一种烟气处理中热能利用方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种烟气处理中热能利用方法及系统，采用脱硫后温度较高的烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件脱硫后烟气中的氧气成分，将脱硫后烟气作为助燃气体与燃料在热风炉中进行燃烧，利用该部分气体的高温环境和高含氧量作为助燃气体，大大节省了能量的使用；同时，利用脱硫后烟气中含有的一氧化碳，一氧化碳在燃烧炉中进一步燃烧放出热量，利用废气中的有效成分产生热量，该热量也用于对进入脱硝处理系统的烟气进行升温，节约能源，充分利用有效成分，同时减少一氧化碳污染物的排放。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气处理中热能利用方法及系统
本专利技术涉及一种烟气处理方法及系统，具体涉及一种烟气处理中热能利用方法及系统，属于烟气处理

技术介绍
烧结是钢铁工业的基础环节，其排放的废气量大(约2000-3000Nm3/t(烧结矿))，温度波动大(120-180℃)，含氧量高(14-18％)，CO含量高(约4000-8000mg/Nm3)污染物成分复杂，包括SO2、NOx、二噁英、粉尘、重金属、氟化物等，其中SO2、NOx、二噁英、粉尘分别约占钢铁工业大气污染物排放总量的70％、48％、90％、40％，造成硫资源浪费及酸雨、雾霾等环境污染，是大气污染控制的重点和难点。烧结烟气脱硫已经得到了广泛的推广，一般分为半干法、湿法、干法三类，其中半干法以循环流化床法(CFB)和旋转喷雾干燥法(SDA)为代表，干法以活性炭工艺为代表，湿法主要为石灰石-石膏法。而随着超低排放的到来，对烧结烟气中NOx的排放提出了新要求，目前选择性催化还原技术(SCR)是应用最广泛，技术最成熟的脱硝工艺，但SCR脱硝的活性炭温度窗口在180-400℃之间，高于烧结烟气排放温度，因此对于脱硝必须对烧结烟气进行加热处理。现有技术中，单级活性炭法+SCR工艺流程如图1所示，烟气在进入活性炭净化装置中，可以少量喷氨，主要脱除烟气中二氧化硫、二噁英及其他有机物，解吸后的富硫气体送至资源化处理装置，制成硫酸或其他产品；初步净化后的烟气送入SCR反应器。由于此时烟气温度一般不超过150℃，需在SCR反应器的入口，采取GGH装置把温度升高至180℃以上，深度净化后的烟气达到超低排放标准再排入大气。现有技术中，半干法+SCR工艺流程如图2所示，原烟气经脱硫塔、除尘器后进入SCR反应器，由于脱硫后，烟气温度较低(约90℃)，不论采用中温SCR还是低温SCR，都要在烟气进入SCR及反应器前进行升温。常用的升温方法是设置GGH装置。烟气经SCR反应器后，达标排入大气。现有技术中，湿法脱硫+SCR工艺流程如图3所示，原烟气先经脱硫装置脱硫，再进入SCR反应器脱硝。由于脱硫后，烟气湿度大，温度过低，不论SCR反应催化剂采用中高温型还是低温型催化剂，烟气都必须加热升温，才能进入SCR反应器。净化后的烟气可直接排入大气。现有技术中，调节进入脱硝系统的温度的技术方案如图4所示，热风炉燃烧气源为BFG/COG，助燃气为空气，在热风炉燃烧后送往脱硫后烟道，与烟气混合后进入脱硝塔，保证进入脱硝塔时达到目标温度，经过脱硝后的净烟气通过GGH与脱硫后烟道中烟气换热，达到热量的充分利用。对于已经建成的，并且运行良好的烧结烟气脱硫设施，一般会选择SCR脱硝工艺，如采取湿法脱硫+SCR脱硝或者半干法脱硫+SCR脱硝，针对单级活性炭工艺可以选择双级模式或者单级+SCR工艺，其中湿法脱硫出口烟气湿度大、温度过低，烟气必须加热升温，才能进入SCR反应器；半干法脱硫烟气出口温度在100℃左右，也需要加热；活性炭法出口烟气温度约140℃，但SCR脱硝温度窗口高，依旧需要加热处理。目前以高炉煤气或者焦炉煤气为气源，空气为助燃气，在燃烧炉中进行燃烧后，直接通入烟道中，对烧结烟气进行加热，加热气体经过脱硝之后再通过GGH与原烟气换热，提高热量利用率，虽如此，但烧结烟气量巨大，如600m2烧结机，烟气量达到200万Nm3/h,对如此大的烟气量进行加热，需要消耗大量的高炉煤气或者焦炉煤气以及助燃空气，这些燃烧气一方面可以对烧结原烟气进行换热，一方面又引入了大量的气体(间接换热效率低)，增加了进入SCR反应器的空塔气速，提高了脱硝处理难度，由于作为热源的焦炉煤气/高炉煤气无法减少，本专利技术从减少助燃剂空气方面入手，在满足烟气升温基础上，降低烟气量。
技术实现思路
针对现有技术中，处理烟气中的氮氧化物问题，需要将脱硫处理后的烟气经过升温处理输入脱硝处理系统，而升温需要采用空气与燃料进行燃烧加热，由于烟气处理量大，需要消耗大量的助燃气体(空气)，加热助燃气体本身需要消耗大量的能量的技术问题，本专利技术采用脱硫后温度较高的烟气作为助燃气体，利用本身具有高温条件脱硫后烟气中的氧气成分，将脱硫后烟气作为助燃气体与燃料在热风炉中进行燃烧，利用该部分气体的高温环境和高含氧量作为助燃气体，大大节省了能量的使用；同时，利用脱硫后烟气中含有的一氧化碳，一氧化碳在燃烧炉中进一步燃烧放出热量，利用废气中的有效成分产生热量，该热量也用于对进入脱硝处理系统的烟气进行升温，节约能源，充分利用有效成分，同时减少一氧化碳污染物的排放。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提供一种烟气处理中热能利用方法。一种烟气处理中热能利用方法，该方法包括以下步骤：1)将烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；2)将脱硫后烟气经过第一输送管道输送至脱硝处理系统进行脱硝处理；3)第一输送管道分出一条支路为第二输送管路，输送至脱硝处理系统的脱硫后烟气分出一部分经由第二输送管路输送至热风炉，输送至热风炉的脱硫后烟气与燃料在热风炉内燃烧，产生高温气体，高温气体通过第三输送管路输送回第一输送管道。作为优选，经过脱硝处理系统处理后的烟气经过第四输送管道排出。第一输送管道和第四输送管道上设有换热器。换热器在第一输送管道和第四输送管道间进行换热。作为优选，步骤3)具体为：3a)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的上游，高温气体通过第三输送管路输送回第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游；脱硫后烟气中的一部分输送至热风炉，剩余部分经过换热器进行换热，热风炉产生的高温烟气与换热后的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统。作为优选，步骤3)具体为：3b)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路输送回第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游；并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的上游；脱硫后烟气全部经过换热器进行换热后，其中一部分输送至热风炉，热风炉产生的高温烟气与第一输送管道内的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统。作为优选，步骤3)具体为：3c)第一输送管道分出第二输送管路的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路输送回第一输送管道的位置位于换热器与第一输送管道连接位置的下游；并且第一输送管道分出第二输送管路的位置位于第三输送管路连接第一输送管道的下游；热风炉产生的高温烟气与第一输送管道内的脱硫后烟气混合，混合后烟气中的一部分输送至热风炉，剩余的混合后烟气被输送至脱硝处理系统。作为优选，检测经过换热器换热后第一输送管道内烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道内脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：进入脱硝处理系统时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气处理中热能利用方法，该方法包括以下步骤：/n1)将烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；/n2)将脱硫后烟气经过第一输送管道(L1)输送至脱硝处理系统(1)进行脱硝处理；/n3)第一输送管道(L1)分出一条支路为第二输送管路(L2)，输送至脱硝处理系统的脱硫后烟气分出一部分经由第二输送管路(L2)输送至热风炉(2)，输送至热风炉的脱硫后烟气与燃料在热风炉(2)内燃烧，产生高温气体，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟气处理中热能利用方法，该方法包括以下步骤：
1)将烟气进行脱硫处理，获得脱硫后烟气；
2)将脱硫后烟气经过第一输送管道(L1)输送至脱硝处理系统(1)进行脱硝处理；
3)第一输送管道(L1)分出一条支路为第二输送管路(L2)，输送至脱硝处理系统的脱硫后烟气分出一部分经由第二输送管路(L2)输送至热风炉(2)，输送至热风炉的脱硫后烟气与燃料在热风炉(2)内燃烧，产生高温气体，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)。


