CN112275137B - 用于烧结烟气scr脱硝催化剂预热的***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***及方法，所述***包括：原始烧结烟气SCR脱硝线，包括通过烟道顺次连接的烟气引入单元、补燃单元、SCR脱硝单元和烟气排出单元，以及设置在SCR脱硝单元的入口烟道与出口烟道之间的烟气换热单元；冷风进风单元，设置在所述烟气换热单元的烟气入口侧并用于引入冷风；旁路单元，能够控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元。所述方法利用上述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***进行SCR脱硝催化剂的预热。本发明可以最大程度规避烧结机启动初期粉尘过高、水分过多的影响，避免高粉尘和高水分导致催化剂堵塞，延长催化剂使用寿命。

Description

用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***及方法
技术领域
本发明涉及烧结烟气环保处理的技术领域，更具体地讲，涉及一种可以有效保护催化剂的用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***及方法。
背景技术
钢铁工业产业规模大，工艺流程长，同时能源消耗高，污染物排放量大，为推动钢铁行业超低排放改造，中国生态环境部等五部委联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》明确各区域的钢铁企业要分步开展超低排放改造，其中烧结机头烟气要求在基准含氧量16％条件下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3。
烧结工艺是将铁矿粉、煤粉(无烟煤)和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣等按一定配比混匀，经烧结而成的有一定强度和粒度的烧结矿，可作为炼铁的熟料。由于在生产过程中涉及到加热工序，加热过程中会利用大量的燃料以及矿石，在烧结过程中，在高温燃烧条件下，燃料与烧结混合料发生烧结反应产生SO2、NOx等多种污染物和粉尘，目前国内烧结主抽风机出口的烧结烟气温度通常为110～150℃。
烧结烟气脱硝技术的主要目的是将烧结烟气中的NOx及粉尘降低至最新国家环保要求以下，减少排放对环境造成的污染，技术实施后对于改善企业环境污染和保证生产将起十分重要的作用，目前烧结烟气脱硝技术多选用SCR脱硝技术，该技术设备造价低、工艺流程简单。该工艺通过喷入还原剂氨将氮氧化物还原为氮气进而达到脱硝的目的，具体有脱硝效率高，技术比较成熟的特点，一般选用钒钛系催化剂，反应温度在250～400℃左右。考虑到粉尘等杂质可能降低催化剂的使用寿命，国内多数项目将SCR脱硝工艺设备布置在在除尘器及脱硫塔之后，即SCR采用后置布置工艺。要满足SCR脱硝所需烟温要求，需将进入SCR的烟气加热到SCR所需的较高的烟气温度。
目前国内烧结烟气脱硫***多选用氨、石灰石等吸收剂的湿法脱硫工艺，脱硫出口的烟气温度一般较低，通常约50℃；SCR采用后置脱硝工艺时，烟气加热需要较大的能源消耗，运行经济上不合理；若SCR采用较低的反应温度，需要安装更多的催化剂，工程投资成本较高。另外，SCR布置于脱硫塔下游，若脱硫设备运行异常，脱硫塔排出烟气的过量吸收剂、较高的水分、脱硫反应产物等与脱硝还原剂、烟气内灰分等可能发生化学反应，生成物易造成催化剂孔内堵塞、催化剂阻力增大等严重后果，可能导致脱硝装置不能正常、稳定运行。
此外，在烧结机点火启动阶段，烧结烟气中的水份和灰分均大于烧结机正常运行时的情况，烟气中烟尘易聚集于催化剂表面，如不及时清除，催化剂的阻力可能快速上升，导致催化剂堵塞。
发明内容
针对现有技术的不足，为了解决烧结机启动阶段烧结烟气中水分和灰分过大对催化剂的影响，解决催化剂易堵塞、灰分在催化剂表面板结、烟气加热能源消耗大及催化剂投资成本高等技术问题，本发明提出一种能够保护催化剂并保证烧结烟气净化***平稳运行的用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***及方法。
为此，本发明的一方面提供了一种用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***，所述***包括：
