CN104694741B - 一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，属于烧结过程污染物减排技术领域。本发明的具体步骤为：步骤一：烧结混料：制备烧结混合料(a)和配有添加剂的混合料(b)；步骤二：烧结布料：(A)在烧结台车的上面铺装铺底料层；(B)将烧结混合料(a)铺装在铺底料层的上面形成第一混合料层；(C)将配有添加剂的混合料(b)铺装在第一混合料层上面形成协同减排料层；(D)再将烧结混合料(a)铺装在协同减排料层上面形成第二混合料层；步骤三：烟气集中收集处理：将台车中后部的风箱内的烟气经增压泵汇入布袋除尘器。本发明通过分层配料与布料，实现了烧结过程中多种污染物的同步控制。
Description
技术领域
本发明涉及烧结过程中污染物减排技术领域，更具体地说，涉及一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法。
背景技术
烧结工序是钢铁联合企业生产链的重要工序，随着钢铁工业的快速发展，对铁矿石的要求量日益增多。然而，直接入炉炼铁的富矿越来越少，必须大量开采和使用贫矿资源。贫矿直接入炉冶炼会使高炉生产指标恶化。而烧结机的作用就是对铁矿粉进行造块。经烧结的矿物的冶金性能大为改善，给高炉生产带来巨大的经济效益。而且，烧结法对原料的适应性很强，不仅可以用铁矿粉生产烧结矿，同时还可以处理工业含铁杂料。
然而，烧结工艺为高炉提供良好入炉矿的同时，也带来了巨大的环境污染。其中，SO2是烧结过程中的重要污染物之一，烧结工序外排的SO2约占钢铁生产中SO2排放总量的85％。现有技术中的烧结脱硫方法，主要是对烧结烟气的末端治理，主要分为干法、半干法和湿法，虽然大部分能有效脱除SO2，但是，其投资费用和运行费用巨大，易产生二次污染，而且是单一污染物的脱除方法，难以实现多种污染物的协同减排。因此，革新现有的污染物减排方法势在必行。
另外，除SO2之外，二噁英是另一个最重要的污染物；相比SO2，二噁英对人类健康和自然环境危害更大，在自然环境中很难降解，能够在全球范围内长距离迁移。二噁英一旦排放在空气中，很难自然降解消除，它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称；其被生物体摄入后很难分解，并沿着食物链浓缩放大，对人类和动物危害巨大，其不仅具有致癌、致畸、致突变性，而且还具有内分泌干扰作用。研究表明，持久性有机污染物对人类的影响会持续几代，对人类生存、繁衍和可持续发展构成重大威胁。
烧结工序是产生二噁英类污染物较多的生产单元，烧结产生的二噁英约占总排量的17.6％。烧结混合料布于烧结台车上，经点火炉点燃后随着台车缓慢移动，空气自上而下通过料层，燃烧产生的热能将燃烧层中的混合料烧结或熔融。烧结具备从头合成de novo反应的大部分条件：(1)氯来自于所回收的粉尘、炉渣及铁矿中的有机氯成分；(2)碳来源于碳纤维、木质素、焦粉、乙烯基等；(3)带有变形和缺位的石墨结构，无机氯化物，铜和铁金属离子，作为催化剂；(4)氧化性气氛，温度为250–450℃。
此外，在钢铁企业生产烧结矿的过程中，由于烧结原料回收利用了企业内的固体废弃物(如炼钢OG泥，高炉灰等等)，故烧结过程不可避免的回收了部分重金属，如重金属Cu、Pt、Zn、Hg等，而这些重金属(如Cu)恰恰在二噁英前驱物(如多氯苯酚和二苯醚)生成二噁英的反应中起到催化作用，促进了二噁英的生成。而且，为降低烧结矿的低温还原粉化率，往往在成品烧结矿上喷洒CaCl2稀溶液，虽然达到了提高烧结矿冶金性能的目的，但同时也为烧结过程中二噁英的生成提供“氯源”，为其生成创造了物质条件。在欧洲，铁矿石烧结被认为是仅次于城市垃圾焚烧炉的第二大毒性污染物排放源。而且，我国2010年11月4日专门发布了《关于加强二噁英污染防治的指导意见》，“十二五”期间二噁英成为重点控制对象。因此，推动烧结工艺中二噁英减排技术势在必行。
