CN101893387A - 一种烟气处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种烟气处理工艺，其特征在于：该工艺将转底炉产生的烟气进行分段处理。本发明通过对转底炉产生的烟气进行分段处理，将含锌量少的氧化加热区烟气用于干燥预热生球，实现了对这部分烟气余热的充分回收利用，而未燃烧的气体还可以充分燃烧，进一步回收利用可用余热；将锌集中气化挥发的高温还原区烟气经过余热回收、二次燃烧后，进行除尘和锌回收，减少了需进行锌回收处理的烟气量，从而减少了烟气处理系统的设备投资和运行成本；又因为高温还原区烟气经过二次余热回收和二次燃烧，不仅实现了对该区域烟气余热的充分回收利用，提高了锌的回收率，而且减少了环境污染。

Description

一种烟气处理工艺
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及钢铁冶金含锌尘泥直接还原工艺，尤其涉及一种基于煤或焦粉作为还原剂，采用转底炉直接还原含锌尘泥的烟气处理工艺。
背景技术
目前国内外转底炉处理钢铁企业含锌尘泥工艺主要有日本的神户制钢和美国米德兰公司共同开发的fastmelt工艺和加拿大国际镍公司开发的Inmetco工艺。他们的工艺流程相似，首先将原料包括钢铁厂粉尘、煤粉、粘结剂等通过混匀机混匀，然后采用造球机造球并对生球进行烘干预热，接着进入转底炉在高温下进行还原反应，将氧化铁球团还原成金属化铁球团，最后通过冷却保护系统进行冷却得到产品作为高炉入炉原料；同时，转底炉内的高温还原气氛将团块原料中的Zn元素还原并蒸发，随高温烟气排出；高温烟气经过余热锅炉及换热器回收余热并降温，Zn元素被空气中的O2氧化变成ZnO粉尘，降温后的烟气通过收尘系统除尘并回收烟气中的ZnO，成为可利用产品，除尘净化后的烟气通过高烟囱排放。该工艺中只有一个烟气处理系统，整个转底炉包括氧化加热区和高温还原区产生的烟气都需通过该烟气处理系统进行处理并回收含锌物质，但是，氧化加热区的烟气量为转底炉总烟气量的30～50％，而锌的气化排放量却只占总的锌气化排放量的1％～5％，因此，锌回收烟气处理量很大，烟气处理系统规模庞大，其建设投资和生产运行成本很高，且烟气的处理效果较差，锌回收率也较低。此外，由于锌的气化温度在906℃左右，所以烟气出转底炉的温度必须高于锌的气化温度(一般在1000℃左右)才能将锌从烟气中带走，所以氧化加热区烟气带走的热量较大，整个转底炉的热利用效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种系统规模较小，生产运行成本较低的烟气处理工艺。
本发明的目的是这样实现的，一种烟气处理工艺，其特征在于：该工艺将转底炉产生的烟气进行分段处理。
上述分段处理包括将氧化加热区的烟气送入生球干燥系统用于加热干燥生球。
上述分段处理还包括将高温还原区的烟气进行二次燃烧。
上述高温还原区的烟气进行二次燃烧前通过余热锅炉回收余热，二次燃烧后经过换热器二次回收余热，再进入收尘装置进行除尘并回收含锌物质，最后经烟囱排放。
上述氧化加热区气氛呈氧化性，烟气中的氧的体积含量控制在1％～3％，温度在800℃～900℃，该区域烟气体积量占总烟气体积量的30％～50％，锌的气化排放量占总的锌气化排放量的1％～5％。该区域的主要功能是将生球团加热，使温度升高。
上述高温还原区烟气呈还原性，烟气中主要有未完全燃烧的CO等，烟气温度在950℃～1350℃，该区域烟气中的锌占总的锌气化排放量的95％～99％，烟气体积量占总烟气体积量的50％～70％。该区域的主要功能是进一步将团块原料加热升温，通过还原反应将团块原料里面的铁氧化物还原成金属铁，将锌氧化物还原为锌并使其气化挥发。该区域的烟气通过余热锅炉回收余热，进入二次燃烧室将烟气中未燃烧完全的CO等充分燃烧后，再进入换热器进行降温，然后进入收尘装置经过除尘并回收含锌物质后，经高烟囱排放。
