本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域的煙氣脫硝裝置，具體的說是一種燒結(jié)煙塵在線自催化脫硝裝置。

背景技術(shù)：

鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如日本、美國(guó)和德國(guó)，燒結(jié)煙氣均進(jìn)行了脫硫脫硝處理。國(guó)內(nèi)燒結(jié)煙氣脫硫在“十二五”已基本完成，但脫硝技術(shù)的工程應(yīng)用剛剛起步。活性炭(焦)吸附和選擇性催化還原(s-scr)兩種技術(shù)是目前可以工程應(yīng)用并且有實(shí)際業(yè)績(jī)的燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)，但兩種工藝的缺點(diǎn)明顯?；钚蕴?焦)吸附so2，并用nh3還原nox，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝脫二噁英功能，但其投資大，運(yùn)行成本高，同時(shí)脫硝效率也較低(40％左右)；選擇性催化還原法具有較高的脫硝效率，已廣泛應(yīng)用于火電廠燃煤煙氣nox的脫除，在鋼鐵燒結(jié)煙氣nox的凈化中也有成功應(yīng)用案例。不同的是，電廠煙氣先脫硝再脫硫，燒結(jié)煙氣一般是先脫硫再脫硝。由于scr法脫硝技術(shù)溫度窗口一般在350－450℃下進(jìn)行，所以需要消耗大量熱能給脫硫后煙氣加熱，額外增加了scr脫硝的運(yùn)行成本，同時(shí)該技術(shù)一次性投資成本高(其中催化劑成本占投資總成本的30－40％)，廢棄催化劑屬危險(xiǎn)廢棄物，處置難度大。

為了節(jié)省能耗，許多研究者開展了低溫催化劑的研究工作。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于低溫scr催化劑的研究主要集中在錳基(mnox)、釩基(v2o5)，以及其他金屬氧化物基(如鈰基(ceo2)、鐵基(feox)、銅基(cuo))等催化劑的方向上。

li等研究了v2o5/tio2催化劑在300－400℃內(nèi)具有較高的nh3-scr脫硝活性。通過增加v2o5的負(fù)載量可以提高v2o5/tio2在低溫下(＜300℃)的脫硝活性,但是由于v2o5有助于so2的氧化以及n2o的形成，由此導(dǎo)致催化劑壽命縮短以及選擇性降低。王海波制備了fe-mnox/tio2催化劑，研究水蒸氣和so2對(duì)催化劑催化性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在150℃，空速為15000h^-1，o2含量為2％時(shí)，將含量為100ppmso2和2.5％的水加入反應(yīng)系統(tǒng)，有10％催化劑在反應(yīng)5h后催化活性降低到了原來的48％左右，而后停止加入so2和水蒸氣后，活性受到抑制的那部分催化劑的催化效率能夠逐漸恢復(fù)，最后達(dá)到原來活性的85％左右。探究其機(jī)理發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙氣中存在so2時(shí)，o2能將其氧化為so3，so3與金屬氧化物反應(yīng)會(huì)生成硫酸鹽以及硫酸銨附著在催化劑表面，在低溫條件下很難脫附，占據(jù)了催化劑表面的活性點(diǎn)從而降低了催化劑的活性。水的存在能加速催化劑的中毒效應(yīng)，一方面是由于在催化劑表面水蒸氣與nh3和no之間產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)吸附，另一方面可能是由于水蒸氣的存在加速了硫酸銨鹽在催化劑表面的沉積，加速了催化劑孔徑的堵塞，從而更加降低了催化劑的活性。

為了降低脫硝能耗，低溫scr脫硝催化劑的反應(yīng)溫度使得其反應(yīng)裝置需安置在脫硫裝置之前，因此低溫scr脫硝催化劑的抗so2中毒能力必然是影響其壽命的重要因素，而目前文獻(xiàn)中報(bào)道的低溫scr脫硝催化劑的抗so2中毒能力也不盡如人意。所以，尋求廉價(jià)易得、抗so2中毒的新型脫硝催化劑，對(duì)燒結(jié)煙氣的治理來說顯得尤其迫切。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問題，結(jié)合燒結(jié)礦中富含鐵系氧化物的特點(diǎn)，通過裝置改進(jìn)，創(chuàng)造燒結(jié)煙塵輸送設(shè)施內(nèi)的在線脫硝條件，提供一種工藝流程簡(jiǎn)單、不外購(gòu)催化劑、可控性好、占地面積小、設(shè)備投資和運(yùn)行成本低，可在線有效利用燒結(jié)煙塵顆粒物中富含的鐵系多氧化物作為催化劑的燒結(jié)煙塵在線自催化脫硝裝置。

