CN209476009U - 一种烟气调温喷氨脱硝一体化*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，包括热风炉和锅炉烟道、烟气换热器和选择性催化还原脱硝(SCR)装置。锅炉烟道包括低温烟道段、高温烟道段和低温出口烟道。热风炉通过热风管道连接到锅炉烟道。热风管道设置有等压配风箱和若干个热风分配管，热风分配管上设置有氨水喷枪，出口设置有等压掺混器。烟气换热器同时设置在低温烟道段和高温烟道段，将高温烟气热量回收后传递给低温烟气，实现低温烟气的第一级升温。热风炉产生的高温烟气先经过等压配风箱均匀分配到各热风分配管内，热风分配管内蒸发的氨水与热风再通过等压掺混器均匀分配到大截面锅炉烟道内，实现热风、氨气、烟气的均匀掺混。本实用新型具有***简化、混合特性好、脱硝效率高、氨逃逸低等优点。

Description

一种烟气调温喷氨脱硝一体化***

技术领域

本实用新型涉及一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，属于烧结或焦炉的烟气脱硝领域。

背景技术

近年来，非电行业的大气污染控制已经成为继电力行业后的重点减排对象。自2015年1月起执行的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中规定：一般地区焦炉烟囱烟气颗粒物、SO₂、NOx排放浓度需低于30mg/m³、50mg/m³、500mg/m³；重点地区需低于15mg/m³、30mg/m³、150mg/m³。

2018年5月发布的关于征求《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》意见函，提出了推动钢铁行业超低排放改造要求计划将烧结烟气中的NOx排放浓度严格控制在50mg/m³以内，给钢铁企业带来巨大环保压力。2018年，各地方发布的《钢铁工业大气污染物超低排放标准》、《炼焦化学工业大气污染超低排放标准》、《关于部分重点城市执行大气污染物特别排放限制的公告》、《钢铁工业大气污染物超低排放标准(征求意见稿)》等文件使得钢铁行业的污染物超低排放改造迫在眉睫。这意味着我国将进入大规模控制非电行业NOx排放的重要阶段。

过去几十年，电力行业在烟气脱硝领域积累了大量先进而成熟的经验，尤其是SCR(选择性催化还原法)脱硝技术，可经济高效的脱除氮氧化物。然而，烧结、焦炉烟气特点不同于电力行业。烧结烟气汇合后烟温一般低于200℃，焦炉烟气温度范围为180～230℃，而达不到SCR脱硝技术催化脱硝温度窗口320～450℃，给钢铁行业烟气脱硝带来巨大挑战。采用外部高温烟气对烧结、焦炉烟气进行加热，是目前采用的常规解决办法。然而，外部氨气(或氨水)、高温烟气和烧结(或焦炉)低温烟气的快速掺混涉及到大截面、短距离的组分混合问题，混合后烟气温度分布和氨浓度分布的均匀度显著影响着脱硝效率，是整套***投运成功与否的关键。以往的研究，多数都将热风掺混***和喷氨***分开设置。热风掺混采用单口或多***流混合的技术，混合效果差，即使经过结构的优化，混合后到达SCR入口截面的最大温度偏差也高达40℃，并且对速度场的均匀分布也有不利影响，严重影响了***脱硝效率。此外，喷氨***采用喷氨格栅，***包括空气混合器、液氨站、稀释风机等，***复杂，运维成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，采用氨水喷枪，在热风支管内实现氨水的蒸发，混入热风，并跟随热风一起进入热风掺混装置，利用等压设计理念设计热风配风箱和热风掺混装置，保证热风在大截面烟道内初始喷出点位均匀，为后续热风、氨气在烟气中的扩散掺混提供保证，并经过低阻高效静态混合器完成各烟气组分的充分混合及对焦炉或烧结机出口低温烟气的均匀加热。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，包括热风炉和锅炉烟道以及设置在锅炉烟道内的SCR装置，所述锅炉烟道包括依次连接的低温烟道段、高温烟道段和低温出口烟道，所述高温烟道段呈Π型设置；所述热风炉通过热风管道连接到所述锅炉烟道的低温烟道段和高温烟道段之间；所述热风管道设置有氨水喷枪，且所述热风管道位于锅炉烟道的热风出口设置有等压掺混器。

