[发明专利]高炉渣显热利用的烟气多污染物协同净化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁行业余热利用及污染治理领域，特别是指一种高炉渣显热利用的烟气多污染物协同净化工艺，适用于拟建钢厂或典型处理烟气(烧结/球团/焦化等)与高炉毗邻的现有钢铁企业。

背景技术

据环保部统计，2014年钢铁行业的SO₂、NO_x和烟粉尘排放量分别为180.7万吨，56.6万吨和101.5万吨，分别约占工业源总排放量的10.4％、4％和7％。钢铁工业生产过程中的烧结、球团和焦化等典型烟气是钢铁企业大气污染物排放的主要来源。除上述污染物外，典型烟气还含有大量二噁英和1～3vol.％一氧化碳(CO)等危害气体。

采用火电行业较为成熟的除尘、脱硫技术，经过适当改良，已广泛用于钢铁行业的烟气脱硫除尘工程。近年来，以电除尘为主导的钢铁典型烟气除尘逐渐转向电改袋或袋式除尘。经过多年的探索和长期的工程实践，循环流化床、旋转喷雾、密相干塔等干法/半干法脱硫工艺日趋成熟，在运行稳定性和经济适用性方面具有一定优势。中国专利(CN202398282U，CN102210973A)公开了用于半干法脱硫除尘一体化装置，已广泛应用于首钢、宝钢、昆钢和攀钢等烧结烟气的除尘脱硫工程。

然而，针对钢铁行业烟气脱硝工作，已全面进入技术方案的论证阶段，工程应用较为有限。钢铁行业典型的中低温烟气(烧结球团100～180℃，焦化210～250℃)因其波动性、无适宜热源或加热运行成本高等弊端而不宜直接采用火电厂成熟的SCR技术(钒钛系催化剂，温度窗口在300～400℃)。因此，开发低温SCR催化剂，或寻找适宜热源加热低温烟气是目前解决钢铁行业烟气脱硝的重要举措。此外，烟气中大量的CO气体和二噁英等危害气体的减排亦将成为污染控制的重点。

相关资料显示，我国钢铁工业生产过程中的余热资源(烟气余热、产品显热、渣显热)的回收利用效率低下。其中，高炉炉渣是高炉炼铁生产过程中的一项大宗副产品—硅酸盐，其特点是熔融态，温度在1450～1600℃。目前高炉熔融渣的冷却处理大多采用水淬法，其缺点有：高炉渣的大量显热无法回收利用；冲渣水资源的浪费和污染；含硫、易挥发气体等污染物的大量析出且直接排放，造成周边环境污染。水淬工艺进行急冷降温至固态渣的过程涉及高炉渣的资源化利用和显热余热回收利用。中国专利(CN101418950A，CN102787186A，CN103820588A，CN103060496A，CN104745751A)公开了高炉渣显热或冲渣水蒸汽的余热回收方法和装置。高炉渣除了可以制成较高附加值的水泥孰料替代品，中国专利(CN103922787A、CN104556097A、CN102698737A、CN101797467A、CN101745309)分别公开了含钛高炉渣制备多孔材料、类水滑石和沸石、SCR脱硝催化剂及其原料钛钨粉、烟气脱硫吸收剂的方法。

中国专利CN102228774A发明一种高炉渣显热回收同时进行烧结烟气脱硫的方法及装置。具体地，熔融渣经过粒化反应器破碎后与烧结烟气进行初次脱硫反应和第一次热量交换，然后再经振荡床进行二次脱硫反应和热量第二次热量回收，最后在冷却池内以发电的形式进行热量的第三次回收利用。专利CN103787277A公开一种利用高炉渣显热进行甲烷重整制合成气的方法及装置。上述的利用高炉渣显热直接接触目标气体进行加热的方法，未涉及到高炉出渣量、出渣速率与目标气体流量和流速的匹配等问题，亦未涉及多污染的协同治理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高炉渣显热利用的烟气多污染物协同净化工艺，实现烟气多污染物同时减排和高炉渣余热高效利用，适用于拟建钢厂或典型处理烟气(烧结/球团/焦化等)与高炉毗邻的现有钢铁企业。

该工艺所用装置包括一次引风机、二次引风机、熔渣导入槽、定量分流器、熔融渣粒化器、固态渣输送装置、初次换热室、二次换热室、除尘器、SCR脱硝装置、换热锅炉、脱硫装置和烟囱，一次引风机设置在初次换热室之前，熔渣导入槽将熔渣导入定量分流器，定量分流器后接熔融渣粒化器，熔融渣粒化器位于初次换热室顶端，初次换热室下部设置固态渣输送装置，固态渣输送装置另一端接入二次换热室，初次换热室和二次换热室出来的烟气进入除尘器，除尘器后接SCR脱硝装置，SCR脱硝装置后接换热锅炉，换热锅炉通过二次引风机与脱硫装置连接，脱硫装置后接烟囱。

其中，二次换热室可以设置为多级换热室。

SCR脱硝装置采用宽温带SCR技术，催化剂的工作温度控制在250～450℃。

在初次换热前的处理烟气已完成脱硫的情况下，脱硫装置可以省去。