CN112316592A - 烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，用于处理烧结机排出的烧结烟气，包括烧结烟气循环***和外排烟气净化***；烧结烟气循环***包括除尘器，第一路烟气和第四路烟气汇成一路循环烟气并经由第一混合烟道进入除尘器中进行除尘处理，循环烟气由除尘器排出后沿循环烟道进入烧结机内重新参与烧结过程；外排烟气净化***包括脱硫反应装置和除尘脱硝一体化装置；第二路烟气和经过脱硫反应装置脱硫处理后的第三路烟气汇成一路外排烟气并经由第二混合烟道进入除尘脱硝一体化装置中进行除尘脱硝处理，除尘脱硝处理后的外排烟气由除尘脱硝一体化装置排出并进入外排烟道后排放。

Description

烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置

技术领域

本发明涉及钢铁行业烟气超低排放治理领域，特别涉及烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置。

背景技术

钢铁行业属于高污染行业，铁矿石烧结过程中本身要产生大量烟气，另外由于国内烧结机漏风率高(40％以上)，有相当一部分空气没有通过烧结料层，直接进入后续烟气处理装置，因此烧结烟气量非常巨大。比如一台360m²烧结机正常生产时，排放的烟气量高达每小时216万立方米(m³/h)以上。除了烧结烟气量大以外，还具有排放源集中、烟气温度波动大(随烧结工艺状况变化)，携带粉尘多、CO含量较高、SO₂浓度较低、含湿量大、含腐蚀性气体及二噁英类物质等特点，因此对局部大气质量的影响较大，会造成严重的环境污染，因此很有必要对烧结烟气污染物进行净化，达到环保减排效果。

当前我国钢铁企业，大气污染物治理措施可大致总结为三大类：1、原料控制，烟气减排的基础条件；2、烧结过程控制，烟气减排的有效手段；3、烟气末端治理，烟气治理的终极手段与最终保障。在以上三种治理措施中，人们往往更关注烟气末端治理。目前，烧结烟气末端治理主要有活性焦脱硫脱硝一体化、烟气脱硫(湿法、干法、半干法)+除尘+SCR脱硝一体化等技术。

活性焦脱硫脱硝一体化技术，主要存在着投资巨大、一般企业难以承受，活性焦损耗大、运行成本高，工艺复杂，烟气通过吸附床压力降大从而增加能耗，喷射氨造成管道堵塞、脱硫速率慢等缺点。工程中，烟气脱硫除尘脱硝一体化往往直接采用“脱硫+除尘+脱硝”的串联模式，并没有实现真正的脱硫除尘脱硝一体化技术，也没有真正降低项目投资、运行成本，并且占地面积大，工期长，给企业造成很大的压力。

随着《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB 28662-2012)修改单等国家和地方标准的不断出台，钢铁行业烟气污染物排放限值愈来愈低，末端脱硫/脱硝治理技术只能通过不断增大装置规模，增加脱硫剂、氨、催化剂等用量来达到排放限值，必然造成企业很大的压力。

在此背景下，不仅仅局限于烟气末端治理，而着眼于烧结烟气全流程治理，就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置不仅克服了烧结机烟气循环比例较低的问题，同时克服了烧结烟气循环***及后续烟气脱硫脱硝***的投资、运行成本居高不下的难题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，用于处理烧结机排出的烧结烟气，包括烧结烟气循环***和外排烟气净化***；所述烧结机连通有排出第一路烟气的机头烟道、排出第二路烟气的中前段主烟道、排出第三路烟气的中后段主烟道和排出第四路烟气的高温烟道；所述烧结烟气循环***包括除尘器，所述第一路烟气和所述第四路烟气汇成一路循环烟气并经由第一混合烟道进入所述除尘器中进行除尘处理，所述循环烟气由所述除尘器排出后沿循环烟道进入所述烧结机内重新参与烧结过程；所述外排烟气净化***包括脱硫反应装置和除尘脱硝一体化装置；所述第二路烟气和经过所述脱硫反应装置脱硫处理后的所述第三路烟气汇成一路外排烟气并经由第二混合烟道进入所述除尘脱硝一体化装置中进行除尘脱硝处理，除尘脱硝处理后的所述外排烟气由所述除尘脱硝一体化装置排出并进入外排烟道后排放。

进一步地，所述除尘脱硝一体化装置包括多个除尘脱硝单元、反吹装置、第二脱硝单元、箱体、灰斗和装配板；所述装配板设置在所述箱体中，所述装配板将所述箱体分为下箱体和上箱体；所述下箱体上设有进气口，所述除尘脱硝一体化装置通过所述进气口与所述第二混合烟道连通，所述上箱体上设有出气口，所述除尘脱硝一体化装置通过所述出气口与所述外排烟道连通；多个所述除尘脱硝单元设置在所述下箱体中，每个所述除尘脱硝单元内设置有蜂窝状活性炭管，所述蜂窝状活性炭管中装载有SCR脱硝催化剂，所述蜂窝状活性炭管为第一脱硝单元；所述反吹装置和所述第二脱硝单元均设置在所述上箱体内，所述反吹装置安装在所述装配板的上方，且所述反吹装置的吹风口正对所述除尘脱硝单元；所述灰斗与所述下箱体的下端连接，所述下箱体的下端敞开，且所述灰斗与所述下箱体相连通；所述第二脱硝单元设置在所述反吹装置的上方，所述第二脱硝单元内设置有脱硝催化剂层；所述外排烟气经所述第二混合烟道进入所述下箱体内，并在所述除尘脱硝单元内完成除尘处理和第一级脱硝反应，所述外排烟气经所述除尘脱硝单元处理后进入所述上箱体内，并在所述第二脱硝单元内完成第二级脱硝反应，经过所述第二级脱硝反应后的所述外排烟气从所述出气口排出。

