一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺及系统.pdf

1、10申请公布号CN104195326A43申请公布日20141210CN104195326A21申请号201410409670922申请日20140819C22B1/16200601B01D53/90200601B01D53/60200601B01D53/6820060171申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号72发明人周昊刘子豪程明周明熙刘瑞鹏岑可法74专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟54发明名称一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺及系统57摘要本发明公开了一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺，将烧结机下部的烧结风箱排出的烟气依次分为位于烧结

2、机头部的A段烟气、位于烧结机中部的B段烟气、位于烧结机尾部的C段烟气；A段烟气经除尘处理后排放；用C段烟气对B段烟气进行预热，预热后的B段烟气经脱硝处理后分为两部分，一分部分烟气经脱硫处理后排放，另一部分烟气和C段烟气送入烧结机内循环烧结。本发明还公开了一种烧结节能且多种污染物脱除的系统。本发明不但可以处理烧结烟气中的粉尘、氮氧化物、二氧化硫、氟化物及重金属等多种污染物，而且能够将烧结机主烟道烟气和冷却机排烟气的余热进行利用，能够降低烧结厂的能耗，节能减排。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图1页10申请公布

3、号CN104195326ACN104195326A1/2页21一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺，其特征在于，根据矿石在烧结机内的行进方向，将烧结机下部的烧结风箱排出的烟气依次分为位于烧结机头部的A段烟气、位于烧结机中部的B段烟气、位于烧结机尾部的C段烟气；所述的A段烟气经除尘处理后排放；用所述的C段烟气对B段烟气进行预热，预热后的B段烟气经脱硝处理后分为两部分，一分部分烟气经脱硫处理后排放，另一部分烟气和C段烟气送入烧结机内循环烧结。2如权利要求1所述的烧结节能且多种污染物脱除的工艺，其特征在于，将预热后的B段烟气继续加热至300以上，再进行所述的脱硝处理。3如权利要求2所述的烧结节能且多种

4、污染物脱除的工艺，其特征在于，所述的加热分为依次进行的换热和燃烧加热，所述的换热在预热后的B段烟气与脱硝处理后的B段烟气之间进行。4如权利要求1所述的烧结节能且多种污染物脱除的工艺，其特征在于，所述的A段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的1520；所述的B段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的5570；所述的C段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的1525。5如权利要求14任一项所述的烧结节能且多种污染物脱除的工艺，其特征在于，所述的工艺还包括对烧结冷却机的烟气的处理，烧结冷却机排出的烟气分为高温段烟气和低温段烟气；所述的高温段烟气和C段烟气混合后用于B段烟气的预热；所述的低温段烟气被

5、送入所述的烧结机内循环烧结。6如权利要求5所述的烧结节能且多种污染物脱除的工艺，其特征在于，对送入烧结机内循环烧结的烟气中进行补氧，烟气中氧含量应不少18VOL。7一种烧结节能且多种污染物脱除的系统，包括烧结机和烧结冷却机，所述烧结机的下部设有烧结风箱，其特征在于，根据矿石在烧结机内的行进方向，所述烧结风箱依次分为污染物浓度低且温度低的A段烟气风箱、氮氧化物浓度高且温度较高的B段烟气风箱、氮氧化物浓度低且温度高的C段烟气风箱，三段烟气风箱分别对应排出有A段烟气、B段烟气和C段烟气；所述A段烟气的排放管路上设有除尘装置；还包括用于C段烟气对B段烟气预热的预热器，过预热器后的C段烟气经烟气循环烧结

6、管道送入烧结机内；预热后的B段烟气的管路上依次设有加热装置和脱硫装置，脱硫后的B段烟气一部分经脱硝装置处理后排放，另一部分经烟气循环烧结管道送入烧结机内。8如权利要求7所述的烧结节能且多种污染物脱除的系统，其特征在于，所述的加热装置包括依次设置的换热器和补燃燃烧器，所述的换热器内通入有预热后的B段烟气和通过脱硫装置后的B段烟气。9如权利要求7所述的烧结节能且多种污染物脱除的系统，其特征在于，所述的A段烟气风箱占烧结机下部总长度的1520；所述的B段烟气风箱占烧结机下部总长度的5570；所述的C段烟气风箱占烧结机下部总长度的1525。权利要求书CN104195326A2/2页310如权利要求79

7、任一项所述的烧结节能且多种污染物脱除的系统，其特征在于，烧结冷却机的烟气风箱分为高温段风箱和低温段风箱，所述高温段风箱的烟气与C段烟气混合后进入所述的预热器，低温段风箱的烟气经所述的烟气循环烧结管道送入烧结机内；所述的烟气循环烧结管道上衔接有补氧管道，控制通入烧结机内的循环烟气中氧含量应不少18VOL。权利要求书CN104195326A1/5页4一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺及系统技术领域0001本发明涉及钢铁冶炼行业的烧结烟气污染物处理以及余热利用，尤其涉及一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺及系统。背景技术0002铁矿石烧结是钢铁厂的一个重要的工艺，生产烧结矿含铁品位高，有害杂质少，能够

