一种烧结烟气多污染物超低排放系统及运行温度控制方法

本发明涉及钢铁烟气环保技术领域，特别是涉及一种烧结烟气多污染物超低排放系统及运行温度控制方法。

背景技术：

我国是世界上最大的钢铁生产国，2018年粗钢产量9.28亿吨，占世界粗钢总产量的51.3％，钢铁行业污染物治理水平参差不齐，钢铁行业已超过电力行业成为工业部门最主要的大气污染物排放来源。其中，烧结是钢铁全流程污染物排放量最大的工序，据统计烧结烟气排放的so2、nox、pm分别占钢铁生产全流程污染物排放总量的85％、60％、40％以上，因此烧结烟气必须经过除尘、脱硝、脱硫处理后才能够进行排放。

申请号为：201610857619.3的发明专利申请公开了一种烧结烟气同时脱硫脱硝的系统及其实现方法，其利用高温烧结矿对进入脱硝装置的烟气进行升温，又通过设置余热锅炉对高温烟气进行换热，对进入脱硫装置的烟气进行降温，同时余热锅炉产生的蒸汽一部分对脱硫后的烟气进行升温，消除烟气的“白烟”、“拖尾”、“烟囱雨”等现象。但该专利中对烟气自身热量的全过程利用率不够充分，还需进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种烧结烟气多污染物超低排放系统及运行温度控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过在电除尘器入口端和脱硫装置出口端设置一组换热装置，利用烟气自身热量升高脱硫装置出口端的烟气温度的同时降低了电除尘器入口端的烟气温度，提高了烟气自身热量的利用率，从而进一步提高烟气污染物的脱除效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种烧结烟气多污染物超低排放系统，包括沿烟气流动方向依次设置的电除尘器、补偿加热装置、脱硝装置和脱硫装置，所述电除尘器入口端、所述脱硫装置出口端设置第一换热器组，所述第一换热器组将所述电除尘器入口端的高温烟气与所述脱硫装置出口端的低温烟气进行换热。

优选地，所述第一换热器组包括设置在所述电除尘器入口端的一级换热器和设置在所述脱硫装置出口端的二级换热器，所述一级换热器与所述二级换热器连通，且所述一级换热器与所述二级换热器中的换热介质循环换热。

优选地，所述补偿加热装置入口端和所述脱硝装置出口端设置有第二换热器组，所述第二换热器组将所述补偿加热装置入口端的低温烟气与所述脱硝装置出口端的高温烟气进行换热。

优选地，所述第二换热器组为旋转式气气换热器。

优选地，所述第二换热器组的出口端与所述补偿加热装置入口端之间还设置有用于对所述烟气进行调质处理的颗粒调质装置。

优选地，所述颗粒调质装置包括文丘里管，所述文丘里管的入口段与所述第二换热器组的出口端相连，所述文丘里管的扩散段与所述补偿加热装置入口端相连，所述文丘里管的喉部与盛装有碱性粉末的容器相连。

优选地，所述电除尘器入口端、所述补偿加热装置入口端、所述脱硝装置入口端均设置有温度传感器。

本发明的另一个目的还在于提供一种运行温度控制方法，包括以下步骤，

1)原烟气进入第一换热器组与所述第一换热器组中的换热介质进行换热，所述原烟气温度下降，得到低温烟气；

2)所述低温烟气通过所述电除尘器进行除尘后，进入第二换热器组进行热交换，所述烟气升温；

3)升温后的所述烟气通过补偿加热装置进一步加热，达到脱硝反应所需的温度区间；

4)从脱硝装置流出的高温烟气进入所述第二换热器组进行热交换，所述烟气温度下降，温度下降后的所述烟气进入脱硫装置进行脱硫反应，得到低温净烟气；

5)所述低温净烟气进入所述第一换热器组中与所述换热介质进行热交换，所述低温净烟气温度升高，并排放到空气中。

优选地，步骤3)中，根据所述脱硝装置入口端所需温度预设所述补偿加热装置入口端烟气温度阈值，当检测到的所述补偿加热装置入口端的烟气温度低于所述补偿加热装置入口端烟气温度阈值时，启动所述补偿加热装置，并根据温度差调整所述补偿加热装置的补偿加热值，保证所述脱硝装置入口端所需的烟气温度值。

优选地，在保证所述脱硝装置入口端所需的烟气温度值的基础上，调整所述第一换热器组的换热能力，降低所述电除尘器入口端的烟气温度。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、通过在电除尘器入口端、脱硫装置出口端设置第一换热器组，使烟气在进入电除尘器之前先进行换热降温，避免过高的烟气温度使电除尘器内比电阻增大，降低除尘效率；而此处烟气的高温经过第一换热器组的作用对脱硫装置出口的烟气进行升温，一方面有利于烟气的扩散，另一方面避免烟气在排放位置由于水汽凝结产生烟羽的问题。