进一步地，所述除尘脱硝单元包括除尘滤袋、袋笼和净烟气通道；所述除尘滤袋为筒体结构，所述除尘滤袋由一至四层滤袋组成，所述袋笼支撑在所述筒体结构的内壁上，所述蜂窝状活性炭管设置在所述袋笼的内部，所述蜂窝状活性炭管构成的通道为所述净烟气通道；所述反吹装置的吹风口正对所述除尘滤袋的连接口；优选地，所述滤袋为两层滤袋，所述滤袋包括除尘层和基布层，所述滤袋的外层为除尘层，所述滤袋的内层为所述基布层；所述外排烟气依次通过所述除尘层和所述基布层的除尘处理后，进入所述蜂窝状活性炭管中进行所述第一级脱硝反应，经过所述第一级脱硝反应后的所述外排烟气通过所述净烟气通道进入所述上箱体中。

进一步地，所述外排烟气净化***还包括供氨装置、烧结主抽风机和烟囱；所述供氨装置包括第一喷氨格栅、第二喷氨格栅和制氨装置，所述第一喷氨格栅设置在所述第二混合烟道上，且位于所述除尘脱硝一体化装置的上游；所述第二喷氨格栅设置在所述第二脱硝单元与所述反吹装置之间，且所述第二喷氨格栅的喷口朝向所述除尘脱硝单元；所述制氨装置分别与所述第一喷氨格栅和所述第二喷氨格栅连通，所述供氨装置用于为所述第一喷氨格栅和所述第二喷氨格栅提供氨源；所述烧结主抽风机设置在所述外排烟道上，且位于所述除尘脱硝一体化装置的下游，所述烟囱设置在所述外排烟道的末端。

进一步地，所述脱硫反应装置设置在所述中后段主烟道上，所述脱硫反应装置包括垂直设置的脱硫蛇形管；所述脱硫蛇形管至少包括一个下部弯折和一个上部弯折，所述脱硫蛇形管的一端设有脱硫进口，所述脱硫蛇形管的另一端设有脱硫出口，所述第三路烟气通过所述脱硫进口进入所述脱硫蛇形管中进行脱硫处理，完成脱硫处理的所述第三路烟气通过所述脱硫出口排出后进入所述第二混合烟道中。

进一步地，所述烧结烟气循环***还包括氨喷射***、烟气密封罩、氧气缓冲罐、氧气均布器和循环风机；所述烟气密封罩设置在所述烧结机的料面上方，所述循环风机设置在所述循环烟道上，且位于所述除尘器的下游；所述氧气缓冲罐上设有氧气进口和氧气出口，所述氧气均布器的输入端与所述氧气出口连接，所述氧气均布器的输出端设置于所述循环烟道上，且所述氧气均布器且位于所述循环风机的下游；所述氨喷射***设置在所述循环烟道上，且位于所述氧气均布器和所述烟气密封罩之间；所述循环烟气由所述除尘器排出并沿所述循环烟道依次经过所述循环风机、所述氧气均布器和所述氨喷射***后分若干支路进入所述烟气密封罩内，所述烟气密封罩将所述循环烟气均匀分布到所述烧结机的中后段料面中参与烧结过程。

进一步地，所述烧结烟气循环***还包括调节阀、氧气浓度分析仪和压力检测装置；所述调节阀设置在所述支路上，用于调节所述烟气密封罩中烟气的气压；所述压力检测装置设置在所述烟气密封罩上，用于检测所述烟气密封罩中烟气的气压；所述氧气浓度分析仪设置在所述烟气密封罩上，用于分析所述烟气密封罩中氧气数据。

进一步地，所述外排烟气净化***还包括第一SO₂浓度分析仪、第二SO₂浓度分析仪、第一CEMS分析仪、第二CEMS分析仪和第三CEMS分析仪；所述第一SO₂浓度分析仪设置在所述中后段主烟道上，所述第一SO₂浓度分析仪位于所述脱硫反应装置的上游且靠近所述脱硫进口；所述第二SO₂浓度分析仪设置在所述中后段主烟道上，所述第一SO₂浓度分析仪位于所述脱硫反应装置的下游且靠近所述脱硫出口；所述第一CEMS分析仪设置在所述第二混合烟道上，且位于所述第一喷氨格栅的上游；所述第二CEMS分析仪设置所述除尘脱硝一体化装置内，且位于所述反吹装置和所述第二喷氨格栅之间；所述第三CEMS分析仪设置在所述外排烟道上，且位于所述烧结主抽风机和所述烟囱之间。

进一步地，所述脱硫反应装置优选干法或半干法脱硫装置；所述反吹装置为脉冲反吹装置；所述SCR脱硝催化剂层的形式为板式、蜂窝式或波纹板式；优选地，所述除尘器为布袋除尘器。