经专利检索，已有一部分相关的技术方案公开，如：一种烧结烟气脱除二氧化硫和二噁英的装置及方法(CN201110173596.1)，烧结球团烟气脱硫脱硝协同治理系统及工艺(CN201410072049.8)，一种不设电除尘的烧结烟气脱硫脱二噁英除尘一体化设备(CN201310713790.3)等；虽然上述技术方案可实现SO2、二噁英的同步减排，但是上述技术方案属于末端治理，是大烟气量、低含量的吸收式减排，并没有实现在烧结过程中的在线的污染物减排，使得污染物减排的投资、运行费用巨大，使得钢铁企业对污染物减排望而却步，大大增大了企业的减排负担，而且减排产物极易产生二次污染。
此外，已有关于烧结过程中在线的SO2减排相关的技术方案公开：用于烧结过程中的在线脱硫方法(CN99111573.2)，基于添加抑制剂的铁矿石烧结过程脱硫方法(CN201110022407.0)，一种烧结过程的在线脱硫方法(CN201410109130.9)等；上述技术方案通过在烧结料层中添加氨类物质，实现了在烧结过程中的在线脱硫。关于烧结过程在线的二噁英减排，也已有相关的技术方案公开：铁矿石烧结过程二噁英的减排方法(CN201110180658.1)，一种新型节能减排烧结机系统及烧结方法(CN201310167718.5)等，上述技术方案通过在烧结料层中添加氨类物质作为二噁英生成添加剂实现了在烧结过程中的二噁英减排。上述已公开的技术方案，提出三种氨类添加剂的加入方案，(1)将氨类添加剂全部混合加入在烧结料层中，(2)将氨类添加剂加入在烧结料层某一高度处，(3)将氨类添加剂喷洒在烧结料层上。
安徽工业大学一直致力于烧结过程污染物减排工作的研究，通过深入的研究发现以上三种技术方案，存在以下技术弊端：
(1)氨类添加剂的加入量相对于烧结混合料的质量是极其微量的，如果将氨类添加剂混合加入到烧结混合料中，必然使得氨类添加剂的加入没有针对性，一方面，如果加入的氨类添加剂的量较少，则会大大降低的减排效果，使得减排不彻底，另一方面，如果加入量过多，不但大大增加了尿素的用量，增大了减排成本，而且易产生二次污染，且尿素的加入量会影响烧结矿的质量；
(2)氨类添加剂的加入量相对于烧结混合料的质量是极其微量的，如果将氨类添加剂添加到某一高度处，由于布料时极易产生波动，造成难以将尿素颗粒加入到指定的高度，使得尿素的脱硫效果变差，且由于烧结过程的复杂多变，烧结混合料的水分、燃料含量、原料特性都会对烧结过程产生较大的影响，从而使得烧结过程产生较大的波动，若将氨类添加剂加入到烧结料层的特定高度处，易使得减排效果产生波动；此外，由于烟气在冷却的过程中，可能有二噁英生成，如果将添加剂仅仅加入在烧结料层的某一高度，使得烟气通过烧结该一高度时，烟气温度仍处于生成二噁英的温度区间，难以实现二噁英的减排；
(3)烧结过程中，如果将尿素溶于水加入全混合料会导致烧结矿各项技术指标变差，且随着尿素加入量的增加而下降，对烧结矿的质量影响较大，直接影响了入炉矿石的质量，影响高炉顺行。
在此之前申请人通过长时间、一系列的科学研究，创造性的提出在烧结料层中设置协同减排料层，并在协同减排料层中添加氨类添加剂，从而实现烧结过程中的SO2、二噁英协同减排，并已申请专利：一种烧结过程SO2、二噁英协同减排方法及系统(中国专利申请号：201410592066.4)；但是，尿素的配比有待进一步的降低，从而进一步地降低减排成本。
现有的技术方案虽然在一定程度上实现了污染物烧结过程的在线减排，但是都是单一污染物的特定减排，不能实现SO2和二噁英的协同减排；而且由于烧结过程中SO2和二噁英的生产机理、生成区域、减排条件大不相同，而且再加之烧结过程的复杂性，烧结过程中烧结的各个层都不断发生变化，使得现有的技术方案难以实现烧结过程中的SO2和二噁英的协同减排。如果要实现烧结过程的SO2、二噁英的协同减排，并不是减排方法的简单叠加即可实现烧结过程中污染物的协同减排，正是由于协同减排的困难，使得现有技术难以克服在烧结过程中在线的SO2、二噁英协同减排的技术瓶颈，而本发明通过创造性的技术方案实现了烧结过程中多种污染物的同步控制。
