基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统，解决了现有烧结烟气净化存在工艺复杂、能耗大、设备投资和运行成本高的问题。技术方案包括烧结机，其特征在于，所述烧结机的烧结矿出口与烧结矿冷却设备连接，所述烧结机的烟气出口与除尘装置、烧结矿冷却设备、换热锅炉、氨法脱硫脱硝系统及烟囱依次连接。本新型系统简单、能耗低、不消耗SCR催化剂、脱硝脱硫效果好、占地面积小、投资成本和运行成本低、对环境友好。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统
本技术涉及一种烟气净化系统，具体的说是一种基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统。
技术介绍
随着我国经济的快速发展和工业化水平的显著提高，大气污染状况日益严重。2010年，我国二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)排放量分别为2267.8万吨和2276.6万吨，均位居世界第一位，国家环保部2010年环境统计年报显示，钢铁行业SO2和NOx排放量分别为176.65万吨和93.10万吨，均位居各工业排放源的前列，其中70%以上的SO2, 50%以上的NOx来自炉窑烧结机。2012年国家环境保护部颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准(GB28662-2012)》，该标准对烧结烟气大气污染物的排放与控制提出了新的要求。因此，钢铁烧结烟气脱硫脱硝将是钢铁工业SO2和NOx排放控制的重心。烧结烟气是各种粉状含铁原料、燃料和熔剂在点火熔化、高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体。烧结烟气具有烟气量大(4000?6000m3/吨烧结矿)、温度变化大(120?1800C )、CO浓度高(0.5?2.0%)、SO2浓度变化大(1000?3000mg/Nm3)、NOx浓度低(300?500mg/Nm3)、含湿量大(7?12%)和含氧量高(15?18%)等特点。与电厂烟气相比具有许多自身的特点，其烟气成分更复杂，变化波动更大，处理更困难。国外烧结烟气脱硫技术研究起步较早，经过几十年的发展，脱硫技术种类很多，且相对成熟。在日本，以石灰石-石膏法和氧化镁法为主，近年来建设的烧结烟气脱硫设施则是以活性炭法为主。欧洲则形成了以循环流化床为主的干法与半干法脱硫技术格局。我国采用的烧结烟气脱硫工艺有10余种，已投产和在建的烧结烟气脱硫工艺主要有循环流化床法、氨-硫铵法、石灰石-石膏法、NID法等，其中氨-硫铵法脱硫应用较多。相比烧结烟气脱硫技术，国内外烧结烟气脱硝技术相对较少，特别是成熟的技术更少。我国烧结烟气脱硝技术研究起步较晚，目前还没有开发出成熟的烧结烟气脱硝技术。但是NH3选择性催化还原(NH3-SCR)法已成功应用于燃煤烟气脱硝。SCR技术是指在催化剂存在下，向烟气中喷入NH3，使其选择性地与NOx反应生成N2，而不与O2发生非选择性氧化，从而达到降低NOx还原温度、提高NOx脱除效率的目的。NH3-SCR技术的核心是SCR催化剂体系；SCR催化剂不同，其还原NOx的最佳温度区间不同。目前工业上用于SCR脱硝的催化剂(V2O5-WO3 (MoO3) /TiO2)在350?400°C温度窗口内具有优异的NOx净化效率，但是存在催化剂成本较高、容易硫化失活等问题。德国、美国、日本、以色列等国在烟气脱硫、脱硝技术研发的基础上，已成功开发出了几种烟气同时脱硫脱硝技术，如活性炭吸收同步脱硫脱硝工艺、CuO同时脱硫脱硝工艺、电子束法、络合吸收法等。我国烧结烟气污染物综合治理还处于发展阶段，烧结烟气同时脱硫脱硝技术还处于研究阶段。目前我国烧结烟气脱硫、脱硝基本采用联合方式来进行，即脱硫与脱硝分开处理，比较主流的方法是氨法脱硫-SCR脱硝相结合法。氨法脱硫-SCR脱硝相结合法净化烧结烟气主要有两种工艺路线。一种是采用先除尘再SCR脱硝最后进行湿法脱硫的技术路线，即将烟气脱硝工艺置于脱硫工艺之前，除尘后的烧结烟气先进行SCR技术脱硝，然后用换热装置进行降温处理，最后将烟气经湿法脱硫装置净化后，从烟?排出。该技术路线存在工艺较复杂、占地面积较大和烟气中高浓度的SO2容易使SCR脱硝催化剂中毒失活等问题。