进一步地，其特征在于，所述循环烟气分4-8条支路进入所述烟气密封罩内。

分析可知，本发明公开一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置的实施例实现了如下技术效果：

(1)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置相比传统烧结烟气循环+脱硫+除尘+脱硝串联技术，实现了烧结烟气循环技术与除尘脱硝一体化技术的有机结合，节省了投资、运行成本，减小占地面积，缩短工期；

(2)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置相比传统烟气循环技术，通过富氧烧结烟气循环，实现了烧结烟气循环率由20％到35％的提升；

(3)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置将SCR与SNCR脱硝有机结合，利用烧结料层中温度窗口，首次实现烧结机SNCR脱硝；

(4)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置通过SO₂浓度富集，极大的减小了脱硫装置烟气处理量，节约占地、投资及运行成本；

同时，本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置解决了传统除尘脱硝一体化装置所面临的一系列难题，具体如下：

(1)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中除尘单元与脱硝单元分体式设计，使用、维护更方便，从根本上解决了除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致的问题，有效延长了使用时间，节省了维护成本；

(2)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中碳纤维掺入布袋，提高布袋耐磨性、韧性及强度，延长使用寿命，节约成本；

(3)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中设置两级喷氨、两级脱硝反应，精准控制喷氨量，保证脱硝效率，减少氨逃逸；脱硝模块采用蜂窝状活性炭管215负载低温脱硝催化剂的方式，方便危废处理，脱硝单元废弃后，可直接燃烧放热，燃烧灰可回收V、W、Ti金属，通过合理方式可资源化重复利用，避免污染和浪费。

另外，本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中烧结烟气循环技术采用纯O₂补充循环烟气氧含量，可大幅度提高烟气减排量，并且可根据实际情况自动调节；烟气中SO₂浓度富集，极大的缩小脱硫装置规模；蜂窝状活性炭管作为低温脱硝催化剂载体，有利于提高载体比表面积，催化剂负载均匀程度，且利于废弃物处理，促进金属元素资源化利用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1本发明一实施例的工艺流程示意图；

图2本发明一实施例中除尘脱硝一体化装置的结构示意图；

图3本发明一实施例中除尘脱硝单元的结构示意图；

图4是图3中A-A方向的剖面视图；

图5是图3中B-B方向的剖面视图。

附图标记说明：

1-烧结机，2-布袋除尘器，3-循环风机，4-氧气缓冲罐，5-氧气均布器，6-氨喷射***，7-调节阀，8-氧气浓度分析仪，9-压力检测装置，10-烟气密封罩，11-第一SO₂浓度分析仪，12-脱硫反应装置，13-第二SO₂浓度分析仪，14-第一CEMS分析仪，15-第一喷氨格栅，16-制氨装置，17-除尘脱硝一体化装置，18-烧结主抽风机，19-第三CEMS分析仪，20-烟囱，21-除尘脱硝单元，211-除尘滤袋，212-除尘层，213-基布层，214-袋笼，215-蜂窝状活性炭管，216-净烟气通道，22-反吹装置，23-第二CEMS分析仪，24-第二喷氨格栅，25-第二脱硝单元，26-上箱体，27-机头烟道，28-中前段主烟道，29-中后段主烟道，30-高温烟道，31-第一混合烟道，32-第二混合烟道，40-循环烟道，41-外排烟道，42-箱体，43-灰斗，44-装配板，45-下箱体。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本发明的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本发明的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供了一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，用于处理烧结机1排出的烧结烟气。一体化装置包括烧结烟气循环***和外排烟气净化***；烧结机1连通有排出第一路烟气的机头烟道27、排出第二路烟气的中前段主烟道28、排出第三路烟气的中后段主烟道29和排出第四路烟气的高温烟道30；烧结烟气循环***包括除尘器，除尘器优选为布袋除尘器2，第一路烟气和第四路烟气汇成一路循环烟气并经由第一混合烟道31进入布袋除尘器2中进行除尘处理，循环烟气由布袋除尘器2排出后沿循环烟道40进入烧结机1内重新参与烧结过程；外排烟气净化***包括脱硫反应装置12和除尘脱硝一体化装置17；第二路烟气和经过脱硫反应装置12脱硫处理后的第三路烟气汇成一路外排烟气并经由第二混合烟道32进入除尘脱硝一体化装置17中进行除尘脱硝处理，除尘脱硝处理后的外排烟气由除尘脱硝一体化装置17排出并进入外排烟道41后排放。

