一种利用烧结余热提升烟气温度进行SCR脱硝的装置的制作方法

本实用新型涉及一种scr脱硝的装置，具体涉及一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，属于钢铁烧结生产环境保护领域。

背景技术：

钢铁烧结生产过程中会产生大量的污染物。以前，由于环保要求的不严，其烧结生产过程中产生的nox未作处理。近期，根据国家对钢铁企业要求实施超低排放标准，烧结生产过程中的nox必须处理，一般采用scr脱硝装置进行处理。其流程是：烧结原烟气(130℃)经除尘后由主抽风机送入ggh换热器，将烧结原烟气采用ggh换热器加热到180℃以上，然后再采用烟气加热炉将原烟气加热至220℃以上，加热后的原烟气经过喷氨后进入装载有催化剂的scr反应器进行脱硝和去除二噁英，使烧结原烟气得到净化，获得脱硝和去除二噁英后的净烟气。

现有技术中，由于scr反应器中反应温度介于220℃～320℃之间，为了保证脱硝效率，需要设置ggh换热器和烟气加热炉，将烟气温度提升至220℃以上，才能进入scr反应器反应。现有技术采用加热炉，燃烧高炉煤气或焦炉煤气，加热进入脱硝装置前的原烟气。在加热炉加热原烟气的过程中，需要消耗大量的能源，如消耗高炉煤气或焦炉煤气，使得脱硝和去除二噁英的运行成本过高。由于高炉煤气或焦炉煤气属于高品质燃料，在钢铁厂可以用于自备电厂通过超高温超高压汽轮机组进行发电，其发电全厂热效率可达40％。因此，采用高炉煤气或焦炉煤气加热原烟气，造成能源的大大浪费，而且利用效率低。

此外，烧结工序中烧结机和烧结矿冷却系统会产生大量废气，现有技术中，将烧结工序产生的废气利用余热发电装置用来发电。但是烧结余热直接用来发电，其发电全厂热效率小于20％。烧结矿冷却系统(尤其是烧结矿冷却系统前部和中部)产生的废气温度较高，一般处于300℃以上，该部分废气直接用来发电，利用效率低，热量损耗大。同样，烧结机产生的烧结烟气量大，温度较高，由于烧结烟气内污染物含量大，很难直接利用其热量，现有技术往往是通过往原烟气中兑入冷风或者冷水的工艺，使得原烟气降温，然后进入除尘器，该工艺不能充分利用烧结机的烟气余热。现有技术中，通过加热炉燃烧高炉煤气或焦炉煤气，加热进入脱硝装置前的原烟气；燃烧高炉煤气或焦炉煤气的过程中，也产生so2、nox等污染物，造成了二次污染。

技术实现要素：

针对现有技术存在的需要消耗高品质的燃料问题、烧结工序中产生废气的热量利用率低、产生二次污染等问题，本实用新型提供一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置。该装置通过冷却系统废气热水换热装置和烟气热水换热器等部件，将烧结工序产生的废气的余热传递给原烟气输送管道内的原烟气，用于提升原烟气的温度。本实用新型的装置利用低品质的烧结余热替代高品质的煤气，用烧结余热加热原烟气，使原烟气达到scr脱硝所需的反应温度，使原烟气达到脱硝的要求，而不消耗高品质的煤气和其他能源，达到节能减排的目的。充分利用烧结工序余热的同时，保证了后续的脱硝效率。

根据本实用新型提供的技术方案，提供一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置。

一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，该装置包括烧结矿冷却系统、scr脱硝装置、冷却系统废气热水换热装置、烟气热水换热器、原烟气输送管道。冷却系统废气热水换热装置设置在烧结矿冷却系统的上方。原烟气输送管道连接至scr脱硝装置的烟气入口。烟气热水换热器设置在原烟气输送管道上。冷却系统废气热水换热装置的热水出口与烟气热水换热器的热水入口连接，烟气热水换热器的热水出口与冷却系统废气热水换热装置的热水入口连接。通过冷却系统废气热水换热装置和烟气热水换热器，将烧结矿冷却系统产生的废气的余热传递给原烟气输送管道内的原烟气，用于提升原烟气的温度。

