CN110404380A - 一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***及方法，该***包括除尘器、主抽风机、湿法脱硫塔、烟气冷凝***、循环水冷却塔、超导热管换热器、脱硝装置、烟囱，烧结机排出的烧结烟气依次经除尘、湿法脱硫后进入烟气冷凝***，实现饱和湿烟气冷凝降温；烟气冷凝***排出的饱和湿烟气通过管路与超导热管换热器的加热段相连，实现一次升温；超导热管换热器的加热段排出的烟气与高炉煤气燃烧气二次混合升温后通过管路与脱硝装置相连；脱硝装置排出的烟气与超导热管换热器的冷却段相连，实现烟气余热回收后经烟囱排放。在实现烧结烟气除尘脱硫脱硝的基础上，能深度脱除脱硫烟气中的污染物、节水，并充分利用脱硝***的烟气余热消除湿烟羽。
Description
【技术领域】
本发明涉及烟气净化的技术领域，特别是一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***及方法。
【背景技术】
2017年6月，环保部发布《关于征求<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修改单征求意见稿意见的函》，将烧结行业污染物排放限值进一步调低的同时，还增加了对NOx排放的要求。此外，截至2019年，部分省市已对钢铁行业制定了更严格的地方标准，并提出了有色烟羽治理要求。
未实行烧结烟气脱硝处理时，烧结机烟气环保岛***排放的烧结烟气，其水蒸气主要来源于混合制粒过程中添加的水分和湿法脱硫过程中蒸发的水蒸气，在容易产生有色烟羽的同时造成了水资源的严重浪费。而当前，烧结烟气脱硝多采用中低温脱硝，需对烟气进行加热，现有技术多采用GGH来实现烟气预加热及余热回收，但GGH换热器存在严重的漏风和腐蚀风险，急需研发新型的换热技术和装备予以替代；同时，在对烟气进行加热的过程中产生大量的余热可以回收，这为烧结烟气实施冷凝再热消除有色烟羽和实现水资源回收提供了充足的热源，现提出一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***及方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***及方法，在现有的烧结烟气湿法脱硫、中低温脱硝的工艺路线基础上，充分利用厂内热源、冷源，能够进一步消除烧结烟气有色烟羽，回收烟气中水资源和热量，降低***运维成本。
为实现上述目的，本发明提出了一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，包括除尘器、主抽风机、湿法脱硫塔、烟气冷凝***、循环水冷却塔、超导热管换热器、脱硝装置、烟囱，烧结机排出的烧结烟气通过管路依次经除尘器、主抽风机与湿法脱硫塔的烟气入口相连，所述湿法脱硫塔的烟气出口通过管路与烟气冷凝***相连，所述烟气冷凝***的烟气出口通过管路与超导热管换热器的加热段相连，实现一次升温，所述超导热管换热器的加热段的烟气出口与高炉煤气燃烧气混合，实现二次升温后，通过管路与脱硝装置相连，所述脱硝装置的烟气出口通过管路与超导热管换热器的冷却段相连，实现烟气余热回收后，通过管路与所述烟囱相连。
作为优选，所述烟气冷凝***包括沿烟气流动方向依次设置的烟气冷凝器、第一除雾器和设置于两者下方的集水斗，所述烟气冷凝器为管束式，为改性PTFE材质或钛管材质，所述第一除雾器为板式，层数为2层以上，层间距为1.2～1.8m，所述烟气冷凝器产生的冷凝水收集于集水斗。
作为优选，当冷凝水流量较大或需要缓冲时，所述集水斗下部设置冷凝水箱、pH计和液位计，并配备加药装置。
作为优选，所述烟气冷凝器的换热介质为循环冷却水，通过循环冷却水供水管路与循环水冷却塔相连，所述循环冷却水供水管路上布置有循环水泵。
作为优选，所述集水斗收集的冷凝水通过冷凝水输送管路与循环水冷却塔相连，所述冷凝水输送管路上布置有冷凝水泵。
作为优选，所述超导热管换热器还包括隔热层，所述隔热层位于超导热管换热器中间，将超导热管换热器分隔为加热段和冷却段，所述超导热管换热器为管束式，换热介质为超导材料，所述超导热管换热器的加热段设有真空泵与换热管束相连，所述超导热管换热器的冷却段设有超导材料补充装置与换热管束相连。
