本实用新型涉及scr脱硝技术领域，特别是涉及一种烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置。
背景技术：
烧结（sintering）是利用烧结机将铁矿石与其他原料混合生产具有适当强度、形状及孔隙度并能够满足后续炼铁需求的烧结矿颗粒的过程。scr脱硝（scrdenitration）是指在一定温度范围内，还原剂（如液氨、尿素和氨水等）在催化剂作用下，“有选择性”地与烟气中的nox反应，生成无污染的n2和h2o的nox减排技术。补热（compensationheat）：烧结烟气温度一般处于110~160℃范围，要达到低温催化剂的工作温度区间需要对烟气进行补热升温。
烧结是钢铁生产的重要环节，该工序中生产的烧结矿是钢铁冶炼的重要原材料。烧结工序是利用烧结机将铁矿石与其他原料混合生产具有适当强度、形状及孔隙度并能够满足后续炼铁需求的烧结矿颗粒的过程。烧结工序的废气是钢铁行业的主要大气污染排放来源之一，包含粉尘、so2、nox、co、二噁英等多种污染物。2018年5月生态环境部出台了《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》(环办大气函［2018］242号)，要求2025年底前，全国具备改造条件的钢铁企业实现超低排放。面对日益严峻的生态环保压力，实施钢铁企业超低排放改造，对推动钢铁工业转型升级、改善大气环境质量、化解钢铁行业过剩产能具有重要意义。
当前对烧结烟气进行超低排放治理的路线中，多采用scr脱硝工艺控制烟气nox浓度。scr脱硝常规催化剂的工作温度区间在280~420℃范围内，低温催化剂的工作温度区间在180~280℃范围内。烧结机出口烟气温度较低，一般处于110~160℃范围，因此若要采用低温scr脱硝系统需将烧结烟气进行加热升温。为防止硫酸氢氨堵塞，保证催化剂性能和控制氨逃逸，低温催化剂对烟气速度场及温度场的分布均匀性要求很高，一般要求速度分布相对标准偏差不超过10%，温度偏差不超过±5℃。现有技术中，一般以高炉煤气作燃料，通过热风炉燃烧产生高温烟气与低温烧结烟气在烟道内混合，从而实现加热升温的目的。为保证混合后的烟气速度和温度分布均匀，高温烟气的掺混过程至关重要。
现有技术多利用母管将热风炉高温烟气引入混合烟道，并通过在母管上布置多个喷口使高温烟气在烟道内部扩散，从而对烧结烟气进行加热。参见中国专利cn209317447u公开了一种热风炉掺风装置，该装置通过掺风总管与热风炉出口相连通，掺风总管与若干个单排等距布置的支管相连，支管插入烟道内，每根支管上开4个出风口，出风口正对烟气流向，从而在较短的混合距离内实现理想的掺混均匀性。其提出将掺风总管与支管采用渐变式管径以使得热烟气经过每个出风口的流速和流量保持一致，但由于掺风支管管径大，对烟道内烧结烟气的流场影响较大，渐变式管径会导致一段距离内烟气的通流面积也是渐变的，从而对烟气流速分布均匀性造成影响；而且热风炉出口流量大，支管单排布置的方式需要较大的支管管径来满足流量的要求，从而降低了烟道的通流面积，增加了烟道的阻力。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，为烧结机烟气脱硝系统实现升温目的同时满足催化剂入口烟气流速分布相对偏差值不超过10%，温度偏差不超过±5℃的要求，且使得烟道阻力的增加最小化。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，包括供热母管、多组支管组，多组所述的支管组沿烟道的长度方向分布，所述的支管组包括多根供热支管、连接在每根所述的供热支管上的喷管，所述的供热支管的一端与所述的供热母管相连通，另一端与所述的喷管的一端相连通，所述的喷管的另一端形成喷口，每组所述的支管组中：多根所述的供热支管沿烟道的宽度方向分布，多组所述的支管组中：所述的喷管的喷口位于同一平面上，所述的喷管的喷口朝向与烟道烟气的流向一致。
优选地，所述的支管组还包括连接在所述的供热支管另一端的挡管，所述的挡管的一端与所述的供热支管的另一端之间封堵，多组所述的支管组中：位于后方所述的喷管从位于其前方所述的挡管穿过。
进一步优选地，所述的供热支管、喷管以及挡管之间通过三通管相连接。
进一步优选地，所述的挡管的另一端支撑在烟道底部，采用所述的挡管可以平衡烟气经过所述的供热支管后的压降，使得烧结烟气经过支管组后压降均匀，烟气流速分布均匀性没有变差，从而更利于实现催化剂入口速度分布相对标准偏差不超过10%的技术要求，降低不同高度上烟气流速的偏差。
进一步优选地，所述的供热支管与所述的挡管同轴设置，所述的喷管与所述的供热支管、挡管垂直。
优选地，所述的支管组还包括连接在所述的供热母管与所述的供热支管之间的管道补偿器。通过所述的管道补偿器可以补偿管道的热伸长。
优选地，所述的供热支管与所述的供热母管、烟道相垂直。
优选地，所述的供热管为热风炉出口母管。
优选地，所述的支管组设置有三组，每组所述的支管组中，所述的喷管位于同一高度。
进一步优选地，位于后方所述的支管组中所述的喷管中心到烟道底部的距离为h/6；位于中间所述的支管组中所述的喷管中心到烟道底部的距离为h/2；位于前方所述的支管组中喷管中心到烟道底部的距离为5h/6，其中h为烟道高度。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1、设置多组支管组能压缩供热支管的管径，增大烟道通流面积，从而减少供热母管对烟道阻力的影响；
2、在不同高度方向设置喷口，增大高温烟气入射覆盖区域，便于烟气掺混，从而更利于实现催化剂入口温度偏差不超过±5℃的技术要求。
附图说明
附图1为本实施例的主视示意图；
附图2为附图1中a向示意图。
以上附图中：
