CN107930396B - 一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，该方法是将烧结机沿入料端至出料端方向的烟气依次分为前段、前中段、中段、中尾段和尾段五部分烟气，将前中段烟气循环利用，使NOx集中排放到烧结机中段烟气中，中段高NOx烟气与中尾段烟气经过换热器换热，与尾段高温烟气汇合使烟气温度大于250℃满足SCR法脱硝要求。换热后的烧结机中尾段高SOx烟气进行脱硫。脱硫后的烟气、脱硝后的烟气与烧结机前段烟气合并，经烟囱进行排放。该方法将SOx和NOx富集在特定区域段进行集中脱硫、脱硝，大幅减少了烟气处理量和降低污染物治理成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结烟气脱硫脱硝的方法，特别涉及一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，属于钢铁冶金烟气综合治理技术领域。
背景技术
在全球气候变暖、生态环境恶化的时代背景下，以低能耗、低污染为基础的“低碳经济”已成为全球瞩目的焦点。钢铁工业是我国工业体系中的基础产业，但也是典型的高耗能、高污染产业，其能耗约占整个工业部门能耗的15.25％；废气排放量占全国工业排放总量的16％；所排放的污染负荷占工业总排放的10％左右。
我国钢铁企业炼铁系统以烧结-高炉流程为主，其中烧结是将铁矿石、熔剂、燃料配料混合后在烧结机上高温烧结成矿的过程。烧结工艺是钢铁工业烟气污染物的主要污染源，烧结废气量占钢铁工业总废气量的40％，其排放的烟气含有SOx、NOx等多种污染物，其治理难度大。
我国烧结烟气污染物排放标准日益严格，2015年1月1日起，我国开始实施新的《钢铁工业烧结(球团)污染物排放标准》，规定粉尘≤50mg/Nm3，SO2≤200mg/Nm3，NOx≤300mg/Nm3、二噁英≤0.5ng/Nm3。2017年6月国家环保部发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的修订公告，将颗粒物、SO2、NOx的排放限值调整为20mg/Nm3、50mg/Nm3、100mg/Nm3，进一步严格了污染物的排放限值，也显著增加了烧结烟气治理的难度。
我国烧结烟气治理当前主要采用单一的污染物脱除方法。烟气脱硫主要采用石灰石-石膏法、氨-硫酸铵法、循环流化床法等，脱硫率都可达到90％以上。烧结烟气脱硫技术在我国已经比较成熟，绝大部分烧结厂都建设了烟气脱硫设施。因此，在脱硫的基础上，如何实现高效脱硝，对烧结烟气污染物治理意义重大。
烧结烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、非催化还原法(SNCR)、SCR/SNCR混合法等，在我国宝钢已率先实现烧结烟气SCR脱硝工业示范。目前，脱硫结合SCR脱硝有两种技术方案，一是先脱硫后脱硝，由于脱硫后烧结烟气温度低，达不到SCR脱硝所需反应温度，需通过外加热提高烧结烟气温度，导致脱硝能耗高、设备庞大、运行成本高。二是先脱硝后脱硫，由于烟气中高浓度的SO2、碱金属、重金属等对催化剂有严重的毒化作用，导致催化剂容易失效，从而使得催化剂使用量大、运行费用高。
因此，虽然脱硫和SCR脱硝技术均比较成熟，但在烧结烟气治理中，两者没有实现有机的衔接。如何解决烟气温度低、毒化组元对催化剂的影响，在保证脱硫脱硝效率的基础上，经济高效地实现污染物治理，对烧结清洁生产具有重要现实意义。
发明内容
针对现有烧结烟气脱硫结合SCR脱硝工艺存在脱硫脱硝不兼容的问题，如先脱硫后脱硝存在能耗高、先脱硝后脱硫存在催化剂中毒等问题，本发明的目的是在于提供了一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，该方法将SO2和NOx分别在烧结机特定区域排放，分别单独进行脱硫和脱硝，在降低烟气的处理量的同时，实现脱硫脱硝的兼容，从而可以利用现有脱硫工艺的基础上，对烟气进行经济、高效脱硝。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，该方法是将烧结机沿入料端至出料端方向的烟气依次分为前段、前中段、中段、中尾段和尾段五部分烟气，且前段、前中段、中段、中尾段和尾段的长度比为2～4:4～6:8～10:3～5:2～4；烧结过程中，前中段烟气循环至中段料面循环利用，同时兑入环冷机热废气，使循环进入中段面料的烟气O2含量大于16％、温度高于100℃；中段烟气与中尾段烟气进行换热后，中段烟气升温至120℃以上，再与尾段烟气汇合进入脱硝装置脱硝；中尾段烟气经过换热后进入脱硫装置脱硫。
优选的方案，中段烟气与尾段烟气汇合，使汇合烟气温度大于250℃，进入脱硝装置脱硝。
较优选的方案，所述脱硝装置采用SCR反应器脱硝。
优选的方案，所述脱硫装置采用石灰石膏法、氨法、镁法、流化床密相干塔法中的一种方式脱硫。
优选的方案，脱硫装置排出烟气、脱硝装置排出及与前段烟气汇合，通过烟囱排放。
本发明的烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，关键是将SOx和NOx富集在特定区域段的烟气中，对其分别进行集中脱硫、脱硝处理，有效地解决了现有技术中先脱硫后脱硝存在能耗高的缺陷，也解决了先脱硝后脱硫容易存在催化剂中毒的问题。同时将SO2和NOx分别富集在烧结机特定区域排放，大大降低烟气的处理量，对烟气进行经济、高效脱硫脱硝。