作为优选，该装置还包括烧结机。烧结机的烟气出口与烧结机大烟道连接。烧结机大烟道上设有烧结机大烟道热水换热器。烧结机大烟道热水换热器的热水出口与烟气热水换热器的热水入口连接，烟气热水换热器的热水出口与烧结机大烟道热水换热器的热水入口连接。

作为优选，冷却系统废气热水换热装置的热水出口通过第一循环管道与烟气热水换热器的热水入口连接。烟气热水换热器的热水出口通过第二循环管道与冷却系统废气热水换热装置的热水入口连接。

作为优选，第二循环管道上分出一条支路为第三循环管道，第三循环管道的末端连接至烧结机大烟道热水换热器的热水入口。烧结机大烟道热水换热器的热水出口通过第四循环管道合并至第一循环管道。

在本实用新型中，第一循环管道和/或第二循环管道上设有循环水泵。

在本实用新型中，所述烧结矿冷却系统为环冷机、立式冷却机等用于烧结矿冷却的装置。

作为优选，烧结矿冷却系统上设有n套所述冷却系统废气热水换热装置。n套所述冷却系统废气热水换热装置的热水出口汇合后通过第一循环管道与烟气热水换热器的热水入口连接。烟气热水换热器的热水出口通过第二循环管道分别与每一套所述冷却系统废气热水换热装置的热水入口连接。

作为优选，烧结机大烟道上设有m套所述烧结机大烟道热水换热器。第三循环管道的末端分别连接至m套所述烧结机大烟道热水换热器的热水入口。m套所述烧结机大烟道热水换热器的热水出口汇合后通过第四循环管道合并至第一循环管道。

在本实用新型中，n为1-10，优选为2-8，更优选为3-6。

在本实用新型中，m为1-10，优选为2-8，更优选为3-6。

作为优选，该装置还包括余热发电装置。冷却系统废气热水换热装置的废气入口与烧结矿冷却系统的废气出口连接。冷却系统废气热水换热装置的废气出口与余热发电装置的废气入口连接。烧结矿冷却系统产生的废气先经过冷却系统废气热水换热装置进行余热利用后，再输送至余热发电装置进行余热发电。

作为优选，冷却系统废气热水换热装置位于烧结矿冷却系统的前部和/或中部。

作为优选，烟气热水换热器的热水入口位于原烟气输送管道的下游，烟气热水换热器的热水出口位于原烟气输送管道的上游。烟气热水换热器内的热水流向与原烟气输送管道内原烟气的流向为逆向。

作为优选，冷却系统废气热水换热装置的热水入口位于烧结矿冷却系统产生废气流向的下游，冷却系统废气热水换热装置的热水出口位于烧结矿冷却系统产生废气流向的上游。冷却系统废气热水换热装置内的热水流向与烧结矿冷却系统产生废气的流向为逆向。

作为优选，烧结机大烟道热水换热器的热水入口位于烧结机大烟道的下游，烧结机大烟道热水换热器的热水出口位于烧结机大烟道的上游。烧结机大烟道热水换热器内的热水流向与烧结机大烟道内烟气的流向为逆向。

在本实用新型中，烧结工序包括烧结机对烧结原料的工序、烧结矿冷却系统对烧结矿的冷却工序等。本实用新型的一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置将烧结矿冷却系统对烧结矿冷却产生的高温废气和/或烧结过程中产生的高温废气用于提升进入scr脱硝装置前的原烟气的温度，利用烧结矿冷却系统对烧结矿冷却产生的高温废气和/或烧结过程中产生的高温废气中的高温条件，利用该类废气中的热能，通过换热装置，将该部分热能传递给原烟气输送管道内的原烟气，用于提升原烟气的温度，便于后续的scr脱硝。

