專利名稱：不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燒結(jié)煙氣氮氧化合物(NOx)減排，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域的燒結(jié)機(jī)煙氣氮氧化合物減排技術(shù)，是一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
燒結(jié)生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的最重要工藝單元之一，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的大氣污染物，如顆粒物、NOx, SO2, CO、P⑶D/F、多種重金屬等，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的第一污染大戶，同時也是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的第一 NOx污染大戶，因為燒結(jié)NOx排放量通常占到全廠排放總量的50% 60%，且不含自備電廠。目前，國家已將NOx列入“十二五”總量控制指標(biāo)，火電行業(yè)的煙氣脫硝將會與“十一五”的脫硫那樣蓬勃發(fā)展起來，預(yù)計在“十二五”中后期也將會對鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)NOx的減排提出明確要求。目前，國內(nèi)燃燒煙氣脫硝技術(shù)已經(jīng)在電廠開始應(yīng)用，技術(shù)上也相對成熟，用氨作還原劑的催化還原減排技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。但燒結(jié)不同于電廠，燒結(jié)機(jī)煙氣與電廠燃煤鍋爐煙氣有很大的不同，將電廠脫硝工藝直接搬到鋼鐵行業(yè)的燒結(jié)機(jī)上是行不通的。這是因為燒結(jié)機(jī)煙氣量大，NOx平均濃度遠(yuǎn)低于電廠燃煤鍋爐煙氣，全煙氣脫硝不僅脫除效率低，而且由于催化劑和氨還原劑的消耗也使得單位NOx的脫除成本高得驚人。有鑒于此，尋求一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法成為該領(lǐng)域技術(shù)人員的追求目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法，它克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的困難，是一種無須添加氨還原劑、且催化劑來源廣泛、價格低廉、投資和運(yùn)行成本都相對較低的不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)，包括燒結(jié)機(jī)，還包括與燒結(jié)機(jī)依次連接的加熱器、脫硝反應(yīng)器、除塵器、風(fēng)機(jī)、脫硫塔以及煙囪；
所述脫硝反應(yīng)器連接在除塵器的前面，即在加熱器與脫硝反應(yīng)器之間安置連接除塵
器；
所述脫硝反應(yīng)器中設(shè)有催化劑層。所述脫硝反應(yīng)器設(shè)計成流化床。一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝方法，包括以下步驟
(1)燒結(jié)煙氣在除塵器前通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器；
(2)脫硝反應(yīng)器中在催化劑的作用下進(jìn)行催化還原反應(yīng)脫除NOx，脫除NOx的化學(xué)反應(yīng)式為2N0 + 2C0 = N2 + 2C02 ；
(3)反應(yīng)后的燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵、脫硫后排入大氣環(huán)境。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、利用煙氣自身組分CO作為還原劑，無須額外添加其他任何還原劑，簡化了工藝流程和工藝設(shè)備，減少了占地面積，可以明顯縮短建設(shè)周期。2、以一種鐵礦作為催化劑，這種鐵礦無須再合成、分解等反應(yīng)生產(chǎn)，來源廣泛且價格低廉，只需簡易加工即可以作為催化劑使用，而無須常規(guī)催化劑那樣復(fù)雜的生產(chǎn)及加工過程。3、這種催化劑失效更換下來以后，仍然可以作為原鐵礦使用，不需要再生或廢棄， 與氨法催化還原相比催化劑成本極低。4、由于氨法催化脫硝煙氣尾氣中含NH3,為5 15mg/Nm3，再加上氨的運(yùn)輸、貯存、 加入等都會發(fā)生泄漏，二次污染比較突出。5、氨與空氣混合遇明火易引起燃燒爆炸，氨法催化脫硝需要配備一些必要的安全措施，然而本發(fā)明的技術(shù)則不需要。6、氨法催化還原脫硝運(yùn)行過程中，如果催化劑失效，具有爆炸性的NH4NO3濃度就會增加，而本發(fā)明的技術(shù)則不存在這種風(fēng)險。7、按照氨法催化還原脫硝方法，催化劑失效更換下來后，不能直接放置，需進(jìn)行處理，處理費(fèi)用很高；直接廢棄對環(huán)境污染很大。從以上優(yōu)點(diǎn)來看，本發(fā)明的技術(shù)與氨法催化還原相比，投資成本和運(yùn)行成本將大幅度降低，也更容易為鋼鐵企業(yè)所接受。本發(fā)明的技術(shù)仍屬催化還原技術(shù)，只是不再使用氨作還原劑，而是利用燒結(jié)煙氣中的CO還原組分作還原劑，從而避免了氨作還原劑的諸多問題。


圖1為本發(fā)明的一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法的示意圖。附圖標(biāo)記
1為加熱器；2為脫硝反應(yīng)器；3為除塵器；4為風(fēng)機(jī)；5為脫硫塔；6為煙囪。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。參看圖1，本發(fā)明提供了一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)，主要由燒結(jié)機(jī)、 加熱器1、脫硝反應(yīng)器2、除塵器3、風(fēng)機(jī)4、脫硫塔5以及煙囪6組成。如圖1中所示，燒結(jié)機(jī)通過管道依次連接加熱器1、脫硝反應(yīng)器2、除塵器3、風(fēng)機(jī) 4、脫硫塔5及煙囪6。脫硝反應(yīng)器2連接在除塵器3的前面，即在加熱器1與脫硝反應(yīng)器2 之間安置連接除塵器3。在脫硝反應(yīng)器2中設(shè)置了催化劑層。本發(fā)明還提供了一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝方法，該方法包括以下步驟 (1)燒結(jié)煙氣在除塵器前通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器；(2)脫硝反應(yīng)器中在催化劑的作用下進(jìn)行催化還原反應(yīng)脫除NOx，脫除NOx的化學(xué)反應(yīng)式為2N0 + 2C0 = N2 + 2C02;(3)反應(yīng)后的燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵、脫硫后排入大氣環(huán)境。本發(fā)明在實際應(yīng)用中采用了如下實施方式
