CN103374653A - 一种低能耗和低排放的烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢铁冶金烧结工艺技术。一种低能耗和低排放的烧结方法，分别将烧结机台车尾部风箱的高温废气和前部风箱的低温废气取出进入循环烟气主烟道（9），两部分废气在循环烟气主烟道混合，然后依次通过旋风除尘器（4）及多管除尘器（5）进行除尘，除尘后的烟气依次通过烧结烟气循环风机（6）和循环烟气出口挡板门（7），最后通过循环烟气风罩（12）重新引入至烧结料面用于烧结过程；所述循环烟气风罩位于烧结机台车中部；所述循环烟气主烟道、除尘器、多管除尘器、烧结烟气循环风机、循环烟气出口挡板门和循环烟气风罩构成烟气循环系统。本发明在降低烧结工序能耗的同时，能显著降低烧结工序废气排放量，以及废气中污染物含量。

Description

一种低能耗和低排放的烧结方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金烧结工艺技术，尤其涉及一种低能耗和低排放的烧结方法。

背景技术

目前高炉炉料结构主要由烧结矿、球团矿和天然块矿组成。由于烧结矿具有成本低、原料适应性强、冶金性能优良等特性，故其在高炉含铁炉料中占据最重要的位置，2008年全国烧结矿产量达到了55991万吨，占人造块矿总量的比例高达84.8%。

虽然烧结矿与其它含铁炉料相比具有诸多优势，但在其烧结过程中同样存在“致命弱点”，可归纳为以下两方面：其一，烧结工序能耗高。烧结工序能耗约占钢铁生产总能耗的10%，仅次于高炉炼铁，是钢铁生产的第二耗能大户。其二，烧结工序产生废气量大，且废气中含有多种复杂的环境污染物。如1台495m²的烧结机正常工作时，排放的废气量高达120×10⁴ Nm³/h，且废气中除N₂、O₂、CO₂、粉尘等常规组分外，还含有CO、SiO₂、NO_x、重金属（如Cd、Hg、As、Pb等）、HCl、HF、挥发性有机污染物、二噁英类持久性有机污染物等。废气中的各种有毒有害物质如不能得到有效处理，其将对人类赖以生存的自然环境将造成极大危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗和低排放的烧结方法，该烧结方法在降低烧结工序能耗的同时，能显著降低烧结工序废气排放量，以及废气中污染物含量。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低能耗和低排放的烧结方法，分别将烧结机台车尾部风箱的高温废气和前部风箱的低温废气取出进入循环烟气主烟道，两部分废气在循环烟气主烟道混合，然后依次通过旋风除尘器及多管除尘器进行除尘，除尘后的烟气依次通过烧结烟气循环风机和循环烟气出口挡板门，最后通过循环烟气风罩重新引入至烧结料面用于烧结过程；

所述循环烟气风罩位于烧结机台车中部；

所述循环烟气主烟道、除尘器、多管除尘器、烧结烟气循环风机、循环烟气出口挡板门和循环烟气风罩构成烟气循环系统。

所述烧结机台车尾部设置有1至2个烟气流向可切换风箱。

所述烧结机台车头部设置有1至2个烟气流向可切换风箱。

在进入所述循环烟气风罩前的主管上设置循环烟气事故挡板门，当所述烧结烟气循环系统发生故障时，循环烟气事故挡板门开启，利用空气补风来确保烧结机正常运行。

对于大型烧结机的循环烟气量较大，采用双烟气循环系统；对于小型烧结机循环烟气量相对较小，采用单烟气循环系统。

本发明是将烧结机台车后部风箱（即靠近烧透点一侧风箱）抽出的可达350^oC或更高的高温热废气与烧结机台车前部风箱（即靠近烧结机机头一侧）抽出的低温废气混合，混合后烟气温度约为120～220^oC，经除尘后通过位于烧结台车中部循环烟气风罩重新引入烧结料层用于烧结过程。热废气再次通过烧结料层时，因热交换和烧结料层的自动蓄热作用可以将废气的低温显热全部供给烧结混合料，从而烧结能耗得以降低，能降低烧结工序总能耗3%以上。

与此同时热废气中的二恶英类物质、PAHs（多环芳烃）、VOC（挥发性有机污染物）等有机污染物在通过烧结料层中高达1300^oC以上的烧结带时被激烈分解，NO_x在通过高温烧结带时亦能够通过热分解被部分破坏，尽管二恶英、PAHs、VOC等有机污染物在烧结预热带又可能重新合成，但废气循环烧结仍然可以显著减少有机污染物的排放以及大幅度削减废气排放总量。烧结废气排放总量下降25～35%，并且电除尘、脱硫等设备的投资规模及运行能耗可以明显降低。

此外，循环烟气中含有一定量的CO（2000-10000ppm），在循环过程中，这部分CO在通过烧结带时可被燃烧、产生放热，从而其化学热得到利用，并减少了CO进入大气的危害。