本發(fā)明裝置包括燒結(jié)機(jī)，所述燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車下方設(shè)有風(fēng)箱，風(fēng)箱底部的出口連通主煙道，沿臺(tái)車行進(jìn)方向燒結(jié)機(jī)依次分為點(diǎn)火段、機(jī)頭段、煙氣快速升溫段和機(jī)尾段4個(gè)區(qū)域，所述機(jī)尾段至煙氣快速升溫段區(qū)域下方的風(fēng)箱內(nèi)均裝有液氨噴嘴。

所述液氨噴嘴位于所述風(fēng)箱的上部，沿風(fēng)箱側(cè)壁周向布置，且噴嘴噴出口傾斜向上。

所述主煙道由高溫?zé)煔庵鳠煹篮偷蜏責(zé)煔庵鳠煹澜M成。

所述高溫?zé)煔庵鳠煹琅c燒結(jié)機(jī)機(jī)尾段及煙氣快速升溫段區(qū)域下方的風(fēng)箱出口相連接，所述低溫?zé)煔庵鳠煹琅c燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火段及機(jī)頭段區(qū)域下方的風(fēng)箱出口相連接。

所述高溫?zé)煔庵鳠煹劳ㄟ^流化床反應(yīng)器與風(fēng)箱出口連通。

所述流化床反應(yīng)器頂部設(shè)流化床氣流出口，底部設(shè)流化床固相出口，所述流化床反應(yīng)器的流化床氣流出口及固相出口均與流化床高溫?zé)煔庵鳠煹肋B通。

針對(duì)背景技術(shù)提到的問題，發(fā)明人作出如下改進(jìn)：燒結(jié)礦中鐵系多組分氧化物對(duì)脫硝有協(xié)同催化作用，如γ-fe2o3對(duì)nh3-scr脫硝有較強(qiáng)的催化活性等，因此可作為脫硝催化劑使用。發(fā)明人基于前述認(rèn)識(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，所述機(jī)尾段至煙氣快速升溫段區(qū)域下方的風(fēng)箱內(nèi)煙氣溫度較高(滿足脫硝的溫度反應(yīng)條件)，且在風(fēng)箱中的燒結(jié)煙氣含塵濃度也最高(含有大量鐵系氧化物)，燒結(jié)煙塵在風(fēng)箱內(nèi)停留時(shí)間也較長(zhǎng)，此時(shí)向風(fēng)箱中噴入液氨，利用煙氣中的粉塵富含鐵系多組分氧化物具有的脫硝催化作用，且溫度在300℃左右，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)煙塵的高溫(脫硝溫度窗口)余熱充分利用并同步脫硝的目的。并且由于風(fēng)箱中的燒結(jié)煙塵是煙氣處理的第一步，在此處噴入液氨，即使不能完全消耗，還可以在后續(xù)的輸送、換熱、除塵等過程中繼續(xù)發(fā)生脫硝反應(yīng)。

風(fēng)箱內(nèi)的液氨噴嘴噴出口傾斜向上，其目的有三：(1)使噴出的液氨與燒結(jié)煙塵逆向接觸，提高液氨與燒結(jié)煙塵的混合效果；(2)大部分液氨會(huì)噴向臺(tái)車底面的篦子上，而該區(qū)域燒結(jié)煙塵含塵濃度較高，且該處漏風(fēng)率低，煙氣溫度最高，脫硝效果最佳；(3)小部分液氨會(huì)穿過篦子間隙進(jìn)入臺(tái)車底部的燒結(jié)礦底料中，直接在底料所含的鐵系氧化物的催化作用下與煙塵中的nox發(fā)生催化還原脫硝反應(yīng)，進(jìn)一步提高了脫硝效果。因此，優(yōu)選所述液氨噴嘴位于所述風(fēng)箱的上段，所述液氨噴嘴可以設(shè)一層或多層，每層均布多個(gè)，以保證氨液與燒結(jié)煙塵均勻混合。

進(jìn)一步，考慮到各個(gè)風(fēng)箱中煙塵溫度可能存在波動(dòng)，當(dāng)煙塵溫度低于200℃時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響脫硝反應(yīng)的進(jìn)行，在所述燒結(jié)機(jī)煙氣快速升溫段區(qū)域的風(fēng)箱內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器以監(jiān)測(cè)箱內(nèi)的溫度，當(dāng)任一風(fēng)箱內(nèi)煙塵溫度低于150℃時(shí)，則停止向風(fēng)箱內(nèi)噴液氨。