在上述实施例中，本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置包括烧结烟气循环***和外排烟气净化***，烧结机1底部均设有风箱，且风箱出口均连接有烟道，将烧结机1烟道分为机头烟道27(用于排出烧结机头烟气，1#-3#风箱烟气)，中前段主烟道28(用于排出高CO、NO_x烟气，4#-8#风箱烟气)，中后段主烟道29(用于排出高SO₂烟气，9#-19#风箱烟气)，高温烟道30(用于排出机尾高温烟气，20#-23#风箱烟气)，风箱支管中气态污染物浓度变化是具有一定规律的，主要气态污染物不同的各类烟气对应不同的烟道。第一路烟气为烧结机头烟气从机头烟道27引出，第四路烟气为高温烟气从高温烟道30引出，第一路烟气和第四路烟气汇成一路循环烟气并经由第一混合烟道31进入布袋除尘器2中进行除尘处理，优选高效布袋除尘器，高效布袋除尘器可有效除去含碱金属和碱土金属的粉尘，避免烟气返回烧结机料面后，碱金属对烧结生产的不利影响，解决目前烧结烟气循环技术普遍存在的问题。循环烟气由布袋除尘器2排出后沿循环烟道40进入烧结机1内重新参与烧结过程。外排烟气净化***包括脱硫反应装置12和除尘脱硝一体化装置17，第二路烟气为高CO、NO_x烟气从中前段主烟道28引出，第四路烟气，将高SO₂烟气从中后段主烟道29引出，其中，根据烟气污染物排放特征，第三路烟气中SO₂绝对量占第二路烟气、第三路烟气中SO₂绝对量的95％以上，因此，对于外排烟气，仅需对第三路烟气进行脱硫处理，即可满足终端污染物排放浓度要求，烟气处理量相对于全烟气量少很多，无论脱硫装置的投资成本还是运行成本，都大大降低。第二路烟气和经过脱硫反应装置12脱硫处理后的第三路烟气汇成一路外排烟气并经由第二混合烟道32进入除尘脱硝一体化装置17中进行除尘脱硝处理，外排烟气由除尘脱硝一体化装置17排出并进入外排烟道41后排出。本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置相比传统烧结烟气循环+脱硫+除尘+脱硝串联技术，实现了烧结烟气循环技术与除尘脱硝一体化技术的有机结合，节省了投资、运行成本，减小占地面积，缩短工期。

其中，本发明实施例中将烧结机1风箱烟气分为四路，这里是依据烧结烟气风箱(可对风箱编号1#、2#....)支管中气态污染物浓度的大小来进行划分的，虽然烧结机1的规模有大有小(大的可能有500m²，小的可能只有90m²)，但沿烧结机1台车运行方向，风箱支管中气态污染物浓度变化是具有一定规律的，根据不同规模烧结机1的共性，可将风箱烟气划分为四路。另外，本发明实施例中，烟气风箱数量为23个，将烟气风箱编号为1#-23#。

优选地，如图1至图5所示，在本发明一个实施例中，除尘脱硝一体化装置17包括多个除尘脱硝单元21、反吹装置22、第二脱硝单元25、箱体42、灰斗43和装配板44；装配板44设置在箱体42中，装配板44将箱体42分为下箱体45和上箱体26；下箱体45上设有进气口，除尘脱硝一体化装置17通过进气口与第二混合烟道32连通，上箱体26上设有出气口，除尘脱硝一体化装置17通过出气口与外排烟道41连通；多个除尘脱硝单元21设置在下箱体45中，每个除尘脱硝单元21内设置有蜂窝状活性炭管215，蜂窝状活性炭管215中装载有SCR脱硝催化剂，蜂窝状活性炭管215为第一脱硝单元。反吹装置22和第二脱硝单元25均设置在上箱体26内，反吹装置22安装在装配板44的上方，且反吹装置22的吹风口正对除尘脱硝单元21；灰斗43与下箱体45的下端连接，下箱体45的下端敞开，且灰斗43与下箱体45相连通；第二脱硝单元25设置在反吹装置22的上方，第二脱硝单元25内设置有SCR脱硝催化剂层；外排烟气经第二混合烟道32进入下箱体45内，并在除尘脱硝单元21内完成除尘处理和第一级脱硝反应，外排烟气经除尘脱硝单元21处理后进入上箱体内，并在第二脱硝单元25内完成第二级脱硝反应，经过第二级脱硝反应后的外排烟气从出气口中排出。

在上述实施例中，除尘脱硝一体化装置17为箱体式结构，除尘脱硝单元21、反吹装置22和第二脱硝单元25均设置在箱体42内，除尘脱硝单元21内设置有蜂窝状活性炭管215，蜂窝状活性炭管215中装载有SCR脱硝催化剂，蜂窝状活性炭管215为脱硝层是第一脱硝单元，蜂窝状活性炭来源广泛、价格低廉；比表面积大、微孔多孔结构、高吸附容量、催化剂分散性和附着度好；导热性能优良、化学稳定性好和吸附性能优异，是极好的催化剂载体；蜂窝状活性炭由于其独特的平行孔道结构，具有孔隙率高、几何表面积大、床层压降小、能避免烟尘堵塞等优点，具有很好的工业应用价值。除尘脱硝单元体报废后，滤袋可按正常废弃物处理；由于脱硝层其主要成分是活性炭，可燃，报废后可通过燃烧的方式处理，一方面燃烧放热，另一方面可从燃烧灰中提取V、W、Ti等高价值金属元素，重新用于SCR脱硝催化剂的制造，实现元素的资源化循环利用，一举两得。反吹装置22安装在装配板44上方，反吹装置22的吹风口正对除尘脱硝单元21，反吹装置16为起到反吹作用的装置，优选地，反吹装置16采用脉冲反吹装置。除尘脱硝单元21可脱除大部分的粉尘，通过反吹装置22可使除尘脱硝单元21上的灰尘落入下方灰斗43中，其中，灰斗43的个数为多个。在反吹装置22上方设置有SCR脱硝催化剂层，SCR脱硝催化剂层称为第二脱硝单元25，SCR脱硝催化剂层可采用板式、蜂窝式或波纹板式。外排烟气经第二混合烟道32进入下箱体45内，并在除尘脱硝单元21处完成除尘处理和第一级脱硝反应，外排烟气经除尘脱硝单元21处理后进入上箱体内，并在第二脱硝单元25处完成第二级脱硝反应，经过第二级脱硝反应后的外排烟气从出气口中排出。在除尘脱硝一体化装置17中设置两级脱硝反应，保证脱硝效率，脱硝模块采用蜂窝状活性炭管负载低温脱硝催化剂的方式，使用后方便危废处理，脱硝单元废弃后，可直接燃烧放热，从燃烧灰中可回收V、W、Ti金属，通过合理方式可资源化重复利用，避免污染和浪费。