原始烧结烟气SCR脱硝线，包括通过烟道顺次连接的烟气引入单元、补燃单元、SCR脱硝单元和烟气排出单元，以及设置在SCR脱硝单元的入口烟道与出口烟道之间的烟气换热单元；
冷风进风单元，设置在所述烟气换热单元的烟气入口侧并用于引入冷风；
旁路单元，能够控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元。
进一步地，所述冷风进风单元包括冷风进风风道和设置在冷风进风风道中的冷风进风挡板门，所述冷风进风风道与烟气换热单元的入口烟道相连，所述烟气换热单元为GGH换热器。
进一步地，所述旁路单元包括旁路烟道以及旁路挡板门、SCR入口挡板门和SCR出口挡板门，旁路烟道直接连接烟气引入单元与烟气排出单元并且与所述补燃单元和SCR脱硝单元并联设置，所述旁路挡板门设置在旁路烟道中，所述SCR入口挡板门设置在烟气换热单元的出口烟道中且位于冷风进风单元的上游，所述SCR出口挡板门设置在烟气换热单元的出口烟道中。
进一步地，所述SCR脱硝单元包括还原剂喷射装置和装设有脱硝催化剂的SCR脱硝反应器，所述还原剂喷射装置能够向进入SCR脱硝反应器之前的烧结烟气中喷入还原剂。
进一步地，所述烟气引入单元包括与烧结机烟气出口相连的主抽风机，所述烟气排出单元包括依次与烟气换热单元的出口烟道相连的SCR增压风机、脱硫吸收塔和烟囱。
本发明的再一方面提供了用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，利用上述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***在烧结机启动阶段进行SCR脱硝催化剂的预热。
进一步地，在烧结机启动阶段，开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元，开启冷风进风单元引入冷风并在经烟气换热单元和补燃单元加热后对SCR脱硝单元中的脱硝催化剂进行预热。
进一步地，在烧结烟气条件符合SCR脱硝单元的启动条件且脱硝催化剂预热完成后，关断旁路单元并关闭冷风进风单元，控制烧结烟气经由原始烧结烟气SCR脱硝线进行脱硝处理。
进一步地，通过调整冷风进风单元的冷风抽取量和补燃单元的加热温度调节脱硝催化剂的预热温度至150～300℃。
进一步地，在SCR脱硝单元发生故障时，开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元并进行SCR脱硝单元的在线检修。
本发明用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***及方法可以最大程度规避烧结机启动初期粉尘过高、水分过多的影响，避免高粉尘和高水分导致催化剂堵塞，延长催化剂使用寿命；同时可以实现SCR脱硝单元的在线检修，可以保证本***在事故工况下不影响烧结机的正常运行，SCR脱硝单元的烟温可控，反应温度区间大，高中低温催化剂均可选。
附图说明
图1示出了根据本发明示例性实施例用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***的结构示意图。
附图标记说明：
1-主抽风机、2-烟气换热单元、3-补燃单元、4-还原剂喷射装置、5-SCR脱硝反应器、6-脱硝催化剂、7-SCR增压风机、8-烟囱、9-旁路烟道、10-冷风进风挡板门、11-SCR入口挡板门、12-旁路挡板门、13-SCR出口挡板门。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明的目的是脱除烧结烟气内NOx的同时，利用该预热***保护脱硝催化剂，主要减小烧结机启动阶段烧结烟气中水分和灰分过大对催化剂的不良影响，解决催化剂易堵塞、灰分在催化剂表面板结、烟气加热能源消耗大及催化剂投资成本高等技术问题，保证烧结烟气整体净化***的平稳运行。
图1示出了根据本发明示例性实施例用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***的结构示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例，所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***包括用于实现烧结烟气脱硝的原始烧结烟气SCR脱硝线以及用于配合实现脱硝催化剂预热的冷风进风单元和旁路单元。
具体地，原始烧结烟气SCR脱硝线包括通过烟道顺次连接的烟气引入单元、补燃单元3、SCR脱硝单元和烟气排出单元，以及设置在SCR脱硝单元的入口烟道与出口烟道之间的烟气换热单元2。正常脱硝过程中，来***结机的烧结烟气经由烟气引入单元、补燃单元3、SCR脱硝单元和烟气排出单元排出，同时在烟气换热单元2中实现对烧结烟气的加热和换热处理，最终实现脱硝脱硫烟气的排放。