另一方面，燒結(jié)機(jī)不同區(qū)域產(chǎn)生的燒結(jié)煙塵溫度不同，燒結(jié)機(jī)機(jī)尾段及煙氣快速升溫段區(qū)域下方風(fēng)箱內(nèi)的燒結(jié)煙塵溫度高，燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火段及機(jī)頭段區(qū)域下方風(fēng)箱內(nèi)的燒結(jié)煙溫度低，如果直接不經(jīng)區(qū)別將兩股煙塵都送入一條煙氣管道，即主煙道內(nèi)混合，則會(huì)使主煙道內(nèi)的煙塵溫度下降，影響燒結(jié)煙塵在高溫?zé)煔庵鳠煹佬羞M(jìn)中的還原脫硝反應(yīng)。據(jù)此，發(fā)明人又設(shè)置了高溫?zé)煔庵鳠煹篮偷蜏責(zé)煔庵鳠煹溃瑢囟容^低的的燒結(jié)煙塵引入低溫?zé)煔庵鳠煹乐?，而將溫度較高的燒結(jié)煙塵引入高溫?zé)煔庵鳠煹?，從而使部分燒結(jié)煙塵溫度在高溫?zé)煔庵鳠煹乐斜３州^高的溫度，使其在鐵系氧化物的催化作用下，在主煙道內(nèi)與氨氣繼續(xù)發(fā)生還原脫硝反應(yīng)。

所述燒結(jié)機(jī)機(jī)尾段及煙氣快速升溫段區(qū)域下方風(fēng)箱中的燒結(jié)煙塵經(jīng)各自對(duì)應(yīng)的流化床反應(yīng)器進(jìn)入高溫?zé)煔庵鳠煹馈Ｔ诖?，設(shè)置流化床反應(yīng)器的作用主要是富集煙塵中的顆粒物，當(dāng)燒結(jié)煙塵通過流化床反應(yīng)器時(shí)，在顆粒物富含的鐵系多氧化物的催化作用下發(fā)生高效還原脫硝反應(yīng)。

有益效果：

(1)充分利用了燒結(jié)機(jī)機(jī)尾段及煙氣快速升溫段區(qū)域下方對(duì)應(yīng)風(fēng)箱內(nèi)的煙塵余熱，節(jié)省了燒結(jié)煙氣scr脫硝時(shí)升溫室需補(bǔ)充的外界熱源，利用風(fēng)箱中煙塵含塵量大，含有鐵系多氧化物的特點(diǎn)，向風(fēng)箱內(nèi)噴入液氨，創(chuàng)造了燒結(jié)煙氣在線脫硝條件，節(jié)省了脫硝設(shè)備投入。

(2)通過對(duì)進(jìn)入風(fēng)箱中的燒結(jié)煙塵溫度變化進(jìn)行分析，將溫度較高的燒結(jié)煙塵和溫度較低的燒結(jié)煙塵分別送入高溫?zé)煔庵鳠煹篮偷蜏責(zé)煔庵鳠煹溃瑢?shí)現(xiàn)了在高溫?zé)煔庵鳠煹乐袩裏熃Y(jié)氣的在線脫硝。

(3)利用燒結(jié)煙塵中富含鐵系多氧化物具有催化還原脫硝的特性作為脫硝催化劑，節(jié)省了燒結(jié)煙塵scr脫硝所需的催化劑，大大降低了脫硝成本；利用流化床反應(yīng)器富集燒結(jié)煙塵的顆粒物，提高流化床反應(yīng)器中的催化劑濃度，提高了脫硝效率。

(4)本發(fā)明裝置在不外購(gòu)催化劑的前提下達(dá)到有效脫硝的目的，充分利用系統(tǒng)余熱，節(jié)能降耗、簡(jiǎn)化了工藝流程和設(shè)備、占地面積小、設(shè)備投資和運(yùn)成本低，脫硝效率可達(dá)15％以上，與傳統(tǒng)scr脫硝工藝相比，在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上降低脫硝成本80％，脫硝設(shè)備投資可降低90％以上，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖。

其中，1－燒結(jié)機(jī)、1.1－臺(tái)車、2－燒結(jié)料層、2.1-底料、3－液氨噴嘴、4－氨水、5－風(fēng)箱、6－流化床氣流出口、7－流化床反應(yīng)器、8-流化床固相出口、9-高溫?zé)煔庵鳠煹馈?0-低溫?zé)煔庵鳠煹馈?/p>