附图说明

图1为风箱烟气温度的变化规律图；

图2为本发明低能耗和低排放的烧结方法工艺流程示意图。

图中：1烟囱，2主抽风机，3电除尘器，4旋风除尘器，5多管除尘器，6烧结烟气循环风机，7循环烟气出口挡板门，8循环烟气事故挡板门，9循环烟气主烟道，10烟气主烟道，11烧结机台车，12循环烟气风罩，13烟气流向可切换风箱。

图中箭头方向表示烟气流向，双向箭头表示风箱烟气流向可根据操作要求进行切换，即进入主烟道或进入循环烟气主烟道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

以某430m²大型烧结机（烧结机具有两台主抽风机，对应23个风箱）为例，对本发明低能耗和低排放的烧结方法的技术思路描述如下：

1、参见图1，图1为风箱烟气温度的变化规律图，依据废气温度的变化规律，将整个曲线分为4个部分，第Ⅰ部分烟气温度初始段，第Ⅱ部分烟气温度稳定段，第Ⅲ部分烟气温度次高段，第Ⅳ部分烟气温度高温段。以下对各部分废气的流向，即进入烟气循环主烟道9参与循环或进入烟气主烟道10经除尘、脱硫后排空进行分析，参见图1和图2：

第Ⅳ部分烟气温度最高段，为达到显著的节能效果，这部分高温烟气必须进入烟气循环主烟道9进而进入烟气循环系统；

第Ⅲ部分为烟气温度次高段，由于电除尘器3对进入其烟气温度有比较严格的要求，即：烟气温度要高于酸露点20～25℃以上，一般控制在高于95℃，一旦烟气温度低于酸露点温度，电除尘器的效率将显著降低。因此为保证进入电除尘器的烟气温度，这部分烟气温度次高段的较高温度烟气进入烟气主烟道10；

第Ⅱ部分为烟气温度稳定段，这部分烟气温度不高，处于50～100℃之间，属于低温烟气，烟气显热的利用价值不大，故其进入烟气主烟道10；

第Ⅰ部分为烟气温度初始段，此段烟气温度虽然不高，但是该段烟气的氧气含量相对较高，一方面为保证循环烟气氧气浓度，另一方面为增加总的烟气循环量，所以该段烟气进入烟气循环主烟道9。这里需指出，虽然第Ⅰ部分烟气进入循环烟气系统使循环烟气的平均温度降低，但是由于总烟气量增加，循环烟气总显热量是增加的。

2、烧结机风箱烟气温度的高低可作为烧结料层在烧结过程中热量充足与否的标志。越靠近烧结机尾，参见图1中第Ⅲ、Ⅳ部分，烟气温度越高，故而这部分烧结料层热量越充足；而烧结机台车中、前段的风箱烟气温度较低，参见图1中第Ⅰ、Ⅱ部分，说明这部分烧结料层热量不足。为充分利用循环烟气的显热，循环烟气应通过循环烟气风罩12返回到烧结料层热不足部分所对应的料面上方，由于烧结机前几个风箱一般已被点火装置及其保温罩所覆盖，故循环烟气应返回至风箱烟气温度较低，烧结料层热量不足的烧结料面上方，即图2中循环烟气风罩12所覆盖位置。

3、对于大型烧结机而言，循环烟气量较大，可采用双（个）烟气循环系统。而小型烧结机循环烟气量相对较小，故可采用单（个）烟气循环系统。采用双烟气循环系统，生产操作更为灵活，即便单个循环系统出现故障，同样能实现烧结烟气循环，但设备投资相应提高。

本发明的技术方案为：

参见图2，一种低能耗和低排放的烧结方法，分别将烧结机台车尾部风箱的高温废气和前部风箱的低温废气取出进入循环烟气主烟道9，这两部分废气在循环烟气主烟道9混合，然后依次通过旋风除尘器4及多管除尘器5进行除尘，除尘后的烟气依次通过烧结烟气循环风机6和循环烟气出口挡板门7，最后通过循环烟气风罩12重新引入至烧结料面用于烧结过程。所述循环烟气风罩12位于烧结机台车中部。所述旋风除尘器4及多管除尘器5的作用为除去烟气中的粉尘，以减轻后续设备的磨损，而循环烟气出口挡板门7的作用为调节烟气流量。

所述烧结机台车尾部设置有1～2个烟气流向可切换风箱13，如图2中烧结机尾部双箭头所对应的风箱。在机尾设置烟气可切换风箱的目的为：对进入电除尘器3的烟气温度进行调节，以保证其高于酸露点温度20～25℃，因为一旦烟气温度低于酸露点温度，电除尘器3的除尘效率将显著降低。当进入电除尘器3的烟气温度低于酸露点温度时，将位于烧结机台车尾部可切换风箱的烟气切换进入烟气主烟道10，由此烟气主烟道10中的烟气温度升高，进而进入电除尘器3的烟气温度提高至酸露点以上，保证除尘效率。

所述烧结机台车头部设置有1～2个烟气流向可切换风箱13，如图2中烧结机头部双箭头所对应的风箱。在机头设置烟气可切换风箱的目的为：调节循环烟气总量，同时调节循环烟气温度。当位于烧结机台车头部可切换风箱的烟气切换进入烟气主烟道10时，循环烟气总量增加，同时循环烟气温度相应降低。

