CN101569820B - 综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，包括对烧结机产出的烧结烟气进行水洗除尘和吸收液循环吸收脱硫两个主要步骤，烧结机产出的烧结矿通过环冷机进行冷却，吸收液循环吸收脱硫步骤中产生的脱硫富液是通过再生塔进行循环利用，将环冷机的低温区产出的低温热废气输送至再生塔，利用该低温热废气对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解。本发明的烟气脱硫工艺充分利用了环冷机的热废气资源，具有能耗少、成本低、操作简单等优点，并能有效减少烟气结露现象发生。

Description

综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺

技术领域

本发明涉及一种废气的回收和综合利用工艺，尤其涉及一种烟气脱硫过程中的废气处理和综合利用工艺。

背景技术

燃料(固体、气体)的燃烧及铁矿石烧结过程产生的烟道废气中通常含有大量的二氧化硫，若不对烟气中的二氧化硫进行处理，将其直接排放到大气中，则容易形成酸雨，进而危害到动植物的生长和人类的生存环境。

烟气脱硫技术是控制大气中二氧化硫污染的重要手段，并已经在世界范围内进行商业化地应用。随着科学技术的发展和研究的不断深入，目前已有数百种烟气脱硫技术问世，其主要包括石灰石-石膏法、旋转喷雾干燥法、电子束辐照法、脉冲电晕等离子法等。而在众多的烟气脱硫方法中，吸收液循环吸收法是一种综合利用效果较好的烟气脱硫方法。该方法在烧结烟气的脱硫处理应用中，其工艺流程如图1所示，烧结原料在烧结机上经过高温焙烧产出的烧结矿经环冷机冷却，再经过整粒后由皮带机送至高炉；烧结机产出的烧结烟气在水洗塔中经水洗、降温、除尘后进入脱硫塔，在脱硫塔中经过吸收液循环吸收脱硫后得到净化烟气，再通过烟囱排放到大气中。在脱硫塔中，吸收液循环吸收脱硫的机理是基于以下的总反应式：

SO₂+H₂O+R←→RH⁺+HSO₃ ^-

上式中R代表吸收液中含有的二氧化硫吸收剂(该吸收剂是以有机阳离子、无机阴离子为主，添加少量活化剂、抗氧化剂和缓蚀剂组成的水溶液)，该化学反应属于可逆反应，低温下该反应从左向右进行，高温下该反应从右向左进行。上述吸收液循环吸收法正是利用该脱硫反应机理，在低温下吸收二氧化硫，高温下将吸收剂中的二氧化硫再生出来，从而达到脱除和回收烟气中二氧化硫的目的。

为实现在高温下将吸收剂中的二氧化硫再生，同时实现脱硫富液(吸收二氧化硫气体后的吸收液称为脱硫富液)的回收利用，在上述脱硫工艺中一般还设有一再生塔(见图1)，而再生塔本质上是一热交换器，即通过给输入再生塔中的脱硫富液加热，分解出其中的二氧化硫后，脱硫富液获得再生成为后续循环脱硫的吸收液，然后将再生后的吸收液输回至脱硫塔重新进行脱硫处理。

现有技术中，上述再生塔的热源是来自蒸汽管网中的热蒸汽，而烧结工艺中的主要设备——鼓风式环冷机(以下简称“环冷机”)通过余热回收利用也能够产出一定量的热蒸汽。环冷机的基本工作原理是：烧结机卸下的烧结矿，经单辊破碎后进入给料溜槽，由给料溜槽连续均匀地将烧结矿布在环冷机的台车篦板上，驱动装置带动环冷机的台车体在水平轨道上作匀速圆周运动；与此同时，鼓风机将冷空气送入环形风道，环形风道上有与各个台车体一一对应的风管，冷风在正压作用下穿过篦板进入热烧结矿料层，并与之进行热交换，热风不断地从料面排出，或余热利用，或直接排放。可见，环冷机冷却过程产出的部分废气具有余热回收利用的价值，但其热废气的综合利用效果还不明显。

根据环冷机废气温度的分布状况、余热利用的方式及余热利用的价值，一般可以将环冷机废气排放系统从高温到低温划分为三个区或四个区，三个区的划分方式即指高温区(350℃以上，尤其是指350℃～500℃)、中温区(200℃～350℃)和低温区(200℃以下，尤其是指150℃～200℃)，四个区的划分方式即指高温区(380℃以上，尤其是指380℃～500℃)、次高温区(300℃～380℃)、中温区(200℃～300℃)和低温区(200℃以下，尤其是指150℃～200℃)。划分为三个区的环冷机余热利用方案有两种：一种是高温区废气送余热发电系统，生产的电力并网后使用，或送中压蒸汽余热利用系统，生产的蒸汽并网后使用；中温区废气送低压蒸汽余热利用系统，生产的蒸汽并网后使用；低温区废气因不具备余热利用生产蒸汽的价值而被直接排放；另一种是将中温区的废气用作高温区烧结矿的冷却风，由高温循环风机吸取中温区的热废气对高温区进行鼓风冷却，用以提高高温区余热利用的废气温度；将高温区废气送余热发电系统，生产的电力并网后使用；低温区废气直接排放。划分为四个区的环冷机余热利用方案为：将次高温区的废气用作高温区烧结矿的冷却风，由高温循环风机吸取次高温区的热废气对高温区进行鼓风冷却，用以提高高温区余热利用的废气温度；将高温区废气送余热发电系统，生产的电力并网后使用；中温区废气送低压蒸汽余热利用系统，生产的蒸汽并网后使用；低温区废气直接排放。