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明裝置作進(jìn)一步解釋說明：

實(shí)施例1：參見圖1，包括燒結(jié)機(jī)1，所述燒結(jié)機(jī)1的臺(tái)車1.1下方設(shè)有風(fēng)箱5，風(fēng)箱5底部的出口連通主煙道，沿臺(tái)車1.1行進(jìn)方向燒結(jié)機(jī)1依次分為點(diǎn)火段、機(jī)頭段、煙氣快速升溫段和機(jī)尾段4個(gè)區(qū)域，所述機(jī)尾段至煙氣快速升溫段區(qū)域下方的風(fēng)箱5內(nèi)均裝有液氨噴嘴3。所述液氨噴嘴3位于所述風(fēng)箱5的上部，沿風(fēng)箱5側(cè)壁周向布置，且噴嘴噴出口傾斜向上。所述主煙道由高溫?zé)煔庵鳠煹?和低溫?zé)煔庵鳠煹?0組成。所述機(jī)尾段及煙氣快速升溫段區(qū)域下方的風(fēng)箱5出口通過各自對(duì)應(yīng)的流化床反應(yīng)器7連接高溫?zé)煔庵鳠煹?，所述點(diǎn)火段及機(jī)頭段區(qū)域下方的風(fēng)箱5出口與低溫?zé)煔庵鳠煹?0相連接

所述流化床反應(yīng)器7頂部設(shè)流化床氣流出口6，底部設(shè)流化床固相出口8，所述流化床反應(yīng)器的氣流出口6及固相出口6均與高溫?zé)煔庵鳠煹?連通。

所述燒結(jié)機(jī)的各段區(qū)域定義如下：

點(diǎn)火段位于燒結(jié)機(jī)最前端，該區(qū)域占1－2個(gè)風(fēng)箱；機(jī)頭段位于點(diǎn)火段之后的燒結(jié)機(jī)前半部并延伸至燒結(jié)機(jī)中部，該區(qū)域占燒結(jié)機(jī)總長(zhǎng)度的35－45％；煙氣快速升溫段位于燒結(jié)機(jī)中部偏機(jī)尾方向，該區(qū)域占2－4個(gè)風(fēng)箱；機(jī)尾段位于燒結(jié)機(jī)的后半部，該區(qū)域占燒結(jié)機(jī)總長(zhǎng)度的35－45％；機(jī)尾段燒結(jié)煙氣溫度＞200℃，nox濃度＜100mg/nm³；煙氣快速升溫段燒結(jié)煙氣溫度80－200℃，nox濃度＞100mg/nm³；機(jī)頭段燒結(jié)煙氣溫度＜80℃，nox濃度300mg/nm³以上；點(diǎn)火段燒結(jié)煙氣溫度＜80℃，nox濃度＜100mg/nm³。

以國(guó)內(nèi)某鋼廠450m²燒結(jié)機(jī)產(chǎn)生的燒結(jié)煙塵處理為例，燒結(jié)煙氣中nox含量260－320mg/m³，采用本發(fā)明方法的步驟如下：

沿臺(tái)車1.1行進(jìn)方向?qū)Y(jié)機(jī)1依次分為點(diǎn)火段、機(jī)頭段、煙氣快速升溫段和機(jī)尾段4個(gè)區(qū)域，在高壓風(fēng)機(jī)的抽力作用下，燒結(jié)煙塵依次穿過燒結(jié)料層2、底料2.1、臺(tái)車1.1底部的篦子進(jìn)入臺(tái)車1.1下方的風(fēng)箱5內(nèi)，其中所述煙氣快速升溫段和機(jī)尾段下方的風(fēng)箱5內(nèi)的燒結(jié)煙塵經(jīng)流化床反應(yīng)器7進(jìn)入高溫?zé)煔庵鳠煹?，所述點(diǎn)火段和機(jī)頭段下方的風(fēng)箱5內(nèi)的燒結(jié)煙塵進(jìn)入低溫?zé)煔庵鳠煹?0。

