CN103375997A - 循环烟气温度和氧含量的调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环烟气温度和氧含量的调控方法，在烧结机风箱（6）与大烟道连接管道（14）和环冷机热废气循环管道（24）上设置温度计、流量计、压力计和氧量分析仪监测烧结机各风箱烟气和环冷机热废气的温度、流量、压力和氧含量，计算出各风箱烟气和环冷机热废气标况流量；根据进入大烟道电除尘器外排烟气温度要求，分配烟气外排的烧结机风箱号；然后通过在环冷机废气循环管道上安装的调节阀（23）调节循环的环冷机热废气流量来调控循环烟气温度和含氧量；通过在烧结机风罩（5）与混合器（17）之间连接管道（16）上设置温度计和氧量分析仪实测循环烟气温度和氧含量，修正环冷机热废气流量，从而精确控制循环烟气温度和氧含量。

Description

循环烟气温度和氧含量的调控方法

技术领域

    本发明涉及烧结工序废气减排及烧结机废气的余热回收利用，尤其涉及一种循环烟气温度和氧含量的调控方法。 

背景技术

烧结工序在钢铁企业经济效益及资源循环回收利用中发挥着极其重要的作用。如在某企业的高炉含铁炉料中，烧结矿的成本较球团矿成本低180-350元/吨，且略低于天然块矿的成本。烧结工序是钢铁生产的能耗大户和污染物排放大户，烧结生产过程中要产生大量的烟气，烧结烟气中含有多种复杂的环境污染物，如粉尘、SO₂、NOx、重金属（如Cd、Hg、As、Pb等）、HCl、HF、挥发性有机污染物（VOC）、多环芳烃（PAHs）、二恶英类持久性有机污染物（POPs）等等。因此，寻求通过烧结烟气低温余热循环利用来显著减少烧结工艺生产的废气排放总量以及污染物排放量，以及回收烟气中的低温余热，节省烧结工艺能耗是企业研发的一个重要课题。 

通过实验室研究发现，在采用烟气循环烧结时，循环烟气的温度和含氧量对烧结矿的产质量以及燃料消耗影响较大。图1所示为循环烟气温度对生产率和燃料单耗的影响，从图1中可以看出，和基准相比循环烟气温度越高燃料单耗越低，但生产率却在烟气温度大于200℃以后降到了基准生产率以下。图2所示为循环烟气含氧量对生产率和转鼓强度的影响。由图2可知，提高循环烟气含氧量有利于烧结矿转鼓强度的提高，但对生产率有不利影响。此外，由于采用循环烧结以后，高温烟气被用于循环，只剩下低温烟气经电除尘器除尘后外排，为防止除尘器结露，进入电除尘器的外排烟气温度需要≥80℃。因此，为了获得较好的循环烟气温度及含氧量，同时保证电除尘器入口温度≥80℃，在采用循环烧结时，需要有一套系统的方法，根据烧结机各风箱的实际烟气情况来控制循环烟气温度、氧含量和保证外排烟气温度≥80℃。 

中国专利200780002553.9公开了一种用于在烧结机上进行烧结的方法，该方法是将烧结机沿台车行走方向分为三个区段，分别占烧结机长度的15-25%、50-65%和10-25%，并将第一和第二区段的烧结废气混合后再加入冷却机废气或空气等作为过程气体输送给第二区段的循环烧结方法，要求循环烟气温度为90-150℃，氧含量15%以上，但未提到控制循环烟气温度和氧含量的方法以及如何保证进入电除尘器的外排烟气温度≥80℃。 

中国专利200910051731.8公开了一种烧结低温余热循环及排放废气减量的方法及其装置，该方法为将烧结机主烟道尾部风箱温度较高的烟气抽出，经除尘后，与从烧结冷却机引出的热废气进入混合器混合形成混合热废气，然后将混合热废气送至烧结机料层表面进行循环烧结。其要求循环烟气温度为100-500℃，氧含量18%以上，但同样没有提到控制循环烟气温度和氧含量的方法以及如何保证进入电除尘器的外排烟气温度≥80℃。 

在目前公开的采用烧结烟气进行循环烧结的技术中，都提到了要将循环烟气温度和氧含量控制在一定的范围内，以便保证循环烧结的效果，但都没有涉及如何调控循环烟气温度和氧含量以及保证进入电除尘器的外排烟气温度≥80℃。循环烟气温度和氧含量以及外排烟气温度作为循环烧结工艺的重要工艺参数，需要一种经济可行的方法在获得较好的循环烟气温度和含氧量同时保证进入电除尘器的外排烟气温度≥80℃。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环烟气温度和氧含量的调控方法，该调控方法能根据烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气实际情况来调控循环烟气温度、氧含量，从而保证进入电除尘器的烟气温度符合外排烟气温度要求。 