2、通过在补偿加热装置入口端和脱硝装置出口端设置第二换热器组，使得从电除尘器流出的低温烟气在经过补偿加热装置之前，首先通过系统内部烟气自身的热量交换来进行初步的升温，从而降低补偿加热装置的能耗，同时，从脱硝装置流出的高温烟气进入第二换热器组进行换热后，温度降低，还保证了进入脱硫装置的烟气具有较低的温度。

3、通过在第二换热器组的出口端与补偿加热装置入口端之间设置用于对烟气进行调质处理的颗粒调质装置，对烟气中飞灰的粘性进行调节，避免由于烟气中的飞灰粘性大造成脱硝装置中催化剂孔道堵塞压降增大的情况的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为烧结烟气多污染物超低排放系统整体结构示意图；

图2为运行温度控制流程图；

其中，1、一级换热器；2、电除尘器；3、旋转式气气换热器；4、颗粒调质装置；5、补偿加热装置；6、脱硝装置；7、脱硫装置；8、二级换热器；q1、原烟气；q2、净烟气。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的是提供一种烧结烟气多污染物超低排放系统及运行温度控制方法，以解决现有技术存在的问题，通过在电除尘器入口端和脱硫装置出口端设置一组换热装置，利用烟气自身热量升高脱硫装置出口端的烟气温度的同时降低了电除尘器入口端的烟气温度，提高了烟气自身热量的利用率，从而进一步提高烟气污染物的脱除效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-图2。

实施例一

本实施例提供一种烧结烟气多污染物超低排放系统，包括沿烟气流动方向依次设置的电除尘器2、补偿加热装置5、脱硝装置6、脱硫装置7，其中补偿加热装置5可采用电加热装置、燃气加热装置等任何能够对流经此处的烟气进行升温加热的装置，脱硫装置7内采用湿法脱硫工艺，脱硫装置7可以为湿法脱硫塔或其它能够进行湿法脱硫的装置；电除尘器2入口端、脱硫装置7出口端设置第一换热器组，第一换热器组将电除尘器2入口端的高温烟气与脱硫装置7出口端的低温烟气进行换热，从而使烟气在进入电除尘器2之前先进行换热降温，避免过高的烟气温度使电除尘器2内比电阻增大，从而导致火花电压下降，降低除尘效率；而此处烟气的高温经过第一换热器组的作用对脱硫装置7出口的烟气进行升温，一方面有利于烟气的扩散，另一方面避免烟气在排放位置由于水汽凝结产生烟羽的问题。

其中第一换热器组可以为一个能够将高温烟气和低温烟气进行热交换的换热器，也可以为包括两个换热器的一组换热器，当第一换热器组包括两个换热器时，需使两个换热器之间的换热介质流通，从而对两处不同温度的烟气进行热交换；于本实施例中，第一换热器组包括设置在电除尘器2入口端的一级换热器1和设置在脱硫装置7出口端的二级换热器8，一级换热器1与二级换热器8连通，且一级换热器1与二级换热器8中的换热介质循环换热；其中一级换热器1和二级换热器8优选采用相同类型的换热器，本实施例中，选用管束式换热器，以水为换热介质对两处不同温度的烟气进行换热。

进一步的，在补偿加热装置5入口端和脱硝装置6出口端设置有第二换热器组，第二换热器组将补偿加热装置5入口端的低温烟气与脱硝装置6出口端的高温烟气进行换热；从电除尘器2流出的烟气温度较低，通过第二换热器组后进行换热，温度升高，即在通过补偿加热装置5对烟气进行升温之前，首先通过系统内部烟气自身的热量交换来进行初步的升温，从而降低补偿加热装置5的能耗；同时，从脱硝装置6流出的高温烟气进入第二换热器组进行换热后，温度降低，从而保证了进入脱硫装置7的烟气具有较低的温度。

其中第二换热器组可以为一个能够将高温烟气和低温烟气进行热交换的换热器，也可以为包括两个换热器的一组换热器，当第二换热器组包括两个换热器时，需使两个换热器之间的换热介质流通，从而对两处不同温度的烟气进行热交换；于本实施例中，第二换热器组采用一个换热器，为旋转式气气换热器3，旋转式气气换热器3的换热效率高，有利于提高烟气自身热量的利用率。

本实施例中脱硝装置6内优选采用加入催化剂进行脱硝的工艺，为进一步提高脱硝工艺对烟气中nox的脱除效率，第二换热器组的出口端与补偿加热装置5入口端之间还设置有用于对烟气进行调质处理的颗粒调质装置4，通过颗粒调质装置4对烟气中飞灰的粘性进行调节，避免由于烟气中的飞灰粘性大造成脱硝装置6中催化剂孔道堵塞压降增大的情况的发生。