具体的，采用水作为介质，通过冷却系统废气热水换热装置，将烧结矿冷却系统排出废气中的热量通过冷却系统废气热水换热装置内的水介质进行收集，然后通过介质水的输送，再利用烟气热水换热器，将介质水中的热量传递给余热传递给原烟气输送管道内的原烟气。释放热量后的介质水再输送回冷却系统废气热水换热装置，重新吸收烧结矿冷却系统排出废气中的热量，如此循环，不断将烧结矿冷却系统排出废气中的热量传递给余热传递给原烟气输送管道内的原烟气，用于提升原烟气的温度。

或者，采用水作为介质，通过烧结机大烟道热水换热器，将烧结机排出废气中的热量通过烧结机大烟道热水换热器内的水介质进行收集，然后通过介质水的输送，再利用烟气热水换热器，将介质水中的热量传递给余热传递给原烟气输送管道内的原烟气。释放热量后的介质水再输送回烧结机大烟道热水换热器，重新吸收烧结机排出废气中的热量，如此循环，不断将烧结机排出废气中的热量传递给余热传递给原烟气输送管道内的原烟气，用于提升原烟气的温度。

在本实用新型中，第一循环管道和/或第二循环管道上设有循环水泵，通过循环水泵，用于介质水的输送。

在本实用新型中，烧结矿冷却系统上方可以设置一台或多台冷却系统废气热水换热装置，冷却系统废气热水换热装置收集烧结矿冷却系统排出废气中的热量，可以每台冷却系统废气热水换热装置内吸收了烧结矿冷却系统排出废气中热量的介质水单独输送至烟气热水换热器，也可以将所有冷却系统废气热水换热装置内吸收了烧结矿冷却系统排出废气中热量的介质水汇合后再一起输送至烟气热水换热器。在烟气热水换热器内释放完热量的介质水再输送回每一台冷却系统废气热水换热装置，循环此过程，完成热量的传递。

在本实用新型中，烧结机大烟道上可以设置一台或多台烧结机大烟道热水换热器，烧结机大烟道热水换热器收集烧结机排出废气中的热量，可以每台烧结机大烟道热水换热器内吸收了烧结机排出废气中热量的介质水单独输送至烟气热水换热器，也可以将所有烧结机大烟道热水换热器内吸收了烧结矿冷却系统排出废气中热量的介质水汇合后再一起输送至烟气热水换热器。在烟气热水换热器内释放完热量的介质水再输送回每一台烧结机大烟道热水换热器，循环此过程，完成热量的传递。

在本实用新型中，作为优选方案，还包括余热发电装置，将经过烧结矿冷却系统排除废气在与冷却系统废气热水换热装置内介质水换热后的废气，该废气依然具有250℃以上的高温，将该废气再一次输送至余热发电装置进行余热利用，提高热量的利用率。

在本实用新型中，将冷却系统废气热水换热装置设置在烧结矿冷却系统的前部和/或中部，利用烧结矿冷却系统前部和/或中部排出温度较高的废气，提高该废气中热量加热进入scr脱硝装置前的原烟气温度的效率。

在本实用新型中，根据实际工艺经验，烟气热水换热器的热水入口位于原烟气输送管道的下游，烟气热水换热器的热水出口位于原烟气输送管道的上游。烟气热水换热器内的热水流向与原烟气输送管道内原烟气的流向为逆向。此设置，提高高温介质水在烟气热水换热器内与原烟气输送管道内的原烟气的换热效率，可以充分将高温介质水中的热量传递给原烟气输送管道内的原烟气。