一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合方法，包括以下步骤：
步骤1.烧结机排出的烧结烟气进入烟气冷凝***，在烟气冷凝***的烟气冷凝器中与来自循环水冷却塔的冷却水进行逆流换热，烟气冷凝降温析水；
步骤2.所述烟气冷凝***排出的烧结烟气进入超导热管换热器，通过超导热管换热器的加热段中的低温烟气，从通过超导热管换热器的冷却段的高温烟气中吸收热量，烟气实现升温；
步骤3.所述脱硝装置排出的烧结烟气再次进入超导热管换热器，通过超导热管换热器的冷却段的高温烟气，释放热量给通过超导热管换热器的加热段中的低温烟气，烟气适度降温，实现余热回收后经烟囱排放。
作为优选，步骤1中烟气冷凝处理前对烧结烟气进行除尘、湿法脱硫的操作，烟气冷凝处理后对烧结烟气进行除雾的操作；所述步骤1中烟气冷凝处理过程中产生的冷凝水，被集水斗收集，通过所述冷凝水泵输送至所述循环水冷却塔底部，作为补水回用。
作为优选，所述步骤2中烟气从加热段排出后与来自补燃***的高炉煤气燃烧气进行混合，烟气实现继续升温至脱硝所需温度；烟气升温处理后对所述烧结烟气进行脱硝的操作。
作为优选，步骤1烟气冷凝***排出的烟气温度为45～50℃。
作为优选，步骤2所述超导热管换热器排出的烟气温度为～250℃；步骤2所述超导热管换热器排出的烟气与高炉煤气燃烧气混合后温度为280～285℃。
作为优选，步骤3所述超导热管换热器排出的烟气温度为80～100℃。
本发明的有益效果：
1、本发明将烧结烟气中低温脱硝的加热装置由超导热管换热器替代现行的GGH，技术装备更加稳定可靠；
2、本发明将烧结烟气与冷却水换热降温，再与脱硝后烟气、高炉煤气燃烧气换热升温后进入脱硝装置，脱硝装置排出的高温烟气再与冷凝后的烟气换热降温，最后经烟囱排出。与现有技术相比，本发明所述的烧结烟气消白***及方法是成熟稳定的工艺路线在烧结行业的应用；
3、本发明将烧结机产生的烟气，与冷却水及脱硫、脱硝等设备各处支路烟气进行热量交换，充分利用了烧结厂内的热源、冷源，实现余热回收，并达到消除有色烟羽的目的。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例1的结构示意图；
图2是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例2的结构示意图；
图3是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例3的结构示意图；
图4是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例4的结构示意图；
图5是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例5的结构示意图；
图6是本发明烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实施例6的结构示意图。
【具体实施方式】
实施例1
参阅图1，本发明一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，包括除尘器1、主抽风机2、湿法脱硫塔3、烟气冷凝***4、循环水冷却塔5、超导热管换热器6、脱硝装置7、烟囱8，烧结机排出的烧结烟气通过管路依次经除尘器1、主抽风机2与湿法脱硫塔3的烟气入口相连，所述湿法脱硫塔3的烟气出口通过管路与烟气冷凝***4相连，所述烟气冷凝***4的烟气出口通过管路与超导热管换热器6的加热段611相连，实现一次升温，所述超导热管换热器6的加热段611的烟气出口与高炉煤气燃烧气混合，实现二次升温后，通过管路与脱硝装置7相连，所述脱硝装置7的烟气出口通过管路与超导热管换热器6的冷却段613相连，实现烟气余热回收后，通过管路与烟囱8相连。所述烟气冷凝***4包括沿烟气流动方向依次设置的烟气冷凝器41、第一除雾器42和设置于两者下方的集水斗43，所述烟气冷凝器41为管束式，为改性PTFE材质或钛管材质，所述第一除雾器42为板式，层数为2层以上，层间距为1.2～1.8m，所述烟气冷凝器41产生的冷凝水收集于集水斗43。
