一种低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统的制作方法

1.本发明涉及工业烟气氮氧化物减排技术领域，具体涉及一种低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统。


背景技术：

2.高炉热风炉是炼铁厂高炉配套的设备之一，热风炉的主要作用是为高炉提供源源不断的1000℃以上的高温热风，此过程是通过燃烧高炉煤气或焦炉煤气实现的，燃料燃烧过程中产生大量的nox。燃料燃烧过程中生成的nox主要有三种：燃料型、热力型及快速型，燃料型nox约占总nox的80-90％，是各种低nox技术控制的主要对象。热力型主要是由炉内局部高温造成，高温下空气中氮气氧化形成nox，快速型nox由燃料燃烧产生碳氢化合物分解的中间产物与氮气反应生成的化合物。因此，为满足《钢铁工业大气污染物超低排放标准》(db13/2169-2018)限值要求(150mg/m3)，对高炉热风热炉烟气进行低氮改造。
3.现有的脱硝工艺中选择性催化还原法(scr)，催化剂需要定期更换，易出现腐蚀和堵塞设备现象，成本高；设备占地大；后期运维投入人工，提高投入成本。而选择性非催化还原法(sncr)不需要催化剂，但还原nox的温度一般在800～1000℃的范围内，热风炉废气平均温度为300℃，需要对废气进行加热，耗能大；而且sncr反应区温度难控制，温度低，脱硝效率低，无法满足限排要求，温度高，容易引起nh3氧化，产生多余的nox，运行成本高，脱硝效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统。
5.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，包括高炉热风炉、烟气引风机、再循环风机、助燃风机、plc控制系统，其中，
6.所述烟气引风机分别与高炉热风炉的烟气出口和所述再循环风机连通；
7.所述再循环风机的另一端与所述助燃风机连通；
8.通过所述烟气引风机从所述高炉热风炉的烟气出口抽取一部分烟气，抽取的烟气通过所述再循环风机与所述助燃风机引入的空气混合后一起被送入所述高炉热风炉中；
9.所述plc控制系统依据所述助燃风机引入的空气和所述的再循环风机引入的烟气混合后气体的氧含量对再循环风机引入的烟气流量进行调节。
10.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述plc控制系统与原热风炉plc控制系统送风阀门连锁控制，安全联锁保护，保证系统运行时安全可靠。
11.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述再循环风机的入口处安装有电动调节阀和电动关断阀。
12.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述再循环风机的出口处安装有压力指示器、流量变送器和温度指示器。
13.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，在所述烟气引风机
与再循环风机之间设有手动门和电动关断门。
14.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，在所述烟气引风机抽取的烟气与所述助燃风机引入的空气的混合气体流经的管线上设有调节阀。
15.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述高炉热风炉前的管线上设有氧量计。
16.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，在所述烟气引风机的出口处安装手动门。
17.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述plc控制系统依据所述助燃风机引入的空气和所述的再循环风机引入的烟气混合后气体的氧含量对再循环风机引入的烟气流量进行调节。
18.本技术的技术方案的优点：
19.现有高炉热风炉的脱硝处理工艺主要采用scr脱硝工艺，烟气再循环技术应用于热风炉的脱硝处理未有涉及。本发明创新性的将烟气再循环技术应用于热风炉烟气脱硝处理，通过引入高炉热风炉出口的烟气与空气混合后送入高炉热风炉，plc控制系统与原系统送风燃烧状态阀门连锁控制，保持原有的助燃风机引入的空气体积不变，引入烟气增大混合气体体积，降低氧含量浓度，同时plc控制系统依据氧量计、温度计的监测数据调节再循环气体流量及各阀门开度，使烟气与助燃空气、燃料气体均匀、有效混合在一起，避免出现氧分压不均衡的现象，消除高炉热风炉内部进行传统燃烧时形成的局部高温区，高炉热风炉内的高温烟气经过与烟气混合后的助燃空气继续混合，煤气在高温度、低氧含量的气氛中持续燃烧，降低了高炉热风炉中氮、氧等物质的浓度，nox物质的生成受到抑制，气体扩散过程控制反应流程，有效抑制氮氧化物产生与排放，且具有对现有设备改造幅度小、运行成本低、操作简单，安全性高的优点。
附图说明
20.图1为本发明的低排放高炉热风炉系统的框架图。
21.附图标记：
22.1：烟气引风机；2：手动门；3：电动关断门；4：风管；5：气动调节门；6：再循环风机；7：温度指示器；8：压力指示器；9：流量变送器；10：调节门；2：手动门；12：助燃风机；13：激光氧量计；14：高炉热风炉；15：plc控制系统。
具体实施方式
23.以下结合具体实施方式，详细描述本技术的技术方案。
24.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述系统包括高炉热风炉、烟气引风机、再循环风机、助燃风机、plc控制系统，其中，
25.所述高炉热风炉、所述烟气引风机与所述再循环风机依次连通；
26.所述助燃风机与所述高炉热风炉的连通；
27.所述烟气引风机引入的热风炉出口烟气经所述再循环风机与所述助燃风机引入的空气混合后经分段进气管输入至所述高炉热风炉中进行回燃；