在本实用新型中，冷却系统废气热水换热装置的热水入口位于烧结矿冷却系统产生废气流向的下游，冷却系统废气热水换热装置的热水出口位于烧结矿冷却系统产生废气流向的上游。冷却系统废气热水换热装置内的热水流向与烧结矿冷却系统产生废气的流向为逆向。此设置，提高高温介质水在冷却系统废气热水换热装置内与烧结矿冷却系统排除废气的换热效率，高温介质水可以充分吸收烧结矿冷却系统排除废气中的热量。

在本实用新型中，烧结机大烟道热水换热器的热水入口位于烧结机大烟道的下游，烧结机大烟道热水换热器的热水出口位于烧结机大烟道的上游。烧结机大烟道热水换热器内的热水流向与烧结机大烟道内烟气的流向为逆向。此设置，提高高温介质水在烧结机大烟道热水换热器内与烧结机排除废气的换热效率，高温介质水可以充分吸收烧结机排除废气中的热量。

在本实用新型中，原烟气输送管道的上游和下游是根据原烟气输送管道内输送原烟气的流动方向设定的。烧结矿冷却系统产生废气流向的上游和下游是根据烧结矿冷却系统排除废气的流经路线设定的。烧结机大烟道的上游和下游是根据烧结机大烟道中烧结烟气的流动方向设定的。先经过的位置为上游，后经过的位置为下游。

在本实用新型中，所述逆向即为方向相反。

利用本实用新型的一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，充分利用烧结矿冷却系统或烧结机产生废气中的热量，提升进入scr脱硝装置前原烟气的温度，改变了现有技术中采用加热炉(或燃烧炉)通过燃烧高炉煤气或焦炉煤气提升原烟气的技术方案，节约了能源的消耗，提高了烧结矿冷却系统或烧结机产生废气中热量的利用率，同时避免了加热炉产生污染废气带来的二次污染问题。

此外，本实用新型的一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，将烧结烟气中的热量用于提升进入脱硝装置前原烟气的温度，从而降低了烧结烟气本身的温度。通过该设计，避免了或者大大减少了现有技术中，为了降低烧结烟气温度而兑入的冷风量或冷水量，从而减少了进入脱硫装置的烟气处理量，进而减轻了脱硫装置的处理负荷，从而降低了脱硫处理的生产成本。

与现有技术相比较，本实用新型的技术方案具有以下又以技术效果：

1、本实用新型的一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置充分利用烧结矿冷却系统对烧结矿冷却产生的高温废气和/或烧结过程中产生的高温废气中的热量，用于提升进入scr脱硝装置前的原烟气的温度；

2、本实用新型的一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置改变了现有技术中采用加热炉(或燃烧炉)通过燃烧高炉煤气或焦炉煤气提升原烟气的技术方案，节约了能源的消耗，提高了烧结矿冷却系统或烧结机产生废气中热量的利用率，同时避免了加热炉产生污染废气带来的二次污染问题；

3、本实用新型的还可以包括余热发电装置，将经过烧结矿冷却系统排除废气在与冷却系统废气热水换热装置内介质水换热后的废气，该废气依然具有250℃以上的高温，将该废气再一次输送至余热发电装置进行余热利用，提高热量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置中包括烧结机余热利用的结构示意图；

图3为本实用新型一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置中包括多套烧结机大烟道热水换热器的结构示意图；

图4为本实用新型一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置包括余热发电装置的结构示意图。

附图标记：

1：烧结矿冷却系统；2：scr脱硝装置；3：冷却系统废气热水换热装置；4：烟气热水换热器；5：烧结机；6：烧结机大烟道热水换热器；7：循环水泵；8：余热发电装置；l0：原烟气输送管道；l1：第一循环管道；l2：第二循环管道；l3：第三循环管道；l4：第四循环管道；l5：烧结机大烟道。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行举例说明，本实用新型请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，该装置包括烧结矿冷却系统1、scr脱硝装置2、冷却系统废气热水换热装置3、烟气热水换热器4、原烟气输送管道l0。冷却系统废气热水换热装置3设置在烧结矿冷却系统1的上方。原烟气输送管道l0连接至scr脱硝装置2的烟气入口。烟气热水换热器4设置在原烟气输送管道l0上。冷却系统废气热水换热装置3的热水出口与烟气热水换热器4的热水入口连接，烟气热水换热器4的热水出口与冷却系统废气热水换热装置3的热水入口连接。通过冷却系统废气热水换热装置3和烟气热水换热器4，将烧结矿冷却系统1产生的废气的余热传递给原烟气输送管道l0内的原烟气，用于提升原烟气的温度。