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案： 

一种循环烟气温度和氧含量的调控方法，在烧结机风箱与大烟道的连接管道和环冷机热废气循环管道上设置温度计、流量计、压力计和氧量分析仪监测烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气的温度、流量、压力和氧含量，并根据公式（1)和（2）计算出烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量；

··········（1）

········（2）

根据进入大烟道电除尘器的外排烟气温度要求，并根据公式（3）分配烟气外排的烧结机风箱号；

·············（3）

然后通过在环冷机废气循环管道上安装的调节阀调节循环的环冷机热废气流量来调控循环烟气温度和含氧量，循环烟气温度T_循和循环烟气含氧量O_循由公式（4）和（5）计算得到；

   ······（4）  

  ······（5） 。

通过在烧结机风罩与混合器之间连接管道上设置温度计和氧量分析仪实测循环烟气温度和氧含量，修正循环的环冷机热废气流量，从而精确控制循环烟气温度和氧含量。 

所述进入电除尘器的外排烟气温度T_排需满足：80℃≤T_排≤140℃。 

本发明在烧结机各风箱与大烟道的连接管和环冷机热废气循环管道上设置温度计、流量计、压力计和氧量分析仪监测各风箱烟气和循环的环冷机热废气的温度、流量、压力和含氧量，并计算出各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量；根据进入电除尘器的外排烟气温度要求（≥80℃），分配烟气外排的烧结机风箱号，然后通过调节循环的环冷机热废气流量来调控循环烟气温度和含氧量，与此同时利用实测的循环烟气温度和氧含量修正循环的环冷机热废气流量，从而达到既能精确控制循环烟气温度和氧含量，又能保证进入电除尘器的外排烟气温度≥80℃的目的。 

本发明具有以下有益效果： 

（1）使得烧结烟道废气和环冷机废气余热得到有效合理的利用，节能显著，可降低烧结工序能耗。

（2）显著减少烧结排放的废气总量，可显著减小烧结烟气脱硫、脱硝等末端净化装置的投资规模和运行成本。 

   （3）显著减轻烧结机头电除尘器的负荷，从而改善烧结环境。 

本发明不但可以有效合理的利用烧结烟道废气和环冷机废气余热，明显降低烧结工序的能耗，还可以显著减少烧结工艺的废气排放量。既可以在拟新上循环烧结的烧结机上优先实施，又可以推广到已采用循环烧结的烧结机上，可以为我国烧结行业带来显著的环保效益、经济效益和社会效益。 

附图说明

图1为循环烟气温度对生产率和燃料单耗的影响图； 

图2为循环烟气含氧量对生产率和转鼓强度的影响图；

图3为烟气循环烧结示意图。

图中：1混料机，2烧结混合料槽，3点火炉，4烧结机台车，5烧结机风罩，6烧结机风箱，7烟囱，8三通阀，9烧结机排风机，10外排烟道电除尘器，11循环烟道电除尘器，12外排大烟道，13循环大烟道，14风箱烟气温度、流速、压力和氧含量测量点，15回引管道，16混合循环烟气温度和氧含量测量点，17混合器，18环冷机风罩，19环冷机风箱，20环冷机鼓风机，21环冷机台车，22废气风机，23调节阀，24循环环冷机废气温度、流速、压力和氧含量测量点。 

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。 

参见图3，一种循环烟气温度和氧含量的调控方法，在烧结机风箱6与外排大烟道12或循环大烟道13的连接管道14和环冷机热废气循环管道24上设置温度计、流量计、压力计和氧量分析仪监测烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气的温度、流量、压力和氧含量，并根据公式（1)和（2）计算出烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量； 

··········（1）

········（2）

式中： F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s    

       f_i —烧结机风箱烟气流量，m³/s

       T_i —烧结机风箱烟气温度，℃          

       P_i —烧结机风箱压力，kPa

       F_环—循环环冷机热废气标况流量，Nm³/s  

       f_环—循环环冷机热废气流量，Nm³/s

       T_环—循环环冷机热废气温度，℃       

       P_环—循环环冷机热废气压力，kPa

为了获得较好的循环烟气温度和氧含量，同时防止电除尘器结露，进入外排大烟道12电除尘器10的外排烟气温度控制范围为：80℃≤T_排≤140℃。根据T_排的控制范围和公式（3）分配烧结烟气外排的风箱号；

       