2.根据权利要求1所述的烟气处理中热能利用方法，其特征在于：经过脱硝处理系统(1)处理后的烟气经过第四输送管道(L4)排出，第一输送管道(L1)和第四输送管道(L4)上设有换热器(3)，换热器(3)在第一输送管道(L1)和第四输送管道(L4)间进行换热。


3.根据权利要求2所述的烟气处理中热能利用方法，其特征在于：步骤3)具体为：
3a)第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的上游，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游；脱硫后烟气中的一部分输送至热风炉(2)，剩余部分经过换热器(3)进行换热，热风炉(2)产生的高温烟气与换热后的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统(1)；或者
3b)第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游；并且第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于第三输送管路(L3)连接第一输送管道(L1)的上游；脱硫后烟气全部经过换热器(3)进行换热后，其中一部分输送至热风炉(2)，热风炉(2)产生的高温烟气与第一输送管道(L1)内的脱硫后烟气混合，一起被输送至脱硝处理系统(1)；或者
3c)第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游，高温气体通过第三输送管路(L3)输送回第一输送管道(L1)的位置位于换热器(3)与第一输送管道(L1)连接位置的下游；并且第一输送管道(L1)分出第二输送管路(L2)的位置位于第三输送管路(L3)连接第一输送管道(L1)的下游；热风炉(2)产生的高温烟气与第一输送管道(L1)内的脱硫后烟气混合，混合后烟气中的一部分输送至热风炉(2)，剩余的混合后烟气被输送至脱硝处理系统(1)。


4.根据权利要求3所述的烟气处理中热能利用方法，其特征在于：检测经过换热器(3)换热后第一输送管道(L1)内烟气的温度T1，℃；检测第一输送管道(L1)内脱硫后烟气的流量为P1，m3/h；设定进入脱硝处理系统(1)时烟气需要达到的温度为T脱硝，℃；通过计算：
进入脱硝处理系统(1)时烟气需要的热量Q＝C1*P1*(T脱硝-T1)；其中：C1为烟气的比热容，Kcal/m3·℃；
提供热量为Q所需的燃料体积V＝Q/C2；其中C2为燃料的燃烧值，Kcal/m3；
燃烧流量为V的燃料所需的空气量P2，m3/h；

其中：k为单位体积燃料燃烧所需空气的量；
步骤3a)中，将脱硫后烟气中的流量为P2的烟气输送至热风炉(2)；或者
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，魏进超，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43