其中，所述煙氣快速升溫段下方的風(fēng)箱5內(nèi)均設(shè)有溫度傳感器和液氨噴嘴3。參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例中，液氨噴嘴3位于所述風(fēng)箱5的上段，布置有兩層，每層有多個(gè)液氨噴嘴3，通過溫度傳感器(圖中未標(biāo)出)監(jiān)測(cè)風(fēng)箱5內(nèi)的溫度，并將信號(hào)傳送給控制器，設(shè)定溫度區(qū)間為150－200℃，當(dāng)任一風(fēng)箱5內(nèi)的煙塵溫度在200℃以上時(shí)，啟動(dòng)變頻液氨泵，打開對(duì)應(yīng)風(fēng)箱液氨管路的電磁閥，向該風(fēng)箱5內(nèi)噴入液氨，來自所述煙氣快速升溫段區(qū)域的燒結(jié)煙塵在風(fēng)箱5內(nèi)與噴入的液氨、以及液氨在高溫下汽化形成的氨氣混合，在燒結(jié)煙塵富含的鐵系氧化物催化作用下發(fā)生脫硝還原反應(yīng)，然后再進(jìn)入流化床反應(yīng)器7。

當(dāng)風(fēng)箱內(nèi)溫度≤150℃時(shí)，停運(yùn)變頻液氨泵，關(guān)閉電磁閥，停止向該風(fēng)箱內(nèi)噴液氨。

所述機(jī)尾段下方的風(fēng)箱5內(nèi)，氨水噴嘴3位于所述風(fēng)箱5的上段，布置有兩層，每層有多個(gè)液氨噴嘴3，燒結(jié)煙塵與噴入的液氨、以及液氨在高溫下汽化形成的氨氣混合，在燒結(jié)煙塵富含的鐵系氧化物催化作用下發(fā)生脫硝還原反應(yīng)，然后再進(jìn)入流化床反應(yīng)器7。

噴氨操作時(shí)，由于液氨噴嘴3噴出口傾斜向上，噴入的液氨大部分集中在臺(tái)車篦子上，在高溫下，液氨霧滴汽化與燒結(jié)煙塵混合，并在鐵系氧化物的催化作用下發(fā)生還原脫硝反應(yīng)；同時(shí)部分液氨通過臺(tái)車底部的篦子間隙進(jìn)入燒結(jié)料層2中，在底料所含的鐵系氧化物的催化作用下與煙塵中的nox發(fā)生催化還原脫硝反應(yīng)。優(yōu)選噴入的液氨量按煙塵中的nox∶nh3＝1∶(1.0－1.05)的摩爾比噴入。

未反應(yīng)完的氨氣隨燒結(jié)煙塵一同進(jìn)入流化床反應(yīng)器7，燒結(jié)煙塵中的顆粒物在流化床反應(yīng)器7中被富集形成床層，燒結(jié)煙塵穿過上述顆粒物的床層時(shí)，在高濃度鐵系氧化物的催化作用下氨氣與煙氣中的nox繼續(xù)發(fā)生催化還原脫硝反應(yīng)。隨著流化床反應(yīng)器7對(duì)顆粒物的富集，流化床反應(yīng)器7內(nèi)的阻力會(huì)增加，當(dāng)床層阻力≥2600pa時(shí)，開啟流化床反應(yīng)器7下部的流化床固相出口8閥門10－30秒，排出全部或部分固相以保流化床反應(yīng)器7的正常運(yùn)行。

反應(yīng)后的燒結(jié)煙塵由流化床氣流出口6進(jìn)入高溫?zé)煔庵鳠煹?，由于高溫?zé)煔庵鳠煹?中并未混入點(diǎn)火段和機(jī)頭段下方風(fēng)箱5中的低溫?zé)焿m，因此能夠在高溫?zé)煔庵鳠煹?中保持較高溫度，在煙道中，未完全反應(yīng)的氨氣在燒結(jié)煙塵富含的鐵系氧化物催化作用下繼續(xù)與燒結(jié)煙塵中的nox進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

經(jīng)處理后的燒結(jié)煙氣中nox脫除率可達(dá)到15％，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

采用上述脫硝工藝全程不使用催化劑，利用燒結(jié)煙塵中顆粒物含有的鐵系氧化物作為脫硝催化劑，使氨與nox充分反應(yīng)脫硝，簡(jiǎn)化了脫硝設(shè)備和相應(yīng)的脫硝工藝，充分利用了工藝過程中的余熱，與傳統(tǒng)scr脫硝工藝相比，在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上降低脫硝成本80％，脫硝設(shè)備投資可降低90％以上。

實(shí)施例2

參見圖2，不設(shè)有流化床反應(yīng)器7，燒結(jié)煙塵不經(jīng)流化床反應(yīng)器7直接送入高溫?zé)煔庵鳠煹?，其余同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

參見圖3，不設(shè)低溫?zé)煔庵鳠煹?0和流化床反應(yīng)器7，風(fēng)箱5內(nèi)的燒結(jié)煙塵全部直接送入高溫?zé)煔庵鳠煹?，其余同實(shí)施例1。