实施例2

如图2所示，一种利用烧结余热提升烟气温度进行scr脱硝的装置，该装置包括环冷机1、scr脱硝装置2、冷却系统废气热水换热装置3、烟气热水换热器4、原烟气输送管道l0。冷却系统废气热水换热装置3设置在环冷机1的上方。原烟气输送管道l0连接至scr脱硝装置2的烟气入口。烟气热水换热器4设置在原烟气输送管道l0上。冷却系统废气热水换热装置3的热水出口与烟气热水换热器4的热水入口连接，烟气热水换热器4的热水出口与冷却系统废气热水换热装置3的热水入口连接。通过冷却系统废气热水换热装置3和烟气热水换热器4，将环冷机1产生的废气的余热传递给原烟气输送管道l0内的原烟气，用于提升原烟气的温度。

该装置还包括烧结机5。烧结机5的烟气出口与烧结机大烟道l5连接。烧结机大烟道l5上设有烧结机大烟道热水换热器6。烧结机大烟道热水换热器6的热水出口与烟气热水换热器4的热水入口连接，烟气热水换热器4的热水出口与烧结机大烟道热水换热器6的热水入口连接。

实施例3

重复实施例1，只是冷却系统废气热水换热装置3的热水出口通过第一循环管道l1与烟气热水换热器4的热水入口连接。烟气热水换热器4的热水出口通过第二循环管道l2与冷却系统废气热水换热装置3的热水入口连接。

实施例4

重复实施例2，只是冷却系统废气热水换热装置3的热水出口通过第一循环管道l1与烟气热水换热器4的热水入口连接。烟气热水换热器4的热水出口通过第二循环管道l2与冷却系统废气热水换热装置3的热水入口连接。第二循环管道l2上分出一条支路为第三循环管道l3，第三循环管道l3的末端连接至烧结机大烟道热水换热器6的热水入口。烧结机大烟道热水换热器6的热水出口通过第四循环管道l4合并至第一循环管道l1。

实施例5

重复实施例4，只是第二循环管道l2上设有循环水泵7。

实施例6

重复实施例3，只是烧结矿冷却系统1上设有2套所述冷却系统废气热水换热装置3。2套所述冷却系统废气热水换热装置3的热水出口汇合后通过第一循环管道l1与烟气热水换热器4的热水入口连接。烟气热水换热器4的热水出口通过第二循环管道l2分别与每一套所述冷却系统废气热水换热装置3的热水入口连接。冷却系统废气热水换热装置3位于环冷机1的前部。

实施例7

如图3所示，重复实施例5，只是烧结机大烟道l5上设有2套所述烧结机大烟道热水换热器6。第三循环管道l3的末端分别连接至2套所述烧结机大烟道热水换热器6的热水入口。2套所述烧结机大烟道热水换热器6的热水出口汇合后通过第四循环管道l4合并至第一循环管道l1。

实施例8

如图4所示，重复实施例1，只是该装置还包括余热发电装置8。冷却系统废气热水换热装置3的废气入口与环冷机1的废气出口连接。冷却系统废气热水换热装置3的废气出口与余热发电装置8的废气入口连接。环冷机1产生的废气先经过冷却系统废气热水换热装置3进行余热利用后，再输送至余热发电装置8进行余热发电。