上述高温还原区包括还原一段、还原二段和还原三段，所述还原一段为紧邻氧化加热区并远离所述转底炉入料口处，该区域温度在950℃～1350℃，空气消耗系数为0.9～1.1；所述还原二段为还原一段和还原三段之间的区域，该区域炉内温度在1150℃～1350℃，空气消耗系数为0.7～1.1；所述还原三段为转底炉出料口附近区域，该区域炉内温度在1150℃～1300℃(在靠近还原二段炉温较高，在1250℃～1300℃，在靠近出料口区域炉温较低，逐渐降到1150℃)，空气消耗系数为0.8～1.1。
由于转底炉的作用是还原团块中的铁氧化物并分离回收其中的锌元素，因此转底炉环形区域划分为氧化加热区域和高温还原区域。在氧化加热区域由于温度没有达到锌蒸发的温度，故烟气中几乎没有锌，将烟气直接收集输送到该工艺流程中转底炉前面的生球干燥系统，对含水生团块进行烘干预热，这不仅降低了氧化加热区出转底炉的烟气温度，对烟气的余热也进行了充分的利用，而且还减少了背景技术中的换热器规模，使得后工序的烟气处理装置得以精简。
在还原区域，由于炉内温度达到了锌的气化挥发温度，因此锌主要集中在该区域气化挥发。又因为该区域的烟气气氛呈还原性，因此在通过余热锅炉对其余热进行回收并降温后，引入二次燃烧室进行充分燃烧并使烟气中的锌完全转化为氧化锌，然后通过换热器二次回收余热，将烟气通过收尘装置进行除尘并回收氧化锌后，通过烟囱排放。
本发明有如下有益效果：
1、本发明通过对转底炉中含锌粉尘团块原料处理过程中产生的烟气进行分段处理，将含锌量少的氧化加热区域烟气直接输送用作生球干燥预热用，将锌集中气化挥发的高温还原区烟气通过余热锅炉进行余热回收降温后进行二次充分燃烧，通过换热器进行二次余热回收，最后将烟气进行除尘处理并回收氧化锌产品后由烟囱排放到大气，减少了需进行锌回收处理的烟气量，与背景技术相比，本发明可减少锌粉尘烟气处理量30％～50％，提高了烟气锌浓度，从而，提高了烟气中锌回收率。
2、本发明氧化加热区的烟气直接分流用于干燥预热生球，因此，还原区的烟气流量就会减少一部分，相应的余热锅炉和换热器设备装置规模也减小，减少设备投资和运行成本20％～40％，大幅度减少了生产成本。
3、本发明将氧化加热区域的烟气用于生球干燥预热，一方面实现了对这部分烟气余热的充分回收利用，节省了换热器投资运行成本；另一方面，如果氧化加热区的烟气没有充分燃烧完全，则烟气进入生球干燥系统后，未燃烧的气体还可以充分燃烧，进一步回收利用可用余热；此外，随该区域烟气挥发的锌由于温度降低又会冷凝而成为干燥预热室的灰尘，可以回收重新利用。
4、本发明氧化加热区的烟气温度未超过锌的气化挥发温度，相对于背景技术该区域出炉烟气温度低，带走的热量也较少，因此，提高了转底炉的热利用效率。
5、本发明将高温还原区的烟气通过余热锅炉进行余热回收利用，将烟气引入二次燃烧室充分燃烧，使烟气中的锌完全转化为氧化锌，并通过换热器进行二次余热回收利用，实现了对该区域烟气余热的充分回收利用，同时由于烟气量的减少，烟气中锌含量提高，有利于锌的回收，减少了环境污染。
附图说明
图1为本发明实施例工艺流程图。
具体实施方式
实施例1，一种烟气处理工艺，该工艺将转底炉产生的烟气进行分段处理；
氧化加热区气氛呈氧化性，烟气中的氧含量控制在2％，温度在800℃～900℃，该区域烟气量占总烟气量的35％，锌的气化排放量占总的锌气化排放量的2％。该区域的主要功能是将生球团加热，使温度升高；
氧化加热区的烟气被送入到转底炉工艺前面的生球干燥室对生球进行干燥预热；
高温还原区烟气呈还原性，烟气中主要有未完全燃烧的CO，烟气温度在950℃～1350℃，该区域烟气中的锌占总的锌气化排放量的98％，烟气量占总烟气量的65％；
高温还原区包括还原一段、还原二段和还原三段，还原一段为紧邻氧化加热区并远离所述转底炉入料口处，该区域温度在950℃～1150℃，空气消耗系数为1.1；还原二段为还原一段和还原三段之间的区域，该区域炉内温度在1150℃～1350℃，空气消耗系数为0.85；还原三段为转底炉出料口附近区域，该区域炉内温度在1150℃～1300℃，空气消耗系数为1.05；