优选地，如图2至图5所示，在本发明一个实施例中，除尘脱硝单元21包括除尘滤袋211、袋笼214和净烟气通道216；除尘滤袋211为筒体结构，除尘滤袋211由一至四层滤袋组成，袋笼214支撑在筒体结构的内壁上，蜂窝状活性炭管215设置在袋笼214的内部，蜂窝状活性炭管215构成的通道为净烟气通道216；反吹装置22的吹风口正对除尘滤袋211的连接口；优选地，滤袋为两层滤袋，滤袋包括除尘层212和基布层213，滤袋的外层为除尘层212，滤袋的内层为基布层213；外排烟气依次通过除尘层212和基布层213的除尘处理后，进入蜂窝状活性炭管215中进行第一级脱硝反应，经过第一级脱硝反应后的外排烟气通过净烟气通道216进入上箱体26中。

在上述实施例中，除尘滤袋211为筒体结构，袋笼214支撑在筒体结构内壁上，蜂窝状活性炭管215安装在袋笼214的内部，蜂窝状活性炭管215构成的通道为净烟气通道216。除尘滤袋211和蜂窝状活性炭管215为分体结构，设计、使用和维护更方便，可根据使用情况，单独更换滤袋或催化剂，有效解决了除尘功能和脱硝功能使用寿命不一致的难题。除尘滤袋211由一至四层滤袋组成，优选两层，滤袋层数太少、太薄，使用中容易磨损、折断；层数太多，会造成压损过大，不利于***节能，其中，两层滤袋的外层为除尘层212，内层为基布层213，除尘层212由碳纤维、聚苯硫醚纤维，并且掺杂超细碳纤维，比较致密，用以除尘，除尘层212能阻挡PM2.5通过；基布层213由碳纤维织造，致密性低于除尘层，用于支撑与保持透气性。碳纤维具有密度小、重量轻，耐化学腐蚀性好，耐疲劳、使用寿命长，高强度、高模量，热膨胀系数好，自润滑、耐磨性等众多优点。在滤料中添加碳纤维可以增强滤袋的耐磨性、韧性及强度，减轻滤袋重量从而减轻除尘器荷载，延长滤袋使用寿命。外排烟气经第二混合烟道32进入下箱体45内，外排烟气通过除尘层212和基布层213后，进入蜂窝状活性炭管215，由于蜂窝状活性炭具有比表面积大、微孔多孔结构、高吸附容量、催化剂分散性、化学稳定性好和吸附性能优异等特点，因此外排烟气中的NO_x、NH₃比较容易在脱硝催化剂表面充分吸附并发生第一级脱硝反应。第一次脱硝后的外排烟气，通过净烟气通道216进入到上箱体。为防止烟气中NO_x在第一脱硝单元中反应不完全，因此在上箱体中自下而上依次设置第二脱硝单元25，外排烟气在此处发生第二级脱硝反应。在除尘脱硝一体化装置17中设置两级脱硝反应，保证脱硝效率。

优选地，如图1至图5所示，在本发明一个实施例中，外排烟气净化***还包括供氨装置、烧结主抽风机18和烟囱20；供氨装置包括第一喷氨格栅15、第二喷氨格栅24和制氨装置16，第一喷氨格栅15设置在第二混合烟道32上，且位于除尘脱硝一体化装置17的上游；第二喷氨格栅24设置在第二脱硝单元25与反吹装置22之间，且第二喷氨格栅24的喷口朝向除尘脱硝单元21，第二喷氨格栅24用于在烟气到达第二脱硝单元25之前喷入氨源，优选向除尘脱硝单元21的出口的烟气中喷入氨源，氨源为氨气或者氨水等。制氨装置16分别与第一喷氨格栅15和第二喷氨格栅24连通，供氨装置16用于为第一喷氨格栅15和第二喷氨格栅24提供氨源；烧结主抽风机18设置在外排烟道41上，且位于除尘脱硝一体化装置17的下游，烟囱20设置在外排烟道41的末端；外排烟气从出气口中排出进入外排烟道41后通过烧结主抽风机18的作用进入烟囱20后排出。

在上述实施例中，第一喷氨格栅15设置在第二混合烟道32上，且位于除尘脱硝一体化装置17的上游。第二喷氨格栅24布置在第二脱硝单元25与反吹装置22之间，可均布喷入的氨源，其中，第二喷氨格栅24除了可喷入氨气外，也可以喷入氨水等其他氨源，为第二脱硝单元25脱硝反应提供还原剂。外排烟气经第二混合烟道32时，通过第一喷氨格栅15喷入氨源，第一喷氨格栅15除了可喷入氨气外，也可以喷入氨水等其他氨源，含氨的混合烟气进入除除尘脱硝一体化装置17中，外排烟气在除尘脱硝单元21处发生第一级脱硝反应和除尘处理。第一次脱硝后的外排烟气，通过净烟气通道216进入到上箱体，在上箱体中自下而上依次设置第二喷氨格栅24和脱硝催化剂层，在此处发生第二级脱硝反应。相对于一次脱硝反应，通过设置两级脱硝反应，设置分级喷氨，分别在除尘脱硝装置17入口前烟道内第一级喷氨，在SCR脱硝催化剂层前第二级喷氨。通过设置两级喷氨、两级脱硝反应，精准控制喷氨量，保证脱硝效率，减少氨逃逸。经过两级脱硝反应后的外排烟气，通过烧结主抽风机18引出***，并由烟囱20外排。