进一步地，当冷凝水流量较大或需要缓冲时，所述集水斗43下部设置冷凝水箱、pH计和液位计，并配备加药装置。所述烟气冷凝器41的换热介质为循环冷却水，通过循环冷却水供水管路与循环水冷却塔5相连，所述循环冷却水供水管路上布置有循环水泵9。所述烟气冷凝器41的换热介质为循环冷却水，通过循环冷却水供水管路与循环水冷却塔5相连，所述循环冷却水供水管路上布置有循环水泵9。
更进一步地，所述超导热管换热器6还包括隔热层612，所述隔热层612位于超导热管换热器6中间，将超导热管换热器6分隔为加热段611和冷却段613，所述超导热管换热器6为管束式，换热介质为超导材料，所述超导热管换热器6的加热段611设有真空泵11与换热管束相连，所述超导热管换热器6的冷却段613设有超导材料补充装置与换热管束相连。
实施例2
参阅2所示，实施例1中的超导热管换热器6，为一体式，本实施例2中的超导热管换热器6采用分体式，其中的加热模块621和冷却模块623通过导热连接管622连接。
实施例3和实施例4
实施例1、实施例2中的烟气冷凝***4是间接接触换热***，分别参看图3和图4，本实施例3和实施例4以喷淋式直接接触换热***分别替代实施1、实施2中的烟气冷凝***4，替换后的烟气冷凝***4包括自上而下布置于喷淋塔内部的第二除雾器411、第二喷淋层412、填料层413、集水池414。
其中，第二除雾器411为2层及以上，屋脊式除雾器，层间距大于等于1.5m。
其中，第二喷淋层412的层数为2层及以上，层间距为3～3.5m。
其中，填料层413为陶瓷材质，逆流通过的烧结烟气与喷淋水在填料层413内接触换热。
其中，集水池414通过加药管路与加药装置相连。
其中，第二喷淋层412通过循环水供水管路与循环水冷却塔5相连，循环水供水管路上设置循环水泵9。
其中，集水池414通过循环水回水管路与循环水冷却塔5相连。
实施例5和实施例6
实施例1、实施例2中的烟气冷凝***4是间接接触换热***，分别参看图5和图6，本实施例5、实施例6以浆液冷却***替代上述实施例1、实施例2中的冷凝***。浆液冷却***包括湿法脱硫塔3、板式换热器40、循环水冷却塔5、浆液循环泵13、循环水泵9。其中，湿法脱硫塔3包括自上而下布置于脱硫塔内部的第三除雾器31、第三喷淋层32、浆液池33。
其中，第三除雾器31为2层及以上，屋脊式除雾器，层间距大于等于1.5m。
其中，第三喷淋层32的层数为3层及以上，层间距为3～3.5m。
其中，板式换热器40底部浆液入口通过浆液循环管路与浆液池33相连，浆液循环管路上设置浆液循环泵13。
其中，板式换热器40顶部浆液出口通过浆液循环管路与第三喷淋层32顶层或者顶层及次顶层相连。
其中，板式换热器40顶部循环水入口通过循环水供水管路与循环水冷却塔5相连，循环水供水管路上设置循环水泵9。
其中，板式换热器4底部循环水出口通过循环水回水管路与循环水冷却塔5相连。
以实施例1为例，本发明一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合方法的流程如图1所示，烧结机排出的烧结烟气依次通过除尘器1、主抽风机2和湿法脱硫塔3后，进入烟气冷凝***4；循环水冷却塔5的冷却水经循环水泵9输送至烟气冷凝***4；在烟气冷凝器41中烧结烟气与冷却水进行逆流换热，烟气冷凝降温至45～50℃，析出大量冷凝水；随后，烧结烟气进入第一除雾器42除去烟气中的水雾；烟气冷凝器41中产生的冷凝水，被集水斗43收集，通过冷凝水泵输10送至循环水冷却塔5底部，作为补水回用；
烟气冷凝***4排出的烧结烟气进入超导热管换热器6，通过加热段611中的低温烟气，从通过冷却段613的高温烟气中吸收热量，烟气实现一次升温至245～250℃；加热段611排出的烧结烟气进一步与来自补燃***的高炉煤气燃烧气进行混合，烟气实现二次升温至280～285℃，随后输送至脱硝装置7；
脱硝装置7排出的烧结烟气再次进入超导热管换热器6，通过冷却段613的高温烟气，释放热量给通过加热段611中的低温烟气，烟气适度降温至80～100℃，随后经烟囱8排放。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：包括除尘器(1)、主抽风机(2)、湿法脱硫塔(3)、烟气冷凝***(4)、循环水冷却塔(5)、超导热管换热器(6)、脱硝装置(7)、烟囱(8)，烧结机排出的烧结烟气通过管路依次经除尘器(1)、主抽风机(2)与湿法脱硫塔(3)的烟气入口相连，所述湿法脱硫塔(3)的烟气出口通过管路与烟气冷凝***(4)相连，所述烟气冷凝***(4)的烟气出口通过管路与超导热管换热器(6)的加热段(611)相连，实现一次升温，所述超导热管换热器(6)的加热段(611)的烟气出口与高炉煤气燃烧气混合，实现二次升温后，通过管路与脱硝装置(7)相连，所述脱硝装置(7)的烟气出口通过管路与超导热管换热器(6)的冷却段(613)相连，实现烟气余热回收后，通过管路与所述烟囱(8)相连。