8、降低焦比，烧结矿经破碎筛分后粒度均匀，机械强度高。但是烧结工艺是钢铁厂主要的污染物排放源，主要的污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物、氟化物及二噁英等，这些污染物对人体危害很大，其中烧结部分每年生产的二噁英占全国每年排放的大部分，并且铁矿石烧结过程中烟气量大，生产每吨烧结矿产生40006000M3烟气，因此排放的污染物总量很多，需要进行严格控制。同时钢铁行业是一个高能耗行业，我国钢铁企业能耗占全国工业能耗的15左右，而炼铁系统能耗占钢铁工业能耗高达70，其中烧结工序能耗占据12左右，是仅次于炼铁工序的第二大能耗工序，但是烧结工序中有50左右的热能被烧结烟气和冷却废气带走。因此，回收利用这部分余热极

9、为重要。0003目前，我国在烧结污染物控制和余热利用方面还处于起步阶段，需要不断的研究，我国研究工作者也在这方面进行不断的研究。例如0004公开号为CN101254394A的专利文献提供了一种烧结机烟气多污染物脱除工艺及其系统，将烧结尾部风箱的温度在300以上的烟气先经过SCR脱硝，然后再进行脱硫处理，虽然能够处理一部分氮氧化物，但是由于尾部风箱中氮氧化物的浓度不高，导致效果不佳，并且该专利也并未提及余热利用；0005公开号为CN101893384A的专利文献公开了一种烧结低温余热循环及排放废气减量的方法及装置，该方法是将烧结机主烟道的尾部风箱中的烟气抽出经初步除尘后与烧结冷却机中的热烟气进行

10、混合，然后由循环风机送回烧结料层进行循环烧结，但是该方法主要是针对余热利用方面；0006公开号为CN101829481A的专利文献所提供的低耗能烧结烟气氮氧化物减排系统及其方法，将烧结风箱中间段氮氧化物浓度高的一部分烟气进行脱硝处理，一部分用于循环烧结，但是该专利并未对二氧化硫等其他污染物进行处理，同时也未能很好的利用烧结机头烟气的余热；0007以及，公开号为CN101376921A的发明专利提出了一种烧结烟气二氧化硫减量排放工艺，该方法是将烧结区域分为高SO2区域、高SO2区域之外的区域，分别进行处理，能够很好的处理二氧化硫，但是该专利的出发点是针对二氧化硫的，对氮氧化物以及二噁英等污染物不

11、能够很好的处理，同时该方法是基于烧结杯试验的数据而划分烧结区域，不能够很恰当地划分污染物浓度区域。0008由此可知，目前我国在烧结污染物控制以及余热利用方面技术不够成熟，需要进一步的研究开发。说明书CN104195326A2/5页5发明内容0009本发明所要解决的技术问题是提供一种烧结节能及多种污染物脱除的工艺及系统，不但能够同时脱除烧结中的各种污染物，满足环保要求，同时能够将烧结废气的余热进行利用。0010一种烧结节能且多种污染物脱除的工艺，根据矿石在烧结机内的行进方向，将烧结机下部的烧结风箱排出的烟气依次分为位于烧结机头部的A段烟气、位于烧结机中部的B段烟气、位于烧结机尾部的C段烟气；00

12、11所述的A段烟气经除尘处理后排放；0012用所述的C段烟气对B段烟气进行预热，预热后的B段烟气经脱硝处理后分为两部分，一分部分烟气经脱硫处理后排放，另一部分烟气和C段烟气送入烧结机内循环烧结。0013本发明中，包括对铁矿石烧结过程中粉尘、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二噁英等进行脱除的过程烟气处理，以及对烧结烟气的余热进行利用达到节能降耗的过程余热回收。在烟气处理时，根据铁矿石烧结时烟气污染物的浓度分布，将烧结风箱内的烟气分成三段进行分别处理，分别为A段烟气、B段烟气和C段烟气。A段烟气为铁矿石初步烧结时的产物，其污染物浓度低、温度低，可在静电除尘后直接经烟囱排放，符合相应的排放标准。B段烟气