优选地，如图1至图5所示，在本发明一个实施例中，脱硫反应装置12设置在中后段主烟道29上，脱硫反应装置12包括垂直设置的脱硫蛇形管；脱硫蛇形管至少包括一个下部弯折和一个上部弯折，脱硫蛇形管的一端设有脱硫进口，脱硫蛇形管的另一端设有脱硫出口，第三路烟气通过脱硫进口进入脱硫蛇形管中进行脱硫处理，完成脱硫处理的第三路烟气通过脱硫出口排出后进入第二混合烟道32中。其中，脱硫反应装置12优选干法或半干法脱硫装置。仅在第三路烟气流动的中后段主烟道29上设置脱硫反应装置12，是利用烟气污染物排放特征决定的。第三路烟气中SO₂绝对量占第二路烟气、第三路烟气中SO₂绝对量的95％以上，因此，对于外排烟气，仅需对第三路烟气进行脱硫处理，即可满足终端污染物排放浓度要求，烟气处理量相对于全烟气量少很多，无论脱硫装置的投资成本还是运行成本，都大大降低。

优选地，如图1所示，在本发明一个实施例中，烧结烟气循环***还包括氨喷射***6、烟气密封罩10、氧气缓冲罐4、氧气均布器5和循环风机3；烟气密封罩10设置在烧结机1的料面上方，循环风机3设置在循环烟道40上，且位于布袋除尘器2的下游；氧气缓冲罐4上设有氧气进口和氧气出口，氧气均布器5的输入端与氧气出口连接，氧气均布器5的输出端设置于循环烟道40上，且氧气均布器5且位于循环风机3的下游；氨喷射***6设置在循环烟道40上，且位于氧气均布器5和烟气密封罩10之间；循环烟气由所述布袋除尘器2排出并沿循环烟道40依次经过循环风机3、氧气均布器5和氨喷射***6后分若干支路进入烟气密封罩10内，烟气密封罩10将循环烟气均匀分布到烧结机1的中后段料面中参与烧结过程。

在上述实施例中，循环烟气由布袋除尘器2排出后进入循环烟道40，布袋除尘器2出口的循环烟气通过循环风机3做功，被送入烟气密封罩10中，然后通过循环烟气的均布效果，将烟气均匀分布到烧结机1台车中后段料面，参与烧结过程。其中，由循环风机3提供动力，循环烟气分4路分支管道(不限于4路，根据烟气情况确定)引入烟气密封罩10，烟气在烧结主抽风机负压下，被吸入料层，参与二次烧结过程。为保证烟气密封罩10内烟气含氧量＞18％(含氧量＞18％时，不影响烧结生产)，设置有补氧装置，包括补氧装置氧气缓冲罐4和氧气分布器5等。另外，氨喷射***6设置在循环烟道40上，且位于氧气均布器5和烟气密封罩10之间，用于使含NO_x烟气在烧结料层中与NH₃发生SNCR反应，进一步脱除NO_x。SNCR脱硝反应温度区间为900℃-1100℃，与烧结矿层温度(1000℃-1100℃)一致，具备反应温度窗口。在本发明实施例中，烟气风箱数量为23个，将烟气风箱编号为1#-23#，那么中后段料面大致为17#-23#风箱所对应的烧结机料面，由于不同烧结机情况不同，因此，此处只能给出大致为17#-23#风箱的结论。

优选地，如图1所示，在本发明一个实施例中，烧结烟气循环***还包括调节阀7、氧气浓度分析仪8和压力检测装置9；调节阀7设置在支路上，用于调节烟气密封罩10中烟气的气压；压力检测装置9设置在烟气密封罩10上，用于检测烟气密封罩10中烟气的气压；氧气浓度分析仪8设置在烟气密封罩10上，用于分析烟气密封罩10中氧气数据。

在上述实施例中，为了使循环烟气在烟气密封罩10中均匀分布，循环烟气分4-8路分支管道(不限于4-8路，实际数量根据烧结机规模和实际工况而定)引入烟气密封罩10。优选地，本发明实施例中，循环烟气分4路分支管道引入烟气密封罩10中，在4路分支管道上分别安装烟气调节阀7，根据不同区域料层透气性及需气量差异，调节阀7门开度，使烟气压力在密封罩10内保持稳定，并维持微负压状态，一般维持在-100Pa—0Pa以内，防止烟气外泄。为保证实时监测烟气压力，在密封罩10上设置4个压力检测装置(不限于4个，与分支管道数量一致)。另外，依据烟气密封罩10上设置的氧气浓度分析仪8的数据，通过PID调节(比例积分微分控制)氧气喷入量。由于采用纯氧作为氧源，所以可极大提高烧结烟气减排率，一般可达到35％以上。