28.所述的plc控制系统控制所述的再循环风机、通过所述的烟气引风机引入的高炉
热风炉出口烟气流量并与所述的高炉热风炉的原系统送风燃烧状态阀门连锁控制，安全联锁保护，保证系统运行时安全可靠。
29.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，在所述的助燃风阀机与所述的再循环风机混合气体的母管(或支管)的管线上设有调节阀。
30.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述再循环风机的入口安装气动调节门。
31.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述再循环风机的出口安装有压力指示器、流量变送器和温度指示器。
32.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述烟气引风机与再循环风机之间设有手动门和电动关断门。
33.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述的助燃风机与所述的再循环风机混合后的母管(或支管)处设有调节阀。
34.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，其中，所述的高炉热风炉前的母管(或支管)处设有氧量计。
35.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，再循环风机、烟气流量通过所述的plc控制系统控制，所述的plc控制系统与原系统送风燃烧状态阀门连锁控制，保持原有的助燃风机引入的空气体积不变。增大高炉热风炉内混合气体体积，抑制高温区域产生，降低了混合烟气中氧含量，降低氮氧化物排放量，满足《钢铁工业大气污染物超低排放标准》(db13/2169-2018)的限值要求。根据混合后的氧含量变化，及时调节引入的烟气流量，确保系统稳定运行。同时，资源化利用了热风炉烟气且不影响后续高炉生产所需的预热空气。
36.根据本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，所述的plc控制系统采用先进的比例调节式自控系统，灵敏度高，可根据与混合气体氧含量变化及时调节再循环烟气流量，同时设置完善的安全联锁保护，发出报警信号时强制关机，保证系统运行时安全可靠。在本发明的轧低排放高炉热风炉系统运行过程中，助燃空气融合引入高炉热风炉出口烟气的过程非常关键，如果两者不能均匀、有效地混合在一起，会造成炉膛中氧分压出现不均衡现象，导致局部高温问题的发生，生成的nox增多。本发明的低排放高炉热风炉系统通过plc控制系统在不改变原有助燃风流量的情况下，及时调整再烟气流量，降低混合烟气含氧量，合理配风，调整空燃比，燃料被不断稀释，抑制了高温区的产生同时缩短了燃料的停留时间，nox生成减少。且对现有设备改造小，不影响后续生产和设备运行几乎无人工投入的优点。
37.以下结合附图详细描述本技术的技术方案。
38.如图1所示，根据本发明的低排放高炉热风炉系统，包括烟气引风机1、再循环风机6、助燃风机12、高炉热风炉14和plc控制系统15，在所述再循环风6机入口安装有入口气动调节门5，在所述再循环风机6的出口处安装有温度指示器7、压力指示器8和流量变送器9，所述烟气引风机1与所述再循环风机6通过风管4连接，所述烟气引风机1与所述再循环风机6之间设有手动门2和电动关断阀3，通过所述风管4连接，所述高炉热风炉14与所述助燃风机12连接，所述高炉热风炉14与所述助燃风机12之间设有调节门10、手动门11和激光氧量计13，所述plc控制系统15控制连接所述再循环风机6和所述流量变送器9。
39.本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统运行方式如下：
40.s1通过所述烟气引风机1从所述高炉热风炉14的烟气出口抽取一部分烟气；
41.s2将抽取的烟气通过所述再循环风机6与所述助燃风机12引入的空气混合后一起被送入所述高炉热风炉14中，通过激光氧量计13测混合气体中的氧含量的大小，并通过所述plc系统调节烟气流量，确保出口烟气nox满足排放标准；
42.s3混合烟气被送入所述高炉热风炉14中进行回燃，原有空气侧含氧量降低，减少了混合气体中的含氧量，增大了高炉热风炉内气体体积，通过调节空燃比，合理配风，避免了高温区的形成，从而降低no
x
的生成。
43.本发明的低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统取得了很好的环保效果，降低了高炉热风炉no
x
的排放量，满足nox超低排放的要求，即：高炉热风炉烟气出口nox≈200mg/nm3，改造后no
x
浓度＜100mg/nm3(按8％氧量折算)。满足《钢铁工业大气污染物超低排放标准》(db13/2169-2018)的限值要求，《150mg/m3。
44.为满足低投资、少占地且满足nox限排要求。本发明提出了一种低排放高炉热风炉烟气再循环脱硝系统，首次将烟气再循环技术应用于高炉热风炉出口烟气处理。从高炉热风炉出口处抽取一部分烟气通过再循环风机汇入至助燃空气母管(或支管)，母管处设置氧量计和调节风门(或每个支管设置氧量计和调节风门)，出口烟气和助燃风机提供的空气混合一起送入高炉热风炉内。通过调节烟气再循环率，降低空气过剩系数，减少燃料型nox生成量。在助燃风机提供的空气不变的条件，通过增加再循环烟气，增加了热风炉内混合气体的总体积，合理配风，减少炉内局部高温，进而减少热力型nox生成量，从而大大减少了nox的总生成量，满足限排要求。通过plc控制系统联控，实现精准控制，根据炉内温度及烟气混合后氧量的变化，高炉热风炉燃料的种类，对调节门进行调节。
45.以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施例，凡是在本发明的基础上所做出的任何修改均在本发明的保护范围之内。