13、是铁矿石充分烧结时产生的，烟气中二氧化硫、氟化物以及二噁英浓度较低，而氮氧化物浓度高且温度较高，B段烟气在脱硝处理后，一部分烟气在脱硫处理后排放，另一部分烟气经循环风机送入烧结料层进行循环烧结，对该部分烟气的余热进行回收。C段烟气在烧结机尾部，即铁矿石完全烧结时排出，烟气中二氧化硫、氟化物以及二噁英浓度高，氮氧化物浓度低，温度高，利用C段烟气的温度优势对B段烟气进行预热，便于B段烟气的脱硫处理，然后经循环风机送入烧结料层进行循环烧结。0014作为改进，将预热后的B段烟气继续加热至300以上，达到SCR催化剂的最适温度区间，再进行所述的脱硝处理。所述的加热分为依次进行的换热和燃烧加热，所述的换热

14、在预热后的B段烟气与脱硝处理后的B段烟气之间进行。利用脱硝处理后的B段烟气对预热后的B段烟气进行预热，充分利用脱硝处理后的B段烟气中的余热，对预热后的B段烟气进行升温，降低燃烧加热的能耗。0015作为改进，所述的A段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的1520；所述的B段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的5570；所述的C段烟气对应的烧结风箱占烧结机下部总长度的1525。根据污染物的浓度分布，对烧结风箱进行分段，并对各段烧结风箱的烟气进行差异化处理，回收烟气中的余热，降低排放烟气中污染物的浓度。0016在本发明中，所述的工艺还包括对烧结冷却机的烟气的处理，烧结冷却机排出的烟气分为高温段烟

15、气和低温段烟气；0017所述的高温段烟气和C段烟气混合后用于B段烟气的预热；0018所述的低温段烟气被送入所述的烧结机内循环烧结。0019烧结冷却机通过鼓风对烧结后的铁矿石进行冷却，烧结冷却机的头部产生高温段烟气，尾部为低温段烟气，其中高温段烟气和C段烟气一起对B段烟气进行预热，低温段烟气直接送入烧结料层进行循环烧结。0020同时，对送入烧结机内循环烧结的烟气中进行补氧，烟气中氧含量应不少18，保说明书CN104195326A3/5页6证烧结速度不因氧量降低而变慢，可在烟气中送入空气或者纯氧。0021同时，本发明还提供了一种烧结节能且多种污染物脱除的系统，包括烧结机和烧结冷却机，所述烧结机的下

16、部设有烧结风箱，根据矿石在烧结机内的行进方向，所述烧结风箱依次分为污染物浓度低且温度低的A段烟气风箱、氮氧化物浓度高且温度较高的B段烟气风箱、氮氧化物浓度低且温度高的C段烟气风箱，三段烟气风箱分别对应排出有A段烟气、B段烟气和C段烟气；0022所述A段烟气的排放管路上设有除尘装置；0023还包括用于C段烟气对B段烟气预热的预热器，过预热器后的C段烟气经烟气循环烧结管道送入烧结机内；0024预热后的B段烟气的管路上依次设有加热装置和脱硫装置，脱硫后的B段烟气一部分经脱硝装置处理后排放，另一部分经烟气循环烧结管道送入烧结机内。0025其中，脱硝装置为SCR脱硝装置，所采用的催化剂的催化温度在300

17、400之间，还原剂采用炼焦厂生成的氨水。0026其中，所述的加热装置包括依次设置的换热器和补燃燃烧器，所述的换热器内通入有预热后的B段烟气和通过脱硫装置后的B段烟气。0027在本发明中，预热器和换热器均采用回转式预热器。0028其中，所述的A段烟气风箱占烧结机下部总长度的1520；所述的B段烟气风箱占烧结机下部总长度的5570；所述的C段烟气风箱占烧结机下部总长度的1525。0029另外，烧结冷却机的烟气风箱分为高温段风箱和低温段风箱，所述高温段风箱的烟气与C段烟气混合后进入所述的预热器，低温段风箱的烟气经所述的烟气循环烧结管道送入烧结机内；同时，所述的烟气循环烧结管道上衔接有补氧管道，控制通

18、入烧结机内的循环烟气中氧含量应不少18VOL。0030本发明根据烧结厂风箱中的污染物的浓度分布而分段不同处理烟气的，目前烧结厂风箱中的污染物数据表明，烧结开始的前20左右的风箱中污染物浓度低，温度低，烧结中间的5570的风箱中氮氧化物的浓度高，而二氧化硫、二噁英、氟化物等污染物的浓度低，温度较高，烧结尾部的2025风箱中氮氧化物浓度低，而二氧化硫、二噁英、氟化物等污染物的浓度高，温度十分高。0031本发明的关键技术在于将烧结各段烟气的处理和烧结余热利用结合起来，通过对A段烟气的直接经除尘排放，C段烟气和烧结冷却机高温段烟气对B段烟气进行加热后经循环风机送入烧结料层进行循环烧结，进入SCR装置脱