2.如权利要求1所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：所述烟气冷凝***(4)包括沿烟气流动方向依次设置的烟气冷凝器(41)、第一除雾器(42)和设置于两者下方的集水斗(43)，所述烟气冷凝器(41)为管束式，为改性PTFE材质或钛管材质，所述第一除雾器(42)为板式，层数为2层以上，层间距为1.2～1.8m，所述烟气冷凝器(41)产生的冷凝水收集于集水斗(43)。
3.如权利要求2所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：所述集水斗(43)下部设置冷凝水箱、pH计和液位计，并配备加药装置。
4.如权利要求2所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：所述烟气冷凝器(41)的换热介质为循环冷却水，通过循环冷却水供水管路与循环水冷却塔(5)相连，所述循环冷却水供水管路上布置有循环水泵(9)。
5.如权利要求2所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：所述集水斗(43)收集的冷凝水通过冷凝水输送管路与循环水冷却塔(5)相连，所述冷凝水输送管路上布置有冷凝水泵(10)。
6.如权利要求1所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***，其特征在于：所述超导热管换热器(6)还包括隔热层(612)，所述隔热层(612)位于超导热管换热器(6)中间，将超导热管换热器(6)分隔为加热段(611)和冷却段(613)，所述超导热管换热器(6)为管束式，换热介质为超导材料，所述超导热管换热器(6)的加热段(611)设有真空泵(11)与换热管束相连，所述超导热管换热器(6)的冷却段(613)设有超导材料补充装置与换热管束相连。
7.一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合方法，其特征在于：该方法是采用权利要求1-6中任一项所述烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合***实现的，其包括以下步骤：
步骤1.烧结机排出的烧结烟气进入烟气冷凝***(4)，在烟气冷凝***(4)的烟气冷凝器(41)中与来自循环水冷却塔(5)的冷却水进行逆流换热，烟气冷凝降温析水；
步骤2.所述烟气冷凝***(4)排出的烧结烟气进入超导热管换热器(6)，通过超导热管换热器(6)的加热段(611)中的低温烟气，从通过超导热管换热器(6)的冷却段(613)的高温烟气中吸收热量，烟气实现升温；
步骤3.所述脱硝装置(7)排出的烧结烟气再次进入超导热管换热器(6)，通过超导热管换热器(6)的冷却段(613)的高温烟气，释放热量给通过超导热管换热器(6)的加热段(611)中的低温烟气，烟气适度降温，实现余热回收后经烟囱(8)排放。
8.如权利要求7所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合方法，其特征在于：步骤1中烟气冷凝处理前对烧结烟气进行除尘、湿法脱硫的操作，烟气冷凝处理后对烧结烟气进行除雾的操作；所述步骤1中烟气冷凝处理过程中产生的冷凝水，被集水斗(43)收集，通过所述冷凝水泵(10)输送至所述循环水冷却塔(5)底部，作为补水回用。
9.如权利要求7所述的一种烧结烟气脱硫脱硝、烟气消白综合方法，其特征在于：所述步骤2中烟气从加热段(611)排出后与来自补燃***的高炉煤气燃烧气进行混合，烟气实现继续升温至脱硝所需温度；烟气升温处理后对所述烧结烟气进行脱硝的操作。
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