实施例9

重复实施例7，只是该装置还包括余热发电装置8。冷却系统废气热水换热装置3的废气入口与环冷机1的废气出口连接。冷却系统废气热水换热装置3的废气出口与余热发电装置8的废气入口连接。环冷机1产生的废气先经过冷却系统废气热水换热装置3进行余热利用后，再输送至余热发电装置8进行余热发电。

实施例10

重复实施例8，只是烟气热水换热器4的热水入口位于原烟气输送管道l0的下游，烟气热水换热器4的热水出口位于原烟气输送管道l0的上游。烟气热水换热器4内的热水流向与原烟气输送管道l0内原烟气的流向为逆向。冷却系统废气热水换热装置3的热水入口位于环冷机1产生废气流向的下游，冷却系统废气热水换热装置3的热水出口位于环冷机1产生废气流向的上游。冷却系统废气热水换热装置3内的热水流向与环冷机1产生废气的流向为逆向。

实施例11

重复实施例9，只是烧结机大烟道热水换热器6的热水入口位于烧结机大烟道l5的下游，烧结机大烟道热水换热器6的热水出口位于烧结机大烟道l5的上游。烧结机大烟道热水换热器6内的热水流向与烧结机大烟道l5内烟气的流向为逆向。

使用本实用新型实施例10所述装置，采用烧结工序的余热替换高炉煤气提升原烟气的温度，然后将提升温度后的原烟气再进行scr脱硝处理。

以360m²烧结机为例，处理原烟气量120×10⁴nm³/h，脱硝入口烟温190℃，脱硝反应温度220℃。

环冷机能够提供的热量：环冷机产生废气量为60×10⁴nm³/h；

废弃入口温度350℃，i1＝463.35kj/m³；

出口温度230℃，i2＝301.51kj/m³；

总热量：q1＝60×10⁴×(463.35-301.51)＝9710.4×10⁴kj/h。

烟气加热所需的热量：反应温度为220℃，烟气温度由190℃升至220℃，温升30℃；

190℃，i1＝256.89kj/m³；

220℃，i2＝298.224kj/m³；

所需热量：q2＝120×10⁴×(298.224-256.87)＝4962.48×10⁴kj/h。

通过上述分析，环冷机能提供的热量大于烟气升温所需的热量，即：q1>q2；

9710.4×10⁴>4962.48×10⁴kj/h；

结论：环冷机余热能够加热烧结烟气，并且环冷机余热还有富余。

采用本实用新型的技术方案，通过环冷机废气的余热来提升进入scr装置前原烟气的温度，高炉煤气热值：3344kj/m³折成高炉煤气节约量：14839nm³/h。

采用高温超高压中间再热机组，高炉煤气每3nm³发一度电的指标；

节约的高炉煤气能发电：14839/3＝4946kw·h。

采用本实用新型的技术方案，环冷机剩下余热通过余热发电装置进行利用，其发电量：

采用环冷机产生废气的余热加热烟气后，环冷机废气温度为290℃，i1＝381kj/m³；余热锅炉的排烟温度为140℃，i2＝182.56kj/m³；

剩下的总热量：q3＝60×10⁴×(381-182.56)＝11906.4×10⁴kj/h；

能发电量：6700kw。

如果将环冷机余热全部用来发电，其发电的热量q4＝60×10⁴×(463.35-182.56)＝16847.4×10⁴kj/h，每小时发电量为9500kw。

两种方案比较：

(1)采用本申请的技术方案，被替换的高炉煤气和环冷机废气剩余余热所发电量：4946+6700＝11646kw；

(2)如果将环冷机余热纯发电，其发电量为9500kw；

(3)二者的差值：11646-9500＝2146kw。

全年发电差值：2146×7800(全年按照7800小时的工作时间计算)＝16738800kw·h。

电价0.6元/度，全年增加产值：16738800×0.6＝10043280元≈1004万元。

采用本实用新型的装置，利用环冷机余热替换高炉煤气升温烟气的技术比现有技术中采用纯余热发电技术每小时多发电2146kw，增加年产值1004万元。