优选地，如图1至图5所示，在本发明一个实施例中，外排烟气净化***还包括第一SO₂浓度分析仪11、第二SO₂浓度分析仪13、第一CEMS分析仪14、第二CEMS分析仪23和第三CEMS分析仪19；第一SO₂浓度分析仪11设置在中后段主烟道29上，第一SO₂浓度分析仪11位于脱硫反应装置12的上游且靠近脱硫进口；第二SO₂浓度分析仪13设置在中后段主烟道29上，第一SO₂浓度分析仪11位于脱硫反应装置12的下游且靠近脱硫出口；第一CEMS分析仪14设置在第二混合烟道32上，且位于第一喷氨格栅15的上游；第二CEMS分析仪23设置除尘脱硝一体化装置17内，且位于反吹装置22和第二喷氨格栅24之间；第三CEMS分析仪19设置在外排烟道41上，且位于烧结主抽风机18和烟囱20之间。第一SO₂浓度分析仪11和第二SO₂浓度分析仪13用于测量脱硫反应装置12前、后的SO₂浓度，调控脱硫剂喷入量。第一CEMS分析仪14、第二CEMS分析仪23和第三CEMS分析仪19用于测量除尘脱硝一体化装置17前、中和后的烟气参数，用于调控第一喷氨格栅15、第二喷氨格栅24的氨源喷入量，减少氨逃逸。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置相比传统烧结烟气循环+脱硫+除尘+脱硝串联技术，实现了烧结烟气循环技术与除尘脱硝一体化技术的有机结合，节省了投资、运行成本，减小占地面积，缩短工期；

(2)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置相比传统烟气循环技术，通过富氧烧结烟气循环，实现了烧结烟气循环率由20％到35％的提升；

(3)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置将SCR与SNCR脱硝有机结合，利用烧结料层中温度窗口，首次实现烧结机SNCR脱硝；

(4)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置通过SO₂浓度富集，极大的减小了脱硫装置烟气处理量，节约占地、投资及运行成本；

同时，本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置解决了传统除尘脱硝一体化装置所面临的一系列难题，具体如下：

(1)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中除尘单元与脱硝单元分体式设计，使用、维护更方便，从根本上解决了除尘功能和脱硝功能使用寿命并不一致的问题，有效延长了使用时间，节省了维护成本；

(2)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中碳纤维掺入布袋，提高布袋耐磨性、韧性及强度，延长使用寿命，节约成本；

(3)本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中设置两级喷氨、两级脱硝反应，精准控制喷氨量，保证脱硝效率，减少氨逃逸；脱硝模块采用蜂窝状活性炭管215负载低温脱硝催化剂的方式，方便危废处理，脱硝单元废弃后，可直接燃烧放热，燃烧灰可回收V、W、Ti金属，通过合理方式可资源化重复利用，避免污染和浪费。

另外，本烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置中烧结烟气循环技术采用纯O₂补充循环烟气氧含量，可大幅度提高烟气减排量，并且可根据实际情况自动调节；烟气中SO₂浓度富集，极大的缩小脱硫装置规模；蜂窝状活性炭管215作为低温脱硝催化剂载体，有利于提高载体比表面积，催化剂负载均匀程度，且利于废弃物处理，促进金属元素资源化利用。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，用于处理烧结机排出的烧结烟气，其特征在于，包括烧结烟气循环***和外排烟气净化***；

所述烧结机连通有排出第一路烟气的机头烟道、排出第二路烟气的中前段主烟道、排出第三路烟气的中后段主烟道和排出第四路烟气的高温烟道；

所述烧结烟气循环***包括除尘器，所述第一路烟气和所述第四路烟气汇成一路循环烟气并经由第一混合烟道进入所述除尘器中进行除尘处理，所述循环烟气由所述除尘器排出后沿循环烟道进入所述烧结机内重新参与烧结过程；

所述外排烟气净化***包括脱硫反应装置和除尘脱硝一体化装置；

所述第二路烟气和经过所述脱硫反应装置脱硫处理后的所述第三路烟气汇成一路外排烟气并经由第二混合烟道进入所述除尘脱硝一体化装置中进行除尘脱硝处理，除尘脱硝处理后的所述外排烟气由所述除尘脱硝一体化装置排出并进入外排烟道后排放。

2.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述除尘脱硝一体化装置包括多个除尘脱硝单元、反吹装置、第二脱硝单元、箱体、灰斗和装配板；

所述装配板设置在所述箱体中，所述装配板将所述箱体分为下箱体和上箱体；

所述下箱体上设有进气口，所述除尘脱硝一体化装置通过所述进气口与所述第二混合烟道连通，所述上箱体上设有出气口，所述除尘脱硝一体化装置通过所述出气口与所述外排烟道连通；

多个所述除尘脱硝单元设置在所述下箱体中，每个所述除尘脱硝单元内设置有蜂窝状活性炭管，所述蜂窝状活性炭管中装载有SCR脱硝催化剂，所述蜂窝状活性炭管为第一脱硝单元；

所述反吹装置和所述第二脱硝单元均设置在所述上箱体内，所述反吹装置安装在所述装配板的上方，且所述反吹装置的吹风口正对所述除尘脱硝单元；

所述灰斗与所述下箱体的下端连接，所述下箱体的下端敞开，且所述灰斗与所述下箱体相连通；

所述第二脱硝单元设置在所述反吹装置的上方，所述第二脱硝单元内设置有脱硝催化剂层；

所述外排烟气经所述第二混合烟道进入所述下箱体内，并在所述除尘脱硝单元内完成除尘处理和第一级脱硝反应，所述外排烟气经所述除尘脱硝单元处理后进入所述上箱体内，并在所述第二脱硝单元内完成第二级脱硝反应，经过所述第二级脱硝反应后的所述外排烟气从所述出气口排出。