燒結(jié)煙氣在除塵器前通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器，由于脫硝反應(yīng)器
4中設(shè)有催化劑層，在催化劑的作用下進(jìn)行催化還原反應(yīng)脫除NOx，脫除效率可以達(dá)到80% 90%甚至更高，反應(yīng)后的燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵、脫硫后排入大氣環(huán)境。這種實施方式由于脫硝反應(yīng)器設(shè)置在除塵器的前面，可以節(jié)能，但是鐵礦催化劑的用量要大一些，因此可以將脫硝反應(yīng)器設(shè)計成流化床，以實現(xiàn)在線更換催化劑。通過研究發(fā)現(xiàn)燒結(jié)煙氣自身組分中的CO能在無催化劑的情況下通過升溫可使 NOx還原10% 15% ；采用一種鐵礦作催化劑，在250°C 500°C條件下NOx減排率可以達(dá)到 90%以上，在350°C 550°C時減排效率近乎100%。這種鐵礦只需進(jìn)行簡單的機(jī)械加工即可直接使用，而無須常規(guī)催化劑那種復(fù)雜的生產(chǎn)及加工過程，失效后更換下來的這種鐵礦仍然可以作為原礦物質(zhì)的原有用途使用，不需要再生或廢棄，無任何二次污染。一般燒結(jié)煙氣中的NOx含量在250 400mg/Nm3，CO的體積濃度為0. 6% 1. 2%， 質(zhì)量濃度一般在10，000mg/Nm3以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于還原NOx所需的CO量，所以已不再需要添加任何還原劑。脫NOx化學(xué)反應(yīng)式為2N0 + 2C0 = N2 + 2C02。本發(fā)明的一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法是將燒結(jié)煙氣通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器(也可以根據(jù)需要將加熱器與脫硝反應(yīng)器合為一體)， 脫硝反應(yīng)器中設(shè)有這種鐵礦催化劑層，在催化劑的作用下催化還原脫除NOx。燒結(jié)煙氣在除塵前經(jīng)加熱器加熱，加熱后送入脫硝反應(yīng)器。綜上所述，本發(fā)明是一種無須添加氨還原劑、且催化劑來源廣泛、價格低廉、投資和運(yùn)行成本都相對較低的不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的技術(shù)與氨法催化還原相比，投資成本和運(yùn)行成本將大幅度降低，也更容易為鋼鐵企業(yè)所接受。本發(fā)明的技術(shù)仍屬催化還原技術(shù)，只是不再使用氨作還原劑，而是利用燒結(jié)煙氣中的CO還原組分作還原劑，從而避免了氨作還原劑的諸多問題。當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實施例的變化、 變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)，包括燒結(jié)機(jī)，其特征在于，還包括與燒結(jié)機(jī)依次連接的加熱器、脫硝反應(yīng)器、除塵器、風(fēng)機(jī)、脫硫塔以及煙囪；所述脫硝反應(yīng)器連接在除塵器的前面，即在加熱器與脫硝反應(yīng)器之間安置連接除塵器；所述脫硝反應(yīng)器中設(shè)有催化劑層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硝反應(yīng)器設(shè)計成流化床。
3.一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝方法，采用如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟(1)燒結(jié)煙氣在除塵器前通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器；(2)脫硝反應(yīng)器中在催化劑的作用下進(jìn)行催化還原反應(yīng)脫除NOx，脫除NOx的化學(xué)反應(yīng)式為2N0 + 2C0 = N2 + 2C02 ；(3)反應(yīng)后的燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵、脫硫后排入大氣環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不用氨還原劑的燒結(jié)煙氣脫硝系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括燒結(jié)機(jī)、與燒結(jié)機(jī)依次連接的加熱器、脫硝反應(yīng)器、除塵器、風(fēng)機(jī)、脫硫塔以及煙囪。脫硝反應(yīng)器連接在除塵器的前面，即在加熱器與脫硝反應(yīng)器之間安置連接除塵器。脫硝反應(yīng)器中設(shè)有催化劑層。該方法包括以下步驟燒結(jié)煙氣在除塵器前通過加熱器加熱至合適溫度后送入脫硝反應(yīng)器；脫硝反應(yīng)器中在催化劑的作用下進(jìn)行催化還原反應(yīng)脫除NOx，脫除NOx的化學(xué)反應(yīng)式為2NO＋2CO＝N2＋2CO2；反應(yīng)后的燒結(jié)煙氣經(jīng)除塵、脫硫后排入大氣環(huán)境。本發(fā)明無須添加氨還原劑、且催化劑來源廣泛、價格低廉、投資和運(yùn)行成本都相對較低。本發(fā)明不用氨還原劑，而是利用燒結(jié)煙氣中的CO還原組分作還原劑，避免了氨作還原劑的諸多問題。
文檔編號B01D53/56GK102188904SQ201110121309
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者吳偉, 張傳秀 申請人:寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司