进一步的，颗粒调质装置4包括文丘里管，文丘里管的入口段与第二换热器组的出口端相连，文丘里管的扩散段与补偿加热装置5入口端相连，烟气在流经文丘里管时，在喉部形成负压，本实施例中通过使文丘里管的喉部与盛装有碱性粉末的容器相连，利用负压将碱性粉末吸入文丘里管中并与烟气进行混合，从而使碱性粉末与烟气中的粘性飞灰相互作用；其中文丘里管可以设置一个也可以设置多个，当第二换热器组与补偿加热装置5之间的烟道截面直径较大时，可在烟道内沿烟道截面均匀分布多个文丘里管，以使烟气能够与碱性粉末更加充分的混合，多个文丘里管通过网格式框架固定在烟道内。

进一步的，补偿加热装置5为煤气补偿加热器，煤气补偿加热器可将煤气燃烧后产生的高温气体直接与烟气进行混合，从而提高烟气的温度，同时，煤气补偿加热器能够通过阀门调节煤气的流量，保证将烟气加热到适合脱硝反应的最佳温度区间。

进一步的，电除尘器2入口端、补偿加热装置5入口端、脱硝装置6入口端均设置有温度传感器，通过温度传感器对相应位置烟气温度的实时监测，从而保证整个系统的高效运行。

实施例二

本实施例提供一种运行温度控制方法，应用于实施例一中的烧结烟气多污染物超低排放系统，包括以下步骤，

1)原烟气q1进入第一换热器组中的一级换热器1，与一级换热器1中的换热介质进行换热，从而使原烟气q1温度下降，得到低温烟气；

2)低温烟气通过电除尘器2进行除尘后，进入作为第二换热器组的旋转式气气换热器3进行热交换，使烟气升温；

3)升温后的烟气通过补偿加热装置5进一步加热，以达到脱硝反应所需的温度区间，脱硝反应的入口烟气温度在300～350℃能够更好的保证脱硝反应的效果；

4)从脱硝装置6流出的高温烟气进入旋转式气气换热器3进行热交换，使烟气温度下降，温度下降后的烟气进入脱硫装置7进行脱硫反应，得到低温净烟气q2；

5)低温净烟气q2进入第一换热器组中的二级换热器8与换热介质进行热交换，从而使低温净烟气q2温度升高，并排放到空气中。

如图2所示，在原烟气q1进入第一换热器组之前，首先确定原烟气q1的温度tg、流量q、so3浓度cso3以及压力p等参数，并根据脱硝反应选用的催化剂确定最佳反应温度范围tmin～tmax，根据酸露点预测关联式确定酸露点ts，其中酸露点预测关联式为ts＝f(cso3，p)，然后对温度tg与酸露点ts的大小进行判断，得到系统初始运行状态是在酸露点以上温度运行还是在酸露点以下温度运行，然后原烟气q1进入第一换热器组中的一级换热器1，此时并不需要对第一换热器组的换热能力进行调整，直接对原烟气q1进行换热降温即可；然后再进行步骤2)，通过旋转式气气换热器3进行热交换，将烟气温度提升至t3。

在步骤3)中，需要对t3是否在脱硝反应的最佳反应温度范围tmin～tmax内进行判断，若判断为否，则需要通过补偿加热装置5进行加热并相应调节补偿加热值将t3提升，直至检测到加热后的t3在tmin～tmax的温度范围内，则无需再调节补偿加热装置5的补偿加热值，进行下一步骤。

进一步的，为使对温度的判断以及调整更加准确，在步骤3)中，可根据脱硝装置6入口端所需温度预设补偿加热装置5入口端烟气温度阈值，当温度传感器检测到的补偿加热装置5入口端的烟气温度低于补偿加热装置5入口端烟气温度阈值时，启动补偿加热装置5，并根据温度差调整补偿加热装置5的补偿加热值，保证脱硝装置6入口端所需的烟气温度值；当补偿加热装置5为煤气补偿加热器时，通过阀门调节煤气的流量，从而控制燃烧后高温气体的流量，保证脱硝装置6入口烟气的温度在所需的温度区间内。

进一步的，在保证脱硝装置6入口端所需的烟气温度值的基础上，通过水泵调节一级换热器1和二级换热器8中换热介质的循环流速，从而调整第一换热器组的换热能力，降低电除尘器2入口端的烟气温度，即将原烟气温度tg进一步降低，使电除尘器2入口端的烟气温度在酸露点ts以下，本实施例中优选为120℃以下，从而在保证在高效脱硝的同时，进一步提高电除尘器2的除尘效率；在降低了电除尘器2入口端的烟气温度的同时，还提高了第一换热器组热端的温度，即提升了净烟气q2排烟温度，进一步避免烟气在排放位置由于水汽凝结产生烟羽的问题。

进一步的，当脱硝装置6入口端温度和电除尘器2入口端温度均保证在最佳区间时，可进一步调整旋转式气气换热器3的换热能力，一方面提高烟气自身能量的利用率，另一方面还能保证颗粒调质装置4处碱性粉末与烟气的混合反应在最佳温度区间内进行，该处最佳运行温度区间在150～200℃。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。