上述技术方案中，所述热风管道设置有依次连接的等压配风箱和若干个热风分配管，所述若干个热风分配管呈均匀分布，与所述等压配风箱连接；所述等压掺混器设置在所述热风分配管出口端；所述氨水喷枪与所述热风分配管一一对应设置若干支。

上述技术方案中，所述热风分配管为“一”字形、“L”形或“倒L”形，所述等压配风箱设置在所述热风分配管的竖直段入口侧，所述等压掺混器设置在所述热风分配管的水平段出口侧。

上述技术方案中，所述若干个热风分配管沿所述等压配风箱内热风流向由前往后等距离分布；所述等压配风箱横截面流通面积沿着热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等。

上述技术方案中，相邻两个热风分配管的间距是1～3m。

上述技术方案中，所述氨水喷枪倾斜设置在所述热风分配管上，其中心轴线方向与烟气流向夹角为0～150°。

上述技术方案中，所述***还包括静态混合器，所述静态混合器设置在所述高温烟道段，位于所述等压掺混器下游。

上述技术方案中，所述静态混合器包括支撑杆和导向对称设置的扰流叶片；所述支撑杆为管状或板状；所述扰流叶片为圆形、椭圆形或多边形。

上述技术方案中，所述***还包括烟气换热器，所述烟气换热器选用回转式换热器，同时设置在低温烟道段和高温烟道段，将高温烟道段中从SCR装置出来的高温烟气热量回收后传递给低温烟道段的低温烟气。

上述技术方案中，所述等压掺混器包括等压配风管和设置在所述等压配风管上的热风喷口；所述等压配风管与所述热风分配管一一对应设置有若干个；所述每个等压配风管横截面流通面积沿热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等；所述等压配风管被设置为管内设计流速8～10m/s；所述热风喷口被设置为热风设计流速20～30m/s。

上述技术方案中，所述热风喷口设置有若干个，若干个热风喷口沿着等压配风管梯形高度方向均匀布置，且前后两个相邻热风喷口相距0.5～1.5m。

作为一种优化方案，所述热风喷口设置若干个，且每两个热风喷口为一组，组成热风喷口组，每一组热风喷口组的两个热风喷口出风方向相背，朝向与梯形高度相垂直的两个方向；所述热风喷口组沿着等压配风管梯形高度方向均匀布置，且前后两组相邻热风喷口组相距0.5～1.5m。

上述技术方案中，所述高温烟道段的Π形水平段两侧设置有导流板。

本实用新型具有以下优点及有益效果：1)将喷氨混合与热风掺混结合，取消造价昂贵的喷氨格栅和喷氨稀释风机，简化了***结构，显著降低工程造价；2)采用等压配风原理设计热风分配风箱和热风-烟气-氨气掺混装置，并通过烟道优化设计，从结构设计上保证了烟温、氨气的均匀分布，并降低了热风、烟气、氨气掺混***阻力。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的其中一种实施方式的烟气调温喷氨脱硝一体化***示意图。

图2为本实用新型所涉及的另一种实施方式的烟气调温喷氨脱硝一体化***示意图。

图3为本实用新型所涉及的再一种实施方式的烟气调温喷氨脱硝一体化***示意图。

图4为本实用新型所涉及的烟气调温喷氨脱硝一体化***的等压风箱、热风分配管和等压掺混器连接示意图。

图5为图4的侧视示意图。

图6为本实用新型所涉及的烟气调温喷氨脱硝一体化***的等压掺混器结构示意图。

图7为本实用新型所涉及的烟气调温喷氨脱硝一体化***的静态混合器结构示意图。

图中：1―热风炉；2―等压配风箱；3―热风分配管；4―等压掺混器；41―等压配风管；42―热风喷口；5―低温烟道段；6―烟气换热器；7―高温烟道段；8―静态混合器；81―支撑杆；82―扰流叶片；9―导流板；10―SCR装置；11―低温出口烟道；12―氨水喷枪。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