其中，烟气引入单元包括与烧结机烟气出口相连的主抽风机1，用于将烧结机的烧结烟气抽出并送往各处理单元。烟气排出单元包括依次与烟气换热单元2的出口烟道相连的SCR增压风机7、脱硫吸收塔(未示出)和烟囱8，脱硝后的烟气换热后经由SCR增压风机7增压后送入脱硫吸收塔进行脱硫处理，最后经由烟囱8排向大气。
本发明的SCR脱硝单元包括还原剂喷射装置4和装设有脱硝催化剂6的SCR脱硝反应器5，还原剂喷射装置4能够向进入SCR脱硝反应器之前的烧结烟气中喷入还原剂如氨水，烧结烟气进入SCR脱硝反应器5中之后在脱硝催化剂的作用下将氮氧化物还原为氮气而达到脱硝的目的。还原剂喷射装置4和SCR脱硝反应器5均可以采用现有装置，脱硝催化剂6也可以采用的脱硝催化剂，但因为本发明的预热***能够实现SCR脱硝单元的烟温可控且反应温度区间大，因此高中低温的脱硝催化剂均可选择。
根据本发明，冷风进风单元设置在烟气换热单元2的烟气入口侧并用于引入冷风，冷风进风单元具体包括冷风进风风道和设置在冷风进风风道中的冷风进风挡板门10，冷风进风风道与烟气换热单元2的入口烟道相连，则当冷风进风挡板门10开启时，通过冷风进风风道向烟气换热单元2的入口烟道引入冷风，冷风能够经烟气换热单元2和补燃单元的加热实现温度的升高，加热的热空气能够作为SCR脱硝反应器中脱硝催化剂的预热风逐步对脱硝催化剂进行预热。其中，烟气换热单元2为GGH换热器，其设置在SCR脱硝单元的入口烟道与出口烟道之间，实现入口烧结烟气与出口烧结烟气的加热与换热。
本发明的旁路单元能够控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元，旁路单元具体包括旁路烟道9以及旁路挡板门12、SCR入口挡板门11和SCR出口挡板门13，旁路烟道9直接连接烟气引入单元与烟气排出单元并且与补燃单元3和SCR脱硝单元并联设置。旁路挡板门12设置在旁路烟道9中，SCR入口挡板门11设置在烟气换热单元2的出口烟道中且位于冷风进风单元的上游，SCR出口挡板门13设置在烟气换热单元2的出口烟道中。
当旁路挡板门12开启且SCR入口挡板门11、SCR出口挡板门13均关闭时，此时旁路烟道9连通，烧结烟气直接从烟气引入单元送入烟气排出单元，此时可以控制冷风进风单元送入冷风进行脱硝催化剂的预热处理。待预热处理完成后能够进行脱硝处理之后，则关闭旁路挡板门12并打开SCR入口挡板门11、SCR出口挡板门13，此时旁路烟道9关闭，烧结烟气经由原始烧结烟气SCR脱硝线顺次进入各组件进行脱硝处理后排出。
此外，通过设置SCR入口挡板门11和SCR出口挡板门13，还能够实现SCR脱硝单元的在线检修，同时可以保证本***在事故工况下不影响烧结机的正常运行。
本发明还提供了用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，该方法利用上述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***在烧结机启动阶段进行SCR脱硝催化剂的预热。具体地，在烧结机启动阶段，开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元，开启冷风进风单元引入冷风并在经烟气换热单元和补燃单元加热后对SCR脱硝单元中的脱硝催化剂进行预热。
在烧结烟气条件符合SCR脱硝单元的启动条件且脱硝催化剂预热完成后，关断旁路单元并关闭冷风进风单元，控制烧结烟气经由原始烧结烟气SCR脱硝线进行脱硝处理。其中，可以通过调整冷风进风单元的冷风抽取量和补燃单元的加热温度调节脱硝催化剂的预热温度至150～300℃。
在SCR脱硝单元发生故障时，可以开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元并进行SCR脱硝单元的在线检修，还可以避免***停机。
根据本发明的一个实施例，在烧结机点火启动时，打开旁路烟道，烧结烟气进入旁路烟道，不经过SCR脱硝单元而直接由增压风机送入脱硫吸收塔；同时打开冷风进风单元的冷风进风挡板门，冷风进入烟气换热单元后进入补燃单元，升温后再进入SCR脱硝反应器，加热后的热空气逐步对SCR脱硝反应器内的脱硝催化剂进行预热，待烧结机启动正常运行后，烧结烟气粉尘、湿度等回至稳定值后，SCR反应器内的脱硝催化剂温度亦达到或接近SCR运行烟气温度时，此时即可关闭冷风进风挡板门并关断旁路烟道，打开SCR进口挡板门和SCR出口挡板门，烧结烟气经烟气换热单元和补燃单元升温至SCR运行所需温度后，即可投入还原剂喷射装置并控制SCR脱硝反应器进行正常烟气脱硝处理。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例采用图1所示结构的预热***。