由上可见，现有环冷机已对环冷机中温区、(次)高温区的热废气进行回收利用，但环冷机中产出的低温区热废气(200℃以下)没有被回收利用，而直接排放到了大气中，存在对资源和能源的浪费，对大气环境也造成了不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能充分利用热废气资源、能耗少、成本低、操作简单并能有效减少烟气结露现象发生的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，包括对烧结机产出的烧结烟气进行水洗除尘和吸收液循环吸收脱硫两个主要步骤，所述烧结机产出的烧结矿通过环冷机进行冷却，所述吸收液循环吸收脱硫步骤中产生的脱硫富液是通过再生塔进行循环回收利用，其特征在于：将所述环冷机的低温区产出的低温热废气输送至所述的再生塔，利用该低温热废气对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解。

上述技术方案中，利用所述低温热废气对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解的同时，将所述环冷机的中温区、次高温区和/或高温区产出的热废气送蒸汽余热利用系统(余热回收装置)进行余热回收，另行利用。

上述技术方案中，所述中温区、次高温区和/或高温区产出的热废气一般是指温度在200℃～500℃的热废气；所述低温热废气(即环冷机低温区排放的热废气)一般是指温度在110℃～200℃的热废气，优选150℃～200℃的热废气。该热废气温度划界优化方案的提出正是基于脱硫富液在再生过程中的温度需控制在110℃左右的特点提出来的。由于环冷机的中温区、次高温区和/或高温区排放的热废气温度较高，一般都在200℃～500℃的范围内，因此中温区、次高温区和/或高温区排放的热废气具有余热利用价值，一般可输送至蒸汽余热利用系统用于生产低压蒸汽或发电，高温区产出的热废气甚至可直接送至余热发电系统。而在现有的与烧结工艺相配套烟气脱硫工艺中，一般也是将余热回收装置产出的300℃以上的热蒸汽并入蒸汽管网，蒸汽管网中的热蒸汽经减温减压后输送至脱硫工艺中的再生塔，用于再生塔中脱硫富液的分解；然而，再生塔中分解脱硫富液所需的温度在110℃左右，考虑到环冷机低温区产出的热废气一直是直接排放而未予以充分利用，从低温区产出的低温热废气中能够获取温度在150℃～200℃的热废气，因此可在无须使用热蒸汽的情况下，直接将环冷机低温区排放的低温热废气输送至脱硫工艺的再生塔，对再生塔中的脱硫富液进行间接加热、分解，这样就充分利用了环冷机低温区产出的热废气资源，而环冷机中温区、高温区热废气回收生产的热蒸汽可作其他用途，大大提高了环冷机所产出热废气的综合利用效率。

实践中还可同时引入一定量的热蒸汽(例如环冷机中温区、高温区热废气经蒸汽余热利用系统回收后产出的热蒸汽)，利用该热蒸汽和所述的低温热废气分别作为热源同时对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解(即在再生塔中设立相互独立的管路分别作为热蒸汽和低温热废气的气流通道)，以补充再生塔可能存在的热量缺口(如图3所示)。

上述技术方案中，环冷机低温区排放的低温热废气在再生塔中对脱硫富液进行间接加热、分解后，从再生塔排放的热废气温度还保持在100℃左右，且属于干燥热废气，而烧结烟气经吸收液循环吸收脱硫后得到的净化烟气的温度一般为40～60℃，且为过饱和状态湿烟气，直接排放时将产生大量的水滴，形成“下雨”现象，不利于排放烟气的抬升与扩散，对烟囱周围的大气环境产生二次污染。因此作为对上述技术方案的进一步改进，还可将再生塔排放的干燥热废气先与吸收液循环吸收脱硫后得到的过饱和状态湿烟气直接混合后，一起经烟囱排放至大气中，这样可以降低脱硫后排放烟气的露点，提高排放烟气温度，消除烟囱“下雨”现象，改善烟囱周边地域的大气环境质量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，本发明充分利用了环冷机排放的低温热废气，以此作为再生塔的热源，不仅保证了脱硫工艺中再生塔的正常运转，还充分利用了环冷机低温区产出的热废气资源；其次，减少了脱硫工艺中对热蒸汽的消耗量，节约了大量能源，余热回收后得到的热蒸汽可另作它用；最后，直接送至再生塔加热的低温热废气经过再生塔加热后可进一步与脱硫后排放的过饱和状态湿烟气混合，从而降低排放烟气露点，消除烟囱“下雨”现象，有利于排放烟气的稀释扩散，保护大气环境质量。