还原一段所在区域的炉顶设有烟气管道，所述烟气通道上设置引风机，在引风机的抽力作用下，高温还原区的烟气通过所述烟气通道进入余热锅炉，对余热锅炉进行加热并实现自身降温，降温后的烟气引入二次燃烧室内，剩余的可燃物进行二次充分燃烧并氧化锌蒸气，接着，烟气通过换热器进行热量回收利用，最后低温的烟气进入收尘装置，经过粉尘处理及锌回收后经高烟囱排放。
实施例2～4中的工艺参数见表1，其它同实施例1。
表1
  实施例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  氧化加热区烟气中氧含量％   2   1   3   2
  氧化加热区温度℃   800-900   800-900   800-900   800-900
  氧化加热区烟气量占总烟气量的百分比(体积)％   35   30   50   40
  氧化加热区锌气化排放量％   2   1   3   5
  高温还原区烟气量占总烟气量的百分比(体积)％   65   70   50   60
  高温还原区锌气化排放量％   98   99   97   95
  还原一段温度℃   950-1150   950-1250   950-1150   950-1250
  还原一段空气消耗系数   1.1   1.1   1.0   1.05
  还原二段温度℃   1150-1350   1250-1350   1150-1300   1150-1300
  还原二段空气消耗系数   0.85   1.0   0.75   0.9
  还原三段温度℃   1150-1300   1150-1300   1150-1300   1150-1300
  还原三段空气消耗系数   1.05   1.1   0.95   1.05

Claims (8)

1.一种烟气处理工艺，其特征在于：该工艺将转底炉产生的烟气进行分段处理。
2.如权利要求1所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述分段处理包括将氧化加热区的烟气和高温还原区的烟气分别进行处理。
3.如权利要求2所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述氧化加热区的烟气处理为将氧化加热区的烟气输送到生球干燥系统用于加热干燥生球。
4.如权利要求2或3所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述高温还原区的烟气处理包括对所述烟气进行二次燃烧。
5.如权利要求4所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述烟气进行二次燃烧前通过余热锅炉回收余热，二次燃烧后经过换热器二次回收余热，再进入收尘装置进行除尘并回收含锌物质，最后经烟囱排放。
6.如权利要求2～5任一项所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述氧化加热区气氛呈氧化性，烟气中氧的体积含量控制在1％～3％，温度在800℃～900℃，该区域烟气体积量占总烟气体积量的30％～50％，锌的气化排放量占总的锌气化排放量的1％～5％。
7.如权利要求2～6任一项所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述高温还原区烟气呈还原性，烟气中主要有未完全燃烧的CO，烟气温度在950℃～1350℃，烟气体积量占总烟气体积量的50％～70％，锌的气化排放量占总的锌气化排放量的95％～99％。
8.如权利要求7所述的烟气处理工艺，其特征在于：所述高温还原区包括还原一段、还原二段和还原三段，所述还原一段为紧邻氧化加热区并远离转底炉入料口处，该区域温度为950℃～1350℃，空气消耗系数为0.9～1.1；所述还原二段为还原一段和还原三段之间的区域，该区域炉内温度为1150℃～1350℃，空气消耗系数为0.7～1.1；所述还原三段为转底炉出料口附近区域，该区域炉内温度为1150℃～1300℃，空气消耗系数为0.8～1.1。
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