如图1至图3所示，一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，包括热风炉1、锅炉烟道以及设置在锅炉烟道内的SCR装置10。锅炉烟道包括依次连接的低温烟道段5、高温烟道段7和低温出口烟道11。高温烟道段7呈Π形设置，SCR装置10设置在Π形高温烟道段的下降段。

热风炉1通过热风管道连接到锅炉烟道的低温烟道段5和高温烟道段7之间，为***提供热风，亦即高温烟气。热风管道设置有氨水喷枪12，为脱硝***提供还原剂NH₃，且热风管道位于锅炉烟道的热风出口设置有等压掺混器4，从而保证热风、氨气、烟气在大截面烟道内的短距离迅速均匀掺混。

作为进一步优化的技术方案，热风管道设置有依次连接的等压配风箱2和若干个热风分配管3。若干个热风分配管3呈均匀分布，并与等压配风箱2连接。等压配风箱2呈梯形设置。等压掺混器4设置在热风分配管3出口端。

热风分配管3从等压配风箱2等间距竖直向上、向下或水平引出，分别如图1、图3和图2所示，相邻热风分配管3的间距是1～3m。当热风分配管3为向上或者向下引出时，热风分配管3为L形或倒L形，等压配风箱2设置在热风分配管3的竖直段入口侧，等压掺混器4设置在热风分配管3的水平段出口侧。

氨水喷枪12与热风分配管3一一对应设置若干支。氨水喷枪12倾斜设置在热风分配管3上，其中心轴线方向与烟气流向夹角为0～150°。亦即，氨水的喷射中心线方向与烟气流向夹角为0～150°，氨水喷枪的雾化半径要覆盖整个热风分配管的管道截面，从而保证氨水的均匀预混。

热风炉1与等压配风箱2呈侧向进风设置，而若干个热风分配管3沿着等压配风箱2内热风流向等距离分布，为实现各热风分配管3的等风量分配，以每个热风分配管3作为一级，等压配风箱2横截面流通面积沿着热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等。

如图4所示的其中一种实施方式，热风分配管3呈倒L形设置，等压配风箱2呈梯形，若干个热风分配管3沿着梯形渐缩方向依次等间距连接在等压配风箱2上。热风分配管3出口端与等压掺混器4相连。

如图5和图6所示，等压掺混器4包括等压配风管41和设置在等压配风管41上的热风喷口42。等压配风管41与热风分配管3一一对应设置。等压配风管41呈梯形渐缩设置，其横截面积最大端与热风分配管3出口连接。热风喷口42设置有若干个，若干个热风喷口42沿着等压配风管41梯形高度方向均匀布置，且前后两个相邻热风喷口42相距0.5～1.5m。作为一种优化方案，热风喷口42两个为一组组成热风喷口组，每一个热风喷口组的两个热风喷口42出风方向相背，朝向与梯形高度相垂直的两个方向。热风喷口组沿着等压配风管41梯形高度方向均匀布置，且前后两组相邻热风喷口组相距0.5～1.5m。

相应的，与若干热风喷口或热风喷口组布置相对应，等压配风管41横截面流通面积沿热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等。优选地，等压配风管41被设置为管内设计流速8～10m/s，热风喷口42被设置为热风设计流速20～30m/s。

***还包括静态混合器8，静态混合器8设置在高温烟道段7，位于等压掺混器4下游。从等压掺混器4到静态混合器8的高温烟道段7横截面渐缩。如图7所示，静态混合器8包括支撑杆81和导向对称设置的扰流叶片82。支撑杆81为管状或板状；扰流叶片82为圆形、椭圆形或多边形。扰流叶片82设置若干组，相邻两组绕流叶片导向相反。