3.根据权利要求2所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述除尘脱硝单元包括除尘滤袋、袋笼和净烟气通道；

所述除尘滤袋为筒体结构，所述除尘滤袋由一至四层滤袋组成，所述袋笼支撑在所述筒体结构的内壁上，所述蜂窝状活性炭管设置在所述袋笼的内部，所述蜂窝状活性炭管构成的通道为所述净烟气通道；

所述反吹装置的吹风口正对所述除尘滤袋的连接口；

优选地，所述滤袋为两层滤袋，所述滤袋包括除尘层和基布层，所述滤袋的外层为除尘层，所述滤袋的内层为所述基布层；

所述外排烟气依次通过所述除尘层和所述基布层的除尘处理后，进入所述蜂窝状活性炭管中进行所述第一级脱硝反应，经过所述第一级脱硝反应后的所述外排烟气通过所述净烟气通道进入所述上箱体中。

4.根据权利要求2所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述外排烟气净化***还包括供氨装置、烧结主抽风机和烟囱；

所述供氨装置包括第一喷氨格栅、第二喷氨格栅和制氨装置，所述第一喷氨格栅设置在所述第二混合烟道上，且位于所述除尘脱硝一体化装置的上游；

所述第二喷氨格栅设置在所述第二脱硝单元与所述反吹装置之间，且所述第二喷氨格栅的喷口朝向所述除尘脱硝单元；

所述制氨装置分别与所述第一喷氨格栅和所述第二喷氨格栅连通，所述供氨装置用于为所述第一喷氨格栅和所述第二喷氨格栅提供氨源；

所述烧结主抽风机设置在所述外排烟道上，且位于所述除尘脱硝一体化装置的下游，所述烟囱设置在所述外排烟道的末端。

5.根据权利要求4所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述脱硫反应装置设置在所述中后段主烟道上，所述脱硫反应装置包括垂直设置的脱硫蛇形管；

所述脱硫蛇形管至少包括一个下部弯折和一个上部弯折，所述脱硫蛇形管的一端设有脱硫进口，所述脱硫蛇形管的另一端设有脱硫出口，所述第三路烟气通过所述脱硫进口进入所述脱硫蛇形管中进行脱硫处理，完成脱硫处理的所述第三路烟气通过所述脱硫出口排出后进入所述第二混合烟道中。

6.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述烧结烟气循环***还包括氨喷射***、烟气密封罩、氧气缓冲罐、氧气均布器和循环风机；

所述烟气密封罩设置在所述烧结机的料面上方，所述循环风机设置在所述循环烟道上，且位于所述除尘器的下游；

所述氧气缓冲罐上设有氧气进口和氧气出口，所述氧气均布器的输入端与所述氧气出口连接，所述氧气均布器的输出端设置于所述循环烟道上，且所述氧气均布器且位于所述循环风机的下游；

所述氨喷射***设置在所述循环烟道上，且位于所述氧气均布器和所述烟气密封罩之间；

所述循环烟气由所述除尘器排出并沿所述循环烟道依次经过所述循环风机、所述氧气均布器和所述氨喷射***后分若干支路进入所述烟气密封罩内，所述烟气密封罩将所述循环烟气均匀分布到所述烧结机的中后段料面中参与烧结过程。

7.根据权利要求6所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述烧结烟气循环***还包括调节阀、氧气浓度分析仪和压力检测装置；

所述调节阀设置在所述支路上，用于调节所述烟气密封罩中烟气的气压；

所述压力检测装置设置在所述烟气密封罩上，用于检测所述烟气密封罩中烟气的气压；

所述氧气浓度分析仪设置在所述烟气密封罩上，用于分析所述烟气密封罩中氧气数据。

8.根据权利要求5所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述外排烟气净化***还包括第一SO₂浓度分析仪、第二SO₂浓度分析仪、第一CEMS分析仪、第二CEMS分析仪和第三CEMS分析仪；

所述第一SO₂浓度分析仪设置在所述中后段主烟道上，所述第一SO₂浓度分析仪位于所述脱硫反应装置的上游且靠近所述脱硫进口；

所述第二SO₂浓度分析仪设置在所述中后段主烟道上，所述第一SO₂浓度分析仪位于所述脱硫反应装置的下游且靠近所述脱硫出口；

所述第一CEMS分析仪设置在所述第二混合烟道上，且位于所述第一喷氨格栅的上游；

所述第二CEMS分析仪设置所述除尘脱硝一体化装置内，且位于所述反吹装置和所述第二喷氨格栅之间；

所述第三CEMS分析仪设置在所述外排烟道上，且位于所述烧结主抽风机和所述烟囱之间。

9.根据权利要求2所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述脱硫反应装置优选干法或半干法脱硫装置；

所述反吹装置为脉冲反吹装置；

所述SCR脱硝催化剂层的形式为板式、蜂窝式或波纹板式；

优选地，所述除尘器为布袋除尘器。

10.根据权利要求6所述的烧结烟气循环联合脱硝除尘一体化装置，其特征在于，所述循环烟气分4-8条支路进入所述烟气密封罩内。

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