鋼鐵廠燒結(jié)機煙氣脫硝工藝路線分析

楊萬才

(北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司,北京 100022 )

1 引言

隨著國家環(huán)保和技能減排規(guī)劃的出臺和新排放標(biāo)準(zhǔn)的實施，對電力和水泥行業(yè)脫硝提出了明確的要求，煙氣脫硝在電力和水泥行業(yè)迎來快速的發(fā)展，規(guī)劃對鋼鐵行業(yè)也提出了明確目標(biāo)，要求所有燒結(jié)機及球團設(shè)施必須配套煙氣脫硝設(shè)施。并煙氣凈化后滿足《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28662-2012)排放要求。

2 脫硝技術(shù)原理

3 燒結(jié)機脫硝工藝路線方案

燒結(jié)機煙氣脫硝總的工藝路線：將低溫?zé)煔庥肎GH+熱風(fēng)爐(高爐煤氣作為燃料)加熱升溫，達到SCR催化劑所需的反應(yīng)溫度，在SCR入口煙道內(nèi)噴入還原劑參與反應(yīng)，將氮氧化物轉(zhuǎn)換成無害氣體排放，升溫后的煙氣經(jīng)過脫硝后再進入GGH加熱原煙氣，熱量循環(huán)利用。

還原劑儲存→還原劑輸送→還原劑噴射

↓

未脫硝的原煙氣→GGH換熱器升溫→熱風(fēng)爐升溫→脫硝進口煙道→脫硝反應(yīng)器→脫硝出口煙道→GGH換熱器降溫→脫硝后凈煙氣

3.1 主要設(shè)備介紹

3.1.1 還原劑儲存及輸送系統(tǒng)

設(shè)置一套還原劑存儲系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場還原劑實際用量確定存儲罐的尺寸，設(shè)置一套還原劑輸送系統(tǒng)，保證SCR脫硝系統(tǒng)所需還原劑的用量及壓力。

3.1.2 還原劑分配及噴射系統(tǒng)

設(shè)置一套還原劑計量分配裝置。還原劑從儲存區(qū)進入計量分配裝置，根據(jù)NOx水平、脫硝效率等參數(shù)的變化，自動調(diào)節(jié)進入SCR入口煙道的還原劑流量。流量分配通過流量計、壓力表及閥門控制，實現(xiàn)各個噴射器流量均勻。

3.1.3 煙道及導(dǎo)流混合裝置

脫硝系統(tǒng)內(nèi)的煙道，根據(jù)不同的溫度要求選取材料、壁厚及流速，煙道內(nèi)導(dǎo)流板與混合器設(shè)置根據(jù)CFD流場模擬，保證煙氣與氨氣均有混合。

3.1.4 反應(yīng)器及催化劑

反應(yīng)器設(shè)計成煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段設(shè)防磨導(dǎo)流板，對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位應(yīng)設(shè)計必要的防磨措施。同時必須考慮熱膨脹的補償措施。催化劑放置在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器催化劑區(qū)域設(shè)置必須的聲波吹灰系統(tǒng)，防止催化劑阻塞。

3.1.5 GGH換熱系統(tǒng)

設(shè)置一套GGH換熱系統(tǒng)，GGH工作原理。預(yù)熱器由轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過特殊形狀的金屬元件從煙氣中吸收熱量，然后將熱量交還給原煙氣，由于預(yù)熱器轉(zhuǎn)子緩慢地旋轉(zhuǎn)，煙氣熱源與冷源交替地流過受熱元件，旋轉(zhuǎn)至熱煙氣通道時，傳熱元件表面吸收高溫?zé)煔獾臒崃?，?dāng)轉(zhuǎn)子旋至冷煙氣通道時，傳熱元件釋放出熱量加熱。如此反復(fù)循環(huán)，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就進行一次熱交換，通過轉(zhuǎn)子的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，不斷的將熱量傳給原煙氣。

3.1.6 補燃系統(tǒng)

設(shè)置一套補燃系統(tǒng)，燃燒器安裝在加熱爐內(nèi)，采用滿足要求的高爐煤氣為燃料，助燃風(fēng)與煤氣混和完全燃燒, 燃燒器主要由燃燒器本體，穩(wěn)焰裝置，點火氣槍，主氣槍，氣動推進器，高能點火裝置，火焰檢測設(shè)備等組成。加熱原煙氣，使煙氣溫度滿足脫硝的最佳反應(yīng)溫度。

3.2 SCR脫硝系統(tǒng)圖

圖1 燒結(jié)機煙氣脫硝系統(tǒng)圖

4 燒結(jié)機煙氣脫硝的三種方案

根據(jù)脫硝系統(tǒng)設(shè)置位置和催化劑選型燒結(jié)機煙氣脫硝方案分為以下三種：

4.1 方案一：煙氣脫硫前常溫脫硝

煙氣脫硫前脫硝方式采用常溫SCR[1](由于煙氣未經(jīng)過脫硫，無法使用低溫催化劑)，催化劑的最低使用溫度大約300℃。

燒結(jié)機原煙氣～150℃，經(jīng)過GGH換熱器升溫，再經(jīng)過熱風(fēng)爐將煙氣溫度加熱到300℃以上，進入SCR入口煙道，在SCR入口煙道內(nèi)噴射還原劑，還原劑與煙氣中的氮氧化物充分混合再進入SCR反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下生產(chǎn)無害氣體，然后進入脫硫系統(tǒng)。

4.2 方案二：煙氣脫硫后常溫脫硝

煙氣脫硫后脫硝方式采用常溫SCR，催化劑的最低使用溫度大約280℃。

脫硫后的煙氣溫度約為～70℃，經(jīng)過GGH換熱器升溫，再經(jīng)過熱風(fēng)爐將煙氣溫度加熱到～280℃，進入SCR入口煙道，在SCR入口煙道內(nèi)噴射還原劑，還原劑與煙氣中的氮氧化物充分混合再進入SCR反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下生產(chǎn)無害氣體，然后排放。

4.3 方案三：煙氣脫硫后低溫脫硝

煙氣脫硫后脫硝方式低溫SCR[2]，催化劑的最低使用溫度大約230℃。

脫硫后的煙氣溫度約為～70℃，經(jīng)過GGH換熱器升溫，再經(jīng)過熱風(fēng)爐將煙氣溫度加熱到～230℃，進入SCR入口煙道，在SCR入口煙道內(nèi)噴射還原劑，還原劑與煙氣中的氮氧化物充分混合再進入SCR反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下生產(chǎn)無害氣體，然后排放。

4.4 三種方案對比

(1)方案一溫升150℃，方案二溫升210℃，方案三溫升160℃。

(2)低溫催化劑價格要比常溫催化劑高很多。

(3)脫硫后煙氣中仍還有少量硫份，再進行方案三低溫脫硝時，仍會有少量硫酸氫銨生產(chǎn)。

5 結(jié)語

為嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護政策，達到最新燒結(jié)煙氣大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及公司環(huán)保要求，必須采用高效、經(jīng)濟、實用的SCR脫硝技術(shù)進行處理。SCR脫硝技術(shù)成熟，脫硝效率高，適用范圍廣，可以滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，運行成本及工程造價適中。

燒結(jié)機低溫?zé)煔饷撓?，需要采用熱風(fēng)爐+GGH升溫，溫升越大耗能越大，運行成本越大，通過三種方案的對比，煙氣成分允許的條件下建議采用方案一。