1、烟道；2、供热母管；30、供热支管；31、喷管；310、喷口；32、挡管；33、封头；34、等径三通管；35、管道补偿器。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1、2所示的一种烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，该补热装置布置在scr脱硝装置入口水平烟道1处。补热装置包括供热母管2、多组支管组。供热母管2为热风炉出口母管。
在本实施例中：多组支管组沿烟道1的长度方向分布，支管组包括多根供热支管30、连接在每根供热支管30上的喷管31，供热支管30的一端与供热母管2相连通，另一端与喷管31的一端相连通，喷管31的另一端形成喷口310，供热支管30与供热母管2垂直，并垂直插入烟道1。
本实施例中，支管组以3组为例，每组支管组以25根供热支管30为例，25根供热支管30等间距布置覆盖整个截面，材质选用无缝不锈钢管，采用3组支管组是为了在输送一定烟气流量的条件下，尽可能的减小供热支管30的管径，从而减小水平烟道的压力损失。三组支管组沿烟道的长度方向分布，所有喷管31的喷口310均位于同一平面上，喷管31的喷口朝向与烟道1烟气的流向一致。优选地，为了使得高温烟气与烧结烟气混合均匀，每组支管组中，喷管31位于同一高度，且位于后方支管组中喷管31中心到烟道1底部的距离为h/6；位于中间支管组中喷管31中心到烟道1底部的距离为h/2；位于前方支管组中喷管31中心到烟道1底部的距离为5h/6，其中h为烟道高度。
支管组还包括连接在供热支管30另一端的挡管32，挡管32的一端与供热支管30的另一端之间封堵，如采用平底封头33封堵，挡管32的另一端支撑在烟道1底部，采用挡管32可以平衡烟气经过供热支管30后的压降，从而降低不同高度上烟气流速的偏差。在本实施例中：供热支管30、喷管31以及挡管32等径，并且喷管31与供热支管30、挡管32垂直，三者可以采用等径三通管34焊接一体。三组支管组中：位于后方喷管31从位于其前方挡管32穿过，具体为挡管32切割出喷管31的通道，并且与经过的喷管31进行焊接。高温烟气供热母管2经供热支管30后最终从喷管31的喷口310射出进入烟道1与烟气混合。
此外，支管组还包括连接在供热母管2与供热支管30之间的管道补偿器35。通过管道补偿器35可以补偿管道的热伸长。
实施例：
拟将本装置应用在某炼铁厂烧结机烟气超低排放改造scr脱硝系统工程上。烧结烟气设计温度为130℃，流量为1444000nm3/h，热风炉出口热烟气设计温度为400℃，流量为211110nm3/h。热风炉出口母管直径为2.8m，供热母管1选择dn300标准无缝钢管，支管组设置3组，每组设置25根供热支管30，25根供热支管30等间距设置，左右间距0.6m，3组支管组前后间距0.5m，水平烟道1高度为3m，喷管31分别布置在距离烟道1底部0.5m、1.5m、2.5m的位置。
通过cfd软件对安装本装置后的scr烟道及反应器进行模拟研究，结果显示：在烟气设计条件下，scr反应器顶层催化剂入口截面的平均温度为181℃，比原烟气温度提升51℃，截面温度最大偏差为±4℃，截面速度分布相对标准偏差cv值为4.7%，流速分布与温度分布均满足常规设计要求，且本装置造成的烟气压损为73pa。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：包括供热母管、多组支管组，多组所述的支管组沿烟道的长度方向分布，所述的支管组包括多根供热支管、连接在每根所述的供热支管上的喷管，所述的供热支管的一端与所述的供热母管相连通，另一端与所述的喷管的一端相连通，所述的喷管的另一端形成喷口，每组所述的支管组中：多根所述的供热支管沿烟道的宽度方向分布，多组所述的支管组中：所述的喷管的喷口位于同一平面上，所述的喷管的喷口朝向与烟道烟气的流向一致。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的支管组还包括连接在所述的供热支管另一端的挡管，所述的挡管的一端与所述的供热支管的另一端之间封堵，多组所述的支管组中：位于后方所述的喷管从位于其前方所述的挡管穿过。
3.根据权利要求2所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的供热支管、喷管以及挡管之间通过三通管相连接。
4.根据权利要求2所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的挡管的另一端支撑在烟道底部。
5.根据权利要求2所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的供热支管与所述的挡管同轴设置，所述的喷管与所述的供热支管、挡管垂直。
6.根据权利要求1所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的支管组还包括连接在所述的供热母管与所述的供热支管之间的管道补偿器。
7.根据权利要求1所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的供热支管与所述的供热母管、烟道相垂直。
8.根据权利要求1所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的供热母管为热风炉出口母管。
9.根据权利要求1所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：所述的支管组设置有三组，每组所述的支管组中，所述的喷管位于同一高度。
10.根据权利要求9所述的烧结烟气低温scr脱硝系统的补热装置，其特征在于：位于后方所述的支管组中所述的喷管中心到烟道底部的距离为h/6；位于中间所述的支管组中所述的喷管中心到烟道底部的距离为h/2；位于前方所述的支管组中喷管中心到烟道底部的距离为5h/6，其中h为烟道高度。
技术总结