高温烟道段7的Π形水平段两侧还设置有导流板9。

热风炉1产生的热风(高温烟气)经过等压配风箱2均匀分配到热风分配管3。氨水从氨水喷枪12喷入热风分配管3，被热风(高温烟气)加热蒸发并携带着进入等压配风管41，从热风喷口42喷入高温烟道段7。待处理烟气从低温烟道段5进入高温烟道段7，在等压掺混器4与从热风喷口42喷入的含氨热风(高温烟气)混合，经过渐缩高温烟气段7后进入静态混合器，进一步与含氨热风混合均匀成为含氨热烟气。然后充分混合的含氨热烟气在导流板9的导流下，进入SCR装置10中脱硝后通过低温出口烟道11排出***。

作为一种优化方案，***还设置有烟气换热器6，烟气换热器6选用回转式换热器，同时设置在低温烟道段5和高温烟道段7，将高温烟道段7中从SCR装置10出来的高温烟气热量回收后传递给低温烟道段5的低温烟气，实现低温烟气的第一级升温。而从等压掺混器4进入的高温烟气与经过换热器6第一级升温后的烟气直接掺混，实现低温烟气的第二级升温，从而保证烟气温度达到SCR脱硝反应温度窗300℃以上。

从低温出口烟道11排出***的低温烟气，可以作为热风炉1的冷源进行加热。

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

Claims (10)

1.一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述***包括热风炉(1)和锅炉烟道以及设置在锅炉烟道内的选择性催化还原SCR装置(10)，所述锅炉烟道包括依次连接的低温烟道段(5)、高温烟道段(7)和低温出口烟道(11)，所述高温烟道段(7)呈Π型设置；所述热风炉(1)通过热风管道连接到所述锅炉烟道的低温烟道段(5)和高温烟道段(7)之间；所述热风管道设置有氨水喷枪(12)，且所述热风管道位于锅炉烟道的热风出口设置有等压掺混器(4)。

2.根据权利要求1所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述热风管道设置有依次连接的等压配风箱(2)和若干个热风分配管(3)，所述若干个热风分配管(3)呈均匀分布，与所述等压配风箱(2)连接；所述等压掺混器(4)设置在所述热风分配管(3)出口端；所述氨水喷枪(12)与所述热风分配管(3)一一对应设置若干支。

3.根据权利要求2所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述热风分配管(3)为L形或倒L形，所述等压配风箱(2)设置在所述热风分配管(3)的竖直段入口侧，所述等压掺混器(4)设置在所述热风分配管(3)的水平段出口侧。

4.根据权利要求2或3所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述若干个热风分配管(3)沿所述等压配风箱(2)内热风流向由前往后等距离分布；所述等压配风箱(2)横截面流通面积沿着热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等。

5.根据权利要求4所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：相邻热风分配管(3)的间距是1～3m。

6.根据权利要求2所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述氨水喷枪(12)倾斜设置在所述热风分配管(3)上，其中心轴线方向与烟气流向夹角为0～150°。

7.根据权利要求2所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述等压掺混器(4)包括等压配风管(41)和设置在所述等压配风管(41)上的热风喷口(42)；所述等压配风管(41)与所述热风分配管(3)一一对应设置有若干个；所述每个等压配风管(41)横截面流通面积沿热风流向逐级递减，使得热风流向的静压头分布均等；所述等压配风管(41)被设置为管内设计流速8～10m/s；所述热风喷口(42)被设置为热风设计流速20～30m/s。

8.根据权利要求1所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述***还包括静态混合器(8)，所述静态混合器(8)设置在所述高温烟道段(7)内，位于所述等压掺混器(4)下游。

9.根据权利要求8所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述静态混合器(8)包括支撑杆(81)和导向对称设置的扰流叶片(82)；所述支撑杆(81)为管状或板状；所述扰流叶片(82)为圆形、椭圆形或多边形。

10.根据权利要求1所述的一种烟气调温喷氨脱硝一体化***，其特征在于：所述高温烟道段(7)的Π形水平段两侧设置有导流板(9)。