为了防止烟气中粉尘和SO2对SCR脱硝催化剂的毒害作用，学者提出了先除尘再脱硫最后进行SCR脱硝的技术路线，即将烟气脱硝工艺置于脱硫工艺之后，烧结烟气先经过电除尘、湿法脱硫后，再通过加热装置升温到350°C左右进行脱硝，最后用换热装置进行降温处理，净化后烟气经烟?排出。但是由于该工艺先进行湿法脱硫，则烟气温度大幅度降低，需要经加热装置升温达350°C左右后，方能进行脱硝处理。该工艺存在能源消耗较大，运行成本较高和占地面积较大等问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种系统简单、占地面积小、能耗低、不消耗SCR催化剂、脱硝脱硫效果好、投资成本和运行成本低、对环境友好的基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统。本技术系统包括烧结机，所述烧结机的矿石出口与烧结矿冷却设备连接，所述烧结机的烟气出口与除尘装置、烧结矿冷却设备、换热锅炉、氨法脱硫脱硝系统及烟囱依次连接。所述烧结矿冷却设备由依次连接的高温段和低温段组成，所述烧结机的矿石出口与烧结矿冷却设备的高温段入口连接，所述烧结机的烟气出口与烧结矿冷却设备的高温段出口连接，所述烧结矿冷却设备的高温段入口与换热锅炉连接。使用上述系统的方法为:包括将烧结机引出的除尘后120~180°C的烧结烟气与烧结机引出的800~900°C的烧结矿在烧结矿冷却设备中直接换热，并在烧结矿作用下进行选择性的催化还原反应，将烟气中的NOx转化为N2，通过向进入烧结矿冷却设备前的烧结烟气中加入氨的方式控制烟气中NH3/N0x的体积比=0.4~0.5，出烧结矿冷却设备的换热升温至450~500°C的脱硝烟气经回收余热降温至100~150°C后，再进行氨法脱硫脱硝得到洁净烟气，再由烟囱排出，在烧结矿冷却设备中换热降温至150°C以下后的烧结矿送入下一工序。进一步的，控制所述进入烧结矿冷却设备前的烧结烟气中O2浓度为体积百分比14-18%, NO 浓度为 400mg/Nm3，SO2 的浓度为 1400mg/Nm3。所述烧结矿的成分为:Fe含量为55_65wt%，FeO含量为8.0-15.0wt%, CaO的含量为8.0-15wt%, SiO2的含量为5.0-10.0wt%, MgO的含量为1.0-5.0wt%，其它物质总含量为0-5.0%。在所述烧结矿冷却设备中，所述烧结烟气在400~500°C环境下停留时间不少于1.6s,在> 600°C的环境下不少于0.4s。在所述烧结矿冷却设备中，所述烧结烟气在400-500°C环境下停留时间1.6~2.0s，在≥600°C的环境停留时间为0.4~2.0s。本技术将烧结机引出的烧结烟气和烧结矿同时送入烧结矿冷却设备中，一方面利用烧结矿的高温对烧结烟气升温，使其满足反应温度的要求，另一方面，利用烧结矿本身作为催化剂替代原有的SCR催化剂使烧结烟气在烧结矿冷却设备中进行选择性的催化还原反应，达到脱硝的目的。上述反应中，本技术特别采用烧结机引出的高温烧结矿替代现有的SCR催化剂作为脱硝催化剂，专利技术人认为热烧结矿SCR脱除NOx的反应机制为Eley-Rideal型，起催化作用的主要成分为Y-Fe2O3，脱硝机制如图2所示。其作用原理是:氨吸附在Fe2O3铁的Lewis酸性位上，NH3分子的I个H原子与Fe2O3铁表面的晶格氧反应，来自氨气中N原子的1个电子被吸附在Fe2O3上，同时，电子在吸附和被吸附物种之间相互转移。电子转移后形成的电子洞被吸附态氨气产生的NH2自由基转变的NH2_占据，被吸附了 NH3的1个N中的一个电子转向Fe2O3中的铁离子，形成的N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统，包括烧结机，其特征在于，所述烧结机的烧结矿出口与烧结矿冷却设备连接，所述烧结机的烟气出口与除尘装置、烧结矿冷却设备、换热锅炉、氨法脱硫脱硝系统及烟囱依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统，包括烧结机，其特征在于，所述烧结机的烧结矿出口与烧结矿冷却设备连接，所述烧结机的烟气出口与除尘装置、烧结矿冷却设备、换热锅炉、氨法脱硫脱硝系统及烟囱依次连接。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，杨秀林，肖扬，陈旺生，秦林波，韩军，罗静，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司， 武汉悟拓科技有限公司， 武汉科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42