本发明的烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法主要是对烧结过程中烧结机内各区域产生的烟气成分不同，相应采取不同的方法进行处理，前段烟气SO2和NOx含量低，且温度低，可以直接排放，而前中段NOx含量相对前段提高，但直接进行脱硝处理会增加烟气处理量，将其循环至烧结机中段二次利用，可以将NOx富集在烧结机中段烟气，转化成高NOx含量低SO2含量的烟气，再集中进行脱硝处理。在采用SCR反应器脱硝过程中由于中段烟气难以达到250℃以上，难以满足SCR反应器脱硝要求，本发明巧妙地利用中尾段烟气换热，再汇合NOx含量高的尾段烟气集中进行脱硝处理，在不需外加热条件下满足SCR脱硝的温度要求。而中尾段烟气富集碱金属和SO2，将其直接进行脱硫处理，避免了碱金属对SCR反应器催化剂的毒害作用。
本发明的烧结烟气集中高效脱硫脱硝方法中，前中段烟气循环到烧结机料面进行循环利用，循环烟罩覆盖在烧结机中段，并兑入环冷机热废气，使循环烟罩内气体O2含量大于16％、温度高于100℃。通过烟气循环，将NOx集中排放到烧结机中段烟气中。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于：
①通过烟气循环技术，将NOx集中排放到烧结机中段烟气中，只需对高NOx浓度烟气进行脱硝处理，大幅降低了烟气处理量。
②通过中段烟气和中尾段烟气的内部热交换，以及结合尾段高温烟气，可在不对烟气进行外加热的前提下，使脱硝前的烟气温度达到250℃以上，从而满足SCR高效脱硝的温度要求。
③将高SO2烟气单独脱硫，脱硫烟气处理量降低至传统工艺的1/6左右，从而大幅降低脱硫过程的运行费用。
④将高NOx烟气和高SO2烟气分开集中处理，避免了SO2对脱硝催化剂的毒化作用，同时大幅降低K、Na等碱金属对催化剂的毒化作用，可以进一步提高脱硝效率。
⑤本发明的集中脱硫脱硝方法，大部分烧结厂家可以利用已有的脱硫设施，只需增加相对小型的脱硝装置，不需外部供热即可实现高效脱硫脱硝，脱硫率达到95％以上，脱硝率达到70％以上，同时大幅降低烟气处理量，脱硫烟气处理量减少70％以上，脱硝烟气处理量减少50％，降低脱硝设施投资成本35％～50％，降低脱硫脱硝运行费用30％～40％。
附图说明
【图1】为现有的烧结烟气脱硫脱硝工艺流程图；
【图2】为本发明的烧结烟气集中高效脱硫脱硝工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步详细说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
图1为现有的串联脱硫脱硝工艺流程，图2为本发明实施例1将SOx和NOx分别富集，并分别进行集中脱硫、脱硝处理的工艺流程。
实施例1
将烧结机沿长度方向(即物料入料端至出料端)，分为前段、前中段、中段，中尾段、尾段五部分，长度比为3:5:9:4:3，烧结过程中，前段烟气颗粒物≤20mg/Nm3、SO2≤50mg/Nm3、NOx≤100mg/Nm3，可以直接通入烟囱排放，前中段将其循环到烧结机料面进行循环利用，循环烟罩覆盖在烧结机中段，并兑入环冷机热废气，使循环烟罩内气体O2含量为17％、温度110℃；中段烟气烟气NOx＞200mg/Nm3，将其与中尾段烟气进行换热后，升温至120℃，再与尾段烟气汇合，温度提高到250℃，通过除尘后，进入脱硝装置采用SCR方式脱硝，最终烟气达到排放标准，输送至烟囱排放。中尾段烟气颗粒物＞50mg/Nm3、SO2＞200mg/Nm3、NOx≤100mg/Nm3，直接经过除尘后进入脱硫装置，采用氨法脱硫，脱硫烟气输送至烟囱排放。尾段烟气温度大于300℃，将其与中段烟气汇合，提高混合烟气温度至250℃使其达到SCR脱硝要求。
相对串联脱硫脱硝工艺流程，本发明的方法脱硫率达到95％，脱硝率达到70％，同时大幅降低烟气处理量，脱硫烟气处理量减少70％，脱硝烟气处理量减少50％，降低脱硝设施投资成本40％，降低脱硫脱硝运行费用35％。
Claims (5)
1.一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，其特征在于：将烧结机沿入料端至出料端方向的烟气依次分为前段、前中段、中段、中尾段和尾段五部分烟气，且前段、前中段、中段、中尾段和尾段的长度比为2～4:4～6:8～10:3～5:2～4；
烧结过程中，前中段烟气循环至中段料面循环利用，同时兑入环冷机热废气，使循环进入中段料面的烟气O2含量大于16％、温度高于100℃；中段烟气与中尾段烟气进行换热后，中段烟气升温至120℃以上，再与尾段烟气汇合进入脱硝装置脱硝；中尾段烟气经过换热后进入脱硫装置脱硫。
2.根据权利要求1所述的一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，其特征在于：中段烟气与尾段烟气汇合，使汇合烟气温度大于250℃，进入脱硝装置脱硝。
3.根据权利要求1所述的一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述脱硝装置采用SCR反应器脱硝。
4.根据权利要求1所述的一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，其特征在于：所述脱硫装置采用石灰石膏法、氨法、镁法、流化床密相干塔法中的一种方式脱硫。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种烧结烟气集中高效脱硫脱硝的方法，其特征在于：脱硫装置排出烟气、脱硝装置排出及与前段烟气汇合，通过烟囱排放。
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