q
nh3
对调节阀v1进行pid 控制。如图4；
43.c)稀释气流量通过v2控制。通过比较稀释气实际流量q2与目标值q
稀释器
对调节阀v2进行pid控制。如图4；
44.d)在脱硝吸附塔，nox在活性炭的催化下发生scr及sncr联合反应，氨气使用量与烟气量及烟气中nox浓度有关，氨气消耗量的控制目标值为：
45.q
nh3
＝a
×
q
烟气
×
(q
入-q
标准
)
×
17/44
46.ꢀꢀꢀ
＝a
×
0.286
×
q
烟气
×
(q
入-q
标准
)
47.其中a为常数，对活性炭烟气净化，一般a取0.7-1.4。
48.e)稀释气目标值与氨气流量q1有关，稀释气目标值为：
49.q
稀释气
＝19
×
q1
×
22.4/17
50.＝25.0
×
q1
51.在本申请中，喷氨格栅能使得稀释氨气进入内部烟气管道，氨气更能够与烧结烟气更快的混合。
52.在本申请中，预先换热器能够将稀释气体输送管道内的烟气与氨气管道的氨气通过预先换热器进行预先换热，从而缩减它们混合前的温度差。作为安全措施，防止氨气在氨气稀释装置中爆炸。
53.在本申请中，如若稀释气体输送管道内的净化烟气的温度和氨气管道内氨气的温度不达标，则通过气体加热装置对烟气或氨气预先单独加热。
54.本申请提供的上述技术方案具有如下特点：
55.1)从1级塔(脱硫塔)后烟气取气作为稀释气；
56.2)在控制系统中通过读取烟气状态参数进行计算，设置喷氨量目标值，通过氨气调节阀自动调整喷氨量，使之达到最优喷氨量；
57.3)在控制系统中通过读取实际喷氨量并进行计算，设置稀释气目标流量，通过稀释气阀自动调整稀释气量，使之达到最佳稀释气量；
58.4)氨气消耗量的最佳控制值为q
nh3
＝a
×
0.286
×
q
烟气
×
(q
入-q
标准
)，a为常数，一般a取 0.7-1.4；
59.5)稀释气的最佳控制值为q
稀释气
＝25.0
×
q1，q1为氨气流量。
60.需要更进一步说明的是，本申请的技术方案相较于现有技术具有如下特点：
61.1)实现氨气用量量精准控制，减少氨耗；
62.说明：通过烟气状态参数，自动计算出喷氨量目标值，通过氨气调节阀自动调整喷氨量，使之达到最优喷氨量，从而减少氨耗；
63.2)实现稀释气量精准控制，减少电耗；
64.说明：通过喷氨流量参数，自动计算出稀释气的目标值，通过稀释气调节阀自动调整稀释气量，使之达到最小的稀释气使用量，减少稀释风机电耗；
65.3)氨气与烟气混合更加均匀，脱硝效率提高，氨逃逸减少；
66.说明：原流程氨气从每个吸附单元入口单独加入，由于实际运行时，
①
每个单元的烟气量不相等，
②
每个单元的氨气量不相等，这样造成有的吸附塔单元氨喷入量偏少，有的单元氨喷入量偏多。氨气多的吸附单元造成氨浪费和氨逃逸，氨气少的吸附单元脱硝效率不高；
67.同时，新流程在烟气总管上喷入氨气，在烟气进入每个吸附单元前氨气已与烟气混合均匀，即使实际运行时每个吸附单元的烟气量并不一致，但氨气与烟气中的nox已经混合均匀，不会存在氨偏多或者偏少的现象，脱硝效率提高，氨逃逸减少。
68.4)采用高温气作为稀释气，减少稀释气加热工序，更节能；
69.说明：原流程采用空气作为稀释气，为避免烟气冷凝及腐蚀喷氨格栅，需要对稀释气加热，一般采用电或者蒸汽加热器对稀释气加热，以280m2烧结机为例，如采用蒸汽加热，消耗蒸汽量约为0.26t/h，按蒸汽单价为100元/t计算，年节约运行费用约21万元。如果原流程采用电加热，节约费用更多。
附图说明
70.图1为本实用新型实施例中净化烟气稀释氨气的烟气净化系统结构示意图；
71.图2为本实用新型实施例中净化烟气稀释氨气的烟气净化系统带预先换热器和气体加热装置结构示意图；
72.图3为现有技术中活性炭吸附烟气过程中稀释氨气的工艺示意图；
73.图4为本实用新型实施例中净化烟气稀释氨气的烟气净化系统控制流程示意图。
74.附图标记：
75.a：吸附塔组；a1：第一吸附塔；a2：第二吸附塔；az：支路进风口；1：氨气稀释装置；2：稀释风机；3：喷氨格栅；4：预先换热器；5：气体加热装置；
76.q1：第一流量计；q2：第二流量计；q3：第三流量计；v1：第一调节阀；v2：第二调节阀；v3：第三调节阀；
77.l0：原烟气管道；lj：净化烟气输送管道；ln：内部烟气管道；lxq：稀释气体输送管道； lxa：稀释氨气输送管道；la：氨气管道。
具体实施方式
78.根据本实用新型的第一个实施方案，提供一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统：
79.一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，该烟气净化系统包括：吸附塔组a、氨气稀释装置1；原烟气管道l0与吸附塔组a的烟气入口连通；吸附塔组a的出气口与净化烟气输送管道lj连通；净化烟气输送管道lj分出稀释气体输送管道lxq与氨气稀释装置1的稀释风入口连通；氨气稀释装置1的气体出口通过稀释氨气输送管道lxa连通至吸附塔组a的内部烟气管道ln的支路进风口az。