在烧结机启动初期，主抽风机1启动后，开启旁路挡板门12，关闭SCR入口挡板门11和SCR出口挡板门13，烧结机主抽风机出口的烧结烟气经过旁路烟道9直接排入通过SCR增压风机排入脱硫吸收塔并在脱硫后从烟囱排出；同时启动烟气换热单元2GGH换热器和补燃单元3(采用燃用气作为燃料)，冷风通过冷风进风风道、GGH换热器和补燃单元加热后进入SCR脱硝反应器5对脱硝催化剂6进行升温预热，当烧结烟气条件符合SCR脱硝反应器的启动条件且脱硝催化剂的预热温度均达到要求时，关闭冷风进风风道和旁路烟道，烧结烟气由旁路烟道9切换到经SCR脱硝反应器进行脱硝处理，避免了脱硝催化剂因烧结机启动阶段的高水分和灰分引起的堵塞，保证脱硝***平稳运行。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，利用了一种烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的***，所述***包括：原始烧结烟气SCR脱硝线，包括通过烟道顺次连接的烟气引入单元、补燃单元、SCR脱硝单元和烟气排出单元，以及设置在SCR脱硝单元的入口烟道与出口烟道之间的烟气换热单元；冷风进风单元，设置在所述烟气换热单元的烟气入口侧并用于引入冷风；旁路单元，能够控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元；
在烧结机启动阶段进行SCR脱硝催化剂的预热；开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元。
2.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，在烧结机启动阶段，开启冷风进风单元引入冷风并在经烟气换热单元和补燃单元加热后对SCR脱硝单元中的脱硝催化剂进行预热。
3.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，在烧结烟气条件符合SCR脱硝单元的启动条件且脱硝催化剂预热完成后，关断旁路单元并关闭冷风进风单元，控制烧结烟气经由原始烧结烟气SCR脱硝线进行脱硝处理。
4.根据权利要求2所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，通过调整冷风进风单元的冷风抽取量和补燃单元的加热温度调节脱硝催化剂的预热温度至150～300℃。
5.根据权利要求3所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，在SCR脱硝单元发生故障时，开启旁路单元并控制烧结烟气从烟气引入单元直接送入烟气排出单元并进行SCR脱硝单元的在线检修。
6.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，所述冷风进风单元包括冷风进风风道和设置在冷风进风风道中的冷风进风挡板门，所述冷风进风风道与烟气换热单元的入口烟道相连，所述烟气换热单元为GGH换热器。
7.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，所述旁路单元包括旁路烟道以及旁路挡板门、SCR入口挡板门和SCR出口挡板门，旁路烟道直接连接烟气引入单元与烟气排出单元并且与所述补燃单元和SCR脱硝单元并联设置，所述旁路挡板门设置在旁路烟道中，所述SCR入口挡板门设置在烟气换热单元的出口烟道中且位于冷风进风单元的上游，所述SCR出口挡板门设置在烟气换热单元的出口烟道中。
8.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，所述SCR脱硝单元包括还原剂喷射装置和装设有脱硝催化剂的SCR脱硝反应器，所述还原剂喷射装置能够向进入SCR脱硝反应器之前的烧结烟气中喷入还原剂。
9.根据权利要求1所述用于烧结烟气SCR脱硝催化剂预热的方法，其特征在于，所述烟气引入单元包括与烧结机烟气出口相连的主抽风机，所述烟气排出单元包括依次与烟气换热单元的出口烟道相连的SCR增压风机、脱硫吸收塔和烟囱。
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