19、硝的烟气量占烧结机头总烟气量的5570，同时由于C段烟气的循环，在烧结过程中部分的氮氧化物被分解掉，同时由于烟气量的减少烟气中氮氧化物有所增高，更有利于氮氧化物的脱除。经过脱硝处理后部分的烟气由于温度较高，被送入烧结机进行循环烧结，这样进入脱硫装置的烟气量只有总烟气量的4050，同时由于烟气循环的作用，二氧化硫的浓度不断被富集，更有利于脱硫。0032本发明中采用了烟气循环，将C段的烟气和烧结冷却机烟气进行循环烧结，同时将脱硝后一部分的温度较高的烟气进行循环烧结，这样能够利用循环烟气中的显热，同时由于烟气中含有一定量的CO，能够起到降低烧结过程中能耗的作用。0033本发明中C段的烟气采用了循环烧

20、结，而C段烟气中二噁英的浓度高，循环烧结后说明书CN104195326A4/5页7二噁英能够在高温烧结中分解掉，减少二噁英的生成，同时由于采用了烟气循环，烧结中部分的氮氧化物被分解掉，从而减轻了SCR的脱硝负担。0034本发明由于采用了以上方案，与现有技术相比具有以下优点00351本发明将污染物的控制以及烧结废气余热的利用有效的结合起来，能够同时处理粉尘、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二噁英以及重金属等污染物，具有结构紧凑，布置相对简单，相对单一污染物控制投资省的优点。00362由于采用了烟气分段处理，使得进入SCR脱硝装置的烟气量将为总烟气量的5570，有利于减少脱硝装置的投资。同时由于对脱硝

21、后的烟气进行循环处理，使得进入脱硫装置的烟气量为总烟气量的4050左右，同时烟气中的二氧化硫的浓度得到提高，大大的减少了脱硫装置的初期投资和运行费用。00373本发明对C段烟气进行了循环烧结，而C段烟气中二噁英的含量比较高，进过循环烧结后大部分的二噁英能够被分解掉，从而能减少二噁英的生成量，同时氮氧化物也有一部分被分解掉。附图说明0038图1为本发明烧结节能且多种污染物脱除的工艺的流程图。具体实施方式0039如图1所示，本实施例中的烧结节能且多种污染物脱除的系统，包括烧结机104、烧结风箱107、点火装置103、循环烟罩105、送风机106、A段引风机101、烟囱100、布袋除尘器102、回转

22、式预热器113和回转式预热器114、补燃燃烧器112、喷氨装置110、SCR脱硝装置111、脱硫装置109、B段引风机115、B段循环风机116、C段引风机117、烧结冷却机203、冷却机高温段201、冷却机低温段202、冷却机的送风机200、低温段循环风机204和引风机108。0040烧结风箱107位于烧结机104的下部，根据铁矿石烧结时产生的污染物的浓度分布，将烧结风箱107分为A段烟气风箱、B段烟气风箱和C段烟气风箱。0041A段烟气风箱排出的A段烟气约占总烟气量的1520，由于污染物浓度低，温度低，在A段引风机101的作用下，经过除尘器102除尘，除尘器除尘效率可达999，不但能够将粉

23、尘绝大部分除去，同时烟气中二噁英也能够大部分被除去，二噁英脱除效率为7590，然后由引风机送入烟囱100直接排放。0042B段烟气风箱长度占烧结机下部总长度的5570，B段烟气风箱排出的B段烟气依次经过回转式预热器113、回转式预热器114和补燃燃烧器112后，加热至300以上，达到SCR催化剂的最适温度区间，与喷氨装置110喷射进氨混合，之后进入SCR脱硝装置111脱硝，脱硝后的B段烟气通入回转式预热器114，加热回转式预热器113排出的B段烟气，此后，脱硝后的部分的烟气进入脱硫系统109进行脱硫处理，脱硫效率在90以上，在脱硫系统中同时能够将二噁英等污染物，脱除效率为99以上，之后经引风机

24、108送入烟囱100排放。0043C段烟气风箱长度占烧结机下部总长度的25左右，由于其中的二噁英、二氧化物、氟化物等污染物浓度高而氮氧化物浓度较低，并且温度高，因此可用C段烟气风箱排出说明书CN104195326A5/5页8的C段烟气经回转式预热器113对B段烟气加热，冷却后，由循环风机204送入循环风罩105进行循环烧结。0044烧结机104输出的铁矿石进入烧结冷却机203冷却，由送风机200在冷却机高温段201和冷却机低温段202分别排出高温段烟气和低温段烟气，高温段烟气通C段烟气同时进入回转式预热器113对B段烟气加热，冷却后的高温段烟气和低温段烟气均循环风罩105进行循环烧结。0045循环烧结的烟气汇合后送入均循环风罩105，同时用送风机106对循环烧结的烟气进行补氧，通入空气或者纯氧，控制循环烧结的烟气中氧含量应不少18VOL。0046以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说明书CN104195326A1/1页9图1说明书附图CN104195326A