·············（3）

式中： F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s   

   T_i —烧结机风箱烟气温度，℃           

       T_L —外排烟气在进入电除尘器前的温度损失，设定为10℃

      m、k— 烧结烟气外排的风箱号；

根据热量和氧平衡原则，可得循环烟气温度T_循和循环烟气含氧量O_循的计算公式（4）和（5）。由公式（4）和（5）可知，在烧结烟气外排的风箱确定以后，可以通过调节用于循环的环冷机热废气流量F_环获得相应的循环烟气温度T_循和循环烟气含氧量O_循。

 ······（4）  

·······（5）

式中：T_循—循环烟气温度，℃         

 O_循—循环烟气含氧量，%

      T_i —烧结机风箱烟气温度，℃   

      F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s

      O_i—烧结机风箱烟气含氧量，%    

 F_环—循环环冷机热废气标况流量，Nm³/s

      T_环—循环环冷机热废气温度，℃   

O_环—循环环冷机热废气含氧量，%

      n — 烧结机的总风箱数 ；

为了精确控制循环烟气的温度和氧含量，在烧结机风罩5与混合器17之间连接管道16上设置温度计和氧量分析仪测量循环烟气的温度和氧含量，在环冷机废气循环管道上安装调节阀23。根据实测的循环烟气温度和氧含量来修正用于循环的环冷机废气流量，即调节调节阀23开度来稳定设定的循环烟气温度和氧含量，从而精确控制循环烟气温度和氧含量。

实施例： 

表1 实测的各风箱烟气和循环环冷机热废气的温度、流量、压力和含氧量

  

根据监测得到的烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气的温度、流量、压力和氧含量，参见表1。通过公式（1)和（2）计算出烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量，结果参见表2。由公式(3)计算出在不同情况下外排烟气的温度T_排，参见表3，再根据外排烟气温度T_排的控制范围为：80℃≤T_排≤140℃，确定2#-13#和15#风箱烟气外排，其余风箱烟气进行循环。然后由公式（4）和（5)计算可得：循环烟气温度T_循=212.3℃，循环烟气含氧量O_循=19.4%，通过实测的循环烟气温度和氧含量来修正循环的环冷机废气流量以后，循环烟气温度和氧含量的波动幅度在2%以内。

表2烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量 

表3 由公式（3）计算得到的外排烟气温度T_排结果

外排的风箱号	1#-13#	2#-13#和15#	8#-16#	10#-16#
					外排烟气温度T排  ℃	58	83	155	180

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 (3)

1.一种循环烟气温度和氧含量的调控方法，其特征是：在烧结机风箱（6）与大烟道的连接管道（14）和环冷机热废气循环管道（24）上设置温度计、流量计、压力计和氧量分析仪监测烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气的温度、流量、压力和氧含量，并根据公式（1)和（2）计算出烧结机各风箱烟气和循环的环冷机热废气标况流量；

··········（1）

········（2）

式中： F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s     

 f_i —烧结机风箱烟气流量，m³/s

       T_i —烧结机风箱烟气温度，℃           

 P_i —烧结机风箱压力，kPa

       F_环—循环环冷机热废气标况流量，Nm³/s     

f_环—循环环冷机热废气流量，Nm³/s

       T_环 —循环环冷机热废气温度，℃          

 P_环 —循环环冷机热废气压力，kPa ；

根据进入大烟道电除尘器的外排烟气温度要求，并根据公式（3）分配烟气外排的烧结机风箱号；

·············（3）

式中： F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s     

 T_i —烧结机风箱烟气温度，℃          

       T_L —外排烟气在进入电除尘器前的温度损失，设定为10℃

       m、k— 烧结烟气外排的风箱号；

然后通过在环冷机废气循环管道上安装的调节阀（23）调节循环的环冷机热废气流量来调控循环烟气温度和含氧量，循环烟气温度T_循和循环烟气含氧量O_循由公式（4）和（5）计算得到；

   ······（4）  

  ······（5）

式中：T_循—循环烟气温度，℃          

O_循—循环烟气含氧量，%

       T_i —烧结机风箱烟气温度，℃    

 F_i —烧结机风箱烟气标况流量，Nm³/s

       O_i—烧结机风箱烟气含氧量，%    

 F_环—循环环冷机热废气标况流量，Nm³/s

       T_环—循环环冷机热废气温度，℃  

 O_环—循环环冷机热废气含氧量，%

       n — 烧结机的总风箱数 。

2.根据权利要求1所述的循环烟气温度和氧含量的调控方法，其特征是：通过在烧结机风罩（5）与混合器（17）之间连接管道（16）上设置温度计和氧量分析仪实测循环烟气温度和氧含量，修正循环的环冷机热废气流量，从而精确控制循环烟气温度和氧含量。

3.根据权利要求1或2所述的循环烟气温度和氧含量的调控方法，其特征是：所述进入电除尘器的外排烟气温度T_排需满足：80℃≤T_排≤140℃。

Images