附图说明

图1为现有烟气脱硫工艺的工艺流程图；

图2为本发明实施例烟气脱硫工艺的工艺流程图；

图3为利用低温热废气和热蒸汽作为再生塔热源的本发明脱硫工艺流程图。

具体实施方式

实施例：

如图2所示的本发明的烟气脱硫工艺，该工艺用于铁矿烧结工艺的烟气脱硫。烧结机(有效烧结面积为360m²)焙烧成的烧结矿经过环冷机(冷却风量约为2300000Nm³/h)冷却后，再经过整粒后通过皮带机送至高炉。烧结机焙烧过程排出的烧结烟气经增压风机加压后进入水洗塔(也可以不设置水洗塔，而在脱硫塔中设置一洗涤段，烧结烟气则直接送入洗涤段)，在水洗塔中经洗涤水的水洗、降温、除尘后，烧结烟气的温度降至40℃～60℃。

经水洗后的烧结烟气再送入脱硫塔，并采用吸收液循环吸收工艺对烧结烟气进行脱硫，具体过程为：烧结烟气从脱硫塔下部的进风口进入脱硫塔，在脱硫塔内与从脱硫塔上部进入的吸收液逆流接触，烧结烟气中的二氧化硫气体被吸收液吸收并发生化学反应，脱硫后的净化烟气(过饱和状态湿烟气)经脱硫塔顶部的烟囱排放。

循环吸收二氧化硫气体后的脱硫富液在脱硫塔底部由泵抽出，先与再生塔再生后的吸收液进行热交换升温，然后在再生塔内被低温热废气间接加热，使脱硫富液温度保持在110℃左右，分解出纯度达到99.5％的气态二氧化硫，分解出的二氧化硫随同大量的水蒸汽由再生塔塔顶引出用于制酸(例如制备98％的浓硫酸)。脱硫富液经再生塔再生后重新转化为吸收液，经与脱硫塔排出的脱硫富液热交换降温后输回至脱硫塔重新参与脱硫。

再生塔中作为热源的低温热废气来源于环冷机低温区排放的热废气(本实施例中环冷机的废气排放量约为720000Nm³/h，其被划分为高、中、低三个温区，其中低温区产出的低温热废气约占环冷机热废气总量的60％)，将温度在150℃～200℃范围的低温热废气(约占低温热废气量的50％)直接引入再生塔对脱硫富液进行间接加热、分解；环冷机高温区(350℃～500℃)、中温区(200℃～350℃)产出的热废气则送至余热回收装置(例如余热锅炉)进行余热回收(高、中温区产出的热废气约占环冷机热废气总量的40％)，余热回收装置产出的热蒸汽(热蒸汽产量可达到50t/h)并入蒸汽管网，送至其他用户，另行利用。

在再生塔中完成加热后排放的低温热废气，其温度还保持在100℃左右，且属于干燥热废气，将该热废气送入脱硫塔上方与脱硫后的过饱和状态湿烟气混合，再将混合气体排放到大气中。

本实施例的烟气脱硫工艺主要是用于烧结工艺的配套，其充分利用了烧结工艺中环冷机低温区热废气的剩余热能，自环冷机高温区、中温区引出的热废气可另行回收得到蒸汽，以用于发电、供暖等其他需要补给大量热能的场合。

Claims (6)

1.一种综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，包括对烧结机产出的烧结烟气进行水洗除尘和吸收液循环吸收脱硫两个主要步骤，所述烧结机产出的烧结矿通过环冷机进行冷却，所述吸收液循环吸收脱硫步骤中产生的脱硫富液是通过再生塔进行循环利用，其特征在于：将所述环冷机的低温区产出的低温热废气输送至所述的再生塔，利用该低温热废气对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解；所述低温热废气是指温度在110℃～200℃的热废气。

2.根据权利要求1所述的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，其特征在于：利用所述低温热废气对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解的同时，将所述环冷机的中温区、次高温区和/或高温区产出的热废气送蒸汽余热利用系统进行余热回收，另行利用。

3.根据权利要求2所述的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，其特征在于：所述蒸汽余热利用系统进行余热回收后产出的热蒸汽输送至所述的再生塔，利用该热蒸汽和所述的低温热废气分别作为热源同时对再生塔中的脱硫富液进行加热、分解。

4.根据权利要求2所述的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，其特征在于：所述中温区、次高温区和/或高温区产出的热废气是指温度在200℃～500℃的热废气。

5.根据权利要求1所述的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，其特征在于：所述低温热废气是指温度在150℃～200℃的热废气。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的综合利用烧结工艺环冷机热废气的烟气脱硫工艺，其特征在于：所述低温热废气在再生塔中对脱硫富液进行间接加热、分解后，再与吸收液循环吸收脱硫后得到的过饱和状态湿烟气进行直接混合，再将混合后的气体经由烟囱排放至大气中。

Images