80.作为优选，所述吸附塔组a包括：第一吸附塔a1、第二吸附塔a2；第一吸附塔a1的烟气入口与原烟气管道l0连通；第一吸附塔a1的出气口通过内部烟气管道ln与第二吸附塔 a2的烟气入口连通；第二吸附塔a2的出气口与净化烟气输送管道lj连通。
81.作为优选，第一吸附塔a1和第二吸附塔a2中均设置有1个或多个吸附单元。
82.作为优选，所述吸附塔组a包括：n个吸附塔，n≥3；n个吸附塔通过内部烟气管道ln 依次连接；第一个吸附塔的烟气入口与原烟气管道l0连通；最后一个吸附塔的出气口与净化烟气输送管道lj连通。
83.作为优选，每个吸附塔中均设置有1个或多个吸附单元。
84.作为优选，该烟气净化系统包括：稀释风机2；所述稀释风机2设置在稀释气体输送管道lxq上。
85.作为优选，所述氨气稀释装置1的氨气入口与氨气管道la连通。
86.作为优选，该烟气净化系统还包括：第一流量计q1、第一调节阀v1、第二流量计q2、第二调节阀v2；第一流量计q1和第一调节阀v1设置在氨气管道la上；第二流量计q2和第二调节阀v2设置在稀释气体输送管道lxq上；作为优选，该烟气净化系统还包括：第三流量计q3、第三调节阀v3；第三流量计q3和第三调节阀v3设置在稀释氨气输送管道lxa上。
87.作为优选，该烟气净化系统还包括：控制器；控制器的数据采集端与第一流量计q1、第二流量计q2、第三流量计q3信号连接；控制器的控制指令发送端与第一调节阀v1、第二调节阀v2、第三调节阀v3信号连接。
88.作为优选，该烟气净化系统还包括：喷氨格栅3；喷氨格栅3设置在内部烟气管道ln内，且喷氨格栅3与稀释氨气输送管道lxa连通。
89.作为优选，该烟气净化系统还包括：预先换热器4；预先换热器4设置在稀释气体输送管道lxq和氨气管道la上；稀释气体输送管道lxq内的烟气与氨气管道la的氨气通过预先换热器4进行预先换热。
90.作为优选，该烟气净化系统还包括：气体加热装置5；气体加热装置5设置在稀释气体输送管道lxq和/或氨气管道la上。
91.作为优选，所述气体加热装置5为管式换热器；作为优选，管式换热器的热源为外部蒸汽或原烟气管道l0的烟气。
92.实施例1
93.一种净化烟气稀释氨气的烟气净化系统，该烟气净化系统包括：吸附塔组a、氨气稀释装置1；原烟气管道l0与吸附塔组a的烟气入口连通；吸附塔组a的出气口与净化烟气输送管道lj连通；净化烟气输送管道lj分出稀释气体输送管道lxq与氨气稀释装置1的稀释风入口连通；氨气稀释装置1的气体出口通过稀释氨气输送管道lxa连通至吸附塔组a的内部烟气管道ln的支路进风口az。
94.实施例2
95.重复实施例1，只是所述吸附塔组a包括：第一吸附塔a1、第二吸附塔a2；第一吸附塔 a1的烟气入口与原烟气管道l0连通；第一吸附塔a1的出气口通过内部烟气管道ln与第二吸附塔a2的烟气入口连通；第二吸附塔a2的出气口与净化烟气输送管道lj连通。第一吸附塔a1和第二吸附塔a2中均设置有多个吸附单元。
96.实施例3
97.重复实施例2，只是所述吸附塔组a包括：n个吸附塔，n≥3；n个吸附塔通过内部烟气管道ln依次连接；第一个吸附塔的烟气入口与原烟气管道l0连通；最后一个吸附塔的出气口与净化烟气输送管道lj连通。每个吸附塔中均设置有1个或多个吸附单元。
98.实施例4
99.重复实施例2，只是该烟气净化系统包括：稀释风机2；所述稀释风机2设置在稀释气体输送管道lxq上。
100.实施例5
101.重复实施例4，只是所述氨气稀释装置1的氨气入口与氨气管道la连通。
102.实施例6
103.重复实施例5，只是该烟气净化系统还包括：第一流量计q1、第一调节阀v1、第二流量计q2、第二调节阀v2；第一流量计q1和第一调节阀v1设置在氨气管道la上；第二流量计 q2和第二调节阀v2设置在稀释气体输送管道lxq上。
104.实施例7
105.重复实施例6，只是该烟气净化系统还包括：第三流量计q3、第三调节阀v3；第三流量计q3和第三调节阀v3设置在稀释氨气输送管道lxa上。
106.实施例8
107.重复实施例7，只是该烟气净化系统还包括：控制器；控制器的数据采集端与第一流量计q1、第二流量计q2、第三流量计q3信号连接；控制器的控制指令发送端与第一调节阀v1、第二调节阀v2、第三调节阀v3信号连接。
108.实施例9
109.重复实施例8，只是该烟气净化系统还包括：喷氨格栅3；喷氨格栅3设置在内部烟气管道ln内，且喷氨格栅3与稀释氨气输送管道lxa连通。
110.实施例10
111.重复实施例9，只是该烟气净化系统还包括：预先换热器4；预先换热器4设置在稀释气体输送管道lxq和氨气管道la上；稀释气体输送管道lxq内的烟气与氨气管道la的氨气通过预先换热器4进行预先换热。
112.实施例11
113.重复实施例10，只是该烟气净化系统还包括：气体加热装置5；气体加热装置5设置在稀释气体输送管道lxq和/或氨气管道la上。
114.实施例12
115.重复实施例11，只是所述气体加热装置5为管式换热器；作为优选，管式换热器的热源为外部蒸汽或原烟气管道l0的烟气。