在进入循环烟气风罩12前的主管上设置循环烟气事故挡板门8，当烧结烟气循环系统发生故障时，循环烟气事故挡板门开启，利用空气补风来确保烧结机正常运行。

所述循环烟气主烟道9、除尘器4、多管除尘器5、烧结烟气循环风机6、循环烟气出口挡板门7、循环烟气风罩12和循环烟气事故挡板门8构成单套烟气循环系统。可根据实际条件，选择双烟气循环系统或单烟气循环系统。对于大型烧结机的循环烟气量较大，采用双烟气循环系统；对于小型烧结机循环烟气量相对较小，采用单烟气循环系统。

实施例1

以某430m²大型烧结机为例，在最小烟气循环风量的操作条件下（即在烧结机头部的2个烟气流向可切换风箱的烟气及烧结机尾部的2个烟气流向可切换风箱的烟气均进入主烟道系统的操作条件下），对本发明的实施过程及实施效果进行描述。

由于实施对象为430m²大型烧结机，烟气总量较大，故采用双烟气循环系统（工艺流程如图2所示）。本实施例中，烧结机头部的2个烟气流向可切换风箱的烟气及烧结机尾部的2个烟气流向可切换风箱的烟气均进入主烟道系统。在此种操作条件下，烟气循环量最小（烟气循环量占烟气总量的近25%），循环烟气的显热最低（8.32×10³ ℃.Nm³/s），节能与减排的效果稍差，烧结工序总能耗降低5%（包括脱硫脱硝脱二恶英等末端净化工序），NOx减排25%，FCDD/Fs（二噁英类物质）减排20%；同时，在此种操作条件下，循环烧结烟气含氧量为18.8%，主烟道烟气温度达到110℃。由此可见，在此种操作条件下，在获得一定的节能减排效果的同时，又可确保烧结机的稳定、正常生产。

实施例2

实施例2的实施对象为某132m²中型烧结机，由于烧结机尺寸相对小，风箱数量相对少，其烧结烟气总量也相对小，故采用单烟气循环系统即可满足烟气循环的要求。其烟气循环系统的布局简述如下：从烧结机头部至烧结机尾部共有16个风箱，将其此次标记为1#、2#······15#、16#。其中1#和15#、16#风箱的烟气进入循环烟气系统；14#风箱为烟气流向可切换风箱，其烟气流向可根据操作要求进行切换，进入循环烟气系统或是主烟道系统；2#至13#风箱的烟气进入主烟道系统。由于实施对象为132m²中型烧结机，其风箱数目与大型烧结机相比，个数较少，受烧结工艺的限制（主要是循环烟气氧含量及主烟道烟气两个参数），循环烟气的调节余地较小，故只设定了一个烟气流向可切换风箱（14#风箱）。

在实施例中，14#风箱的烟气切换进入主烟道系统，从而实现小烟气循环风量的操作条件。在此操作条件下，烟气循环量较小（烟气循环量占烟气总量的28%左右），循环烟气的显热为（3.02×10³ ℃.Nm³/s），节能与减排的效果稍差，烧结工序总能耗降低5%（包括脱硫脱硝脱二恶英等末端净化工序），NOx减排25%，FCDD/Fs（二噁英类物质）减排20%；同时，在此种操作条件下，循环烟气含氧量为18.6%，主烟道烟气温度为105℃，从烧结机稳定生产的角度考虑，以上两个参数均处于较安全的范围。由此可见，在此种操作条件下，在取得一定的节能减排效果的同时，又可保证烧结机的稳定、安全生产。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的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。

Claims (5)

1.一种低能耗和低排放的烧结方法，其特征是：分别将烧结机台车尾部风箱的高温废气和前部风箱的低温废气取出进入循环烟气主烟道（9），两部分废气在循环烟气主烟道（9）混合，然后依次通过旋风除尘器（4）及多管除尘器（5）进行除尘，除尘后的烟气依次通过烧结烟气循环风机（6）和循环烟气出口挡板门（7），最后通过循环烟气风罩（12）重新引入至烧结料面用于烧结过程；

所述循环烟气风罩（12）位于烧结机台车中部；

所述循环烟气主烟道（9）、除尘器（4）、多管除尘器（5）、烧结烟气循环风机（6）、循环烟气出口挡板门（7）和循环烟气风罩（12）构成烟气循环系统。

2.根据权利要求1所述的低能耗和低排放的烧结方法，其特征是：所述烧结机台车尾部设置有1至2个烟气流向可切换风箱。

3.根据权利要求1所述的低能耗和低排放的烧结方法，其特征是：所述烧结机台车头部设置有1至2个烟气流向可切换风箱。

4.根据权利要求1所述的低能耗和低排放的烧结方法，其特征是：在进入所述循环烟气风罩（12）前的主管上设置循环烟气事故挡板门（8），当所述烧结烟气循环系统发生故障时，循环烟气事故挡板门开启，利用空气补风来确保烧结机正常运行。

5.根据权利要求1或4所述的低能耗和低排放的烧结方法，其特征是：对于大型烧结机的循环烟气量较大，采用双烟气循环系统；对于小型烧结机循环烟气量相对较小，采用单烟气循环系统。

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