除此之外，现有的在线减排方案，仅仅提出了一个烧结烟气污染物的减排方法，但是由于减排产物极其细小，如果采用除尘器进行除尘，势必会造成烧结抽风过程中产生压损，造成烧结过程中风量不平衡，使得烧结生产不稳定，并严重影响烧结生产。现有的技术方案，使得氨类添加剂与污染物结合后产生的产物难以得到收集，造成减排后的产物得不到收集，不能对在线减排的烧结产物进行处理，使得减排成为一个“半截子”工程，仅仅将污染物换一种方式排放到空气中，没有实现污染物的实质性减排。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中，烧结烟气污染物减排技术属于末端治理，且难以在烧结过程中实现多种污染物同步控制的不足，提供了一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，实现在烧结过程在线的多种污染物的协同减排，且进一步降低了减排成本。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，具体的减排步骤如下：
步骤一：烧结混料
(A)将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和含铁杂料加入混料机进行混料，经混合后制备得到烧结混合料(a)；
(B)将铁矿粉、返矿、熔剂和燃料加入混料机进行混料，在混料的过程中将氨类添加剂溶液加入混合料中，经混合后制备得到配有添加剂的混合料(b)；
步骤二：烧结布料
(A)在烧结台车的上面铺装铺底料层；
(B)将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在铺底料层的上面，形成第一混合料层；
(C)将步骤一(B)中制备得到的配有添加剂的混合料(b)铺装在第一混合料层上面，形成协同减排料层；
(D)再将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在协同减排料层上面，形成第二混合料层；
步骤三：烟气集中收集处理
点火之后进行抽风烧结，在烧结机抽风烧结的过程中，将烧结台车中后部的风箱内的烟气经增压泵汇入布袋除尘器，所述的增压泵的增压压力为0.8-1.0KPa，控制布袋除尘器内的风速为0.75-0.85m/mim，经布袋除尘器除尘后的烧结烟气由管道引入烧结机主烟道。
更进一步地，所述的配有添加剂的混合料(b)的干料质量百分比为：铁矿粉：58.66％-60.14％，返矿：26.61％-27.90％，熔剂：9.61％-9.85％，燃料：3.59％-3.63％。
更进一步地，所述的烧结混合料(a)的干料质量百分比为：铁矿粉：54.23％-55.73％，返矿：26.60％-27.90％，熔剂：8.03％-8.25％，燃料：3.54％-3.63％，含铁杂料：6.01％-6.22％。
更进一步地，所述的协同减排料层底部距离烧结台车的距离为烧结料层总高度的1/10-1/8，协同减排料层的厚度为烧结料层总高度的1/8-1/5。
更进一步地，所述的协同减排料层的配有添加剂的混合料(b)中的氨类添加剂溶液为尿素溶液，其中尿素的加入量为烧结料层总质量的0.015％-0.055％。
更进一步地，所述的中后部的风箱为烧结台车长度方向1/2-3/4位置处下方对应的风箱。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，通过长时间、深入的科学研究创造性的提出将不添加含铁杂料的配有添加剂的混合料装铺在第一混合料层上面形成协同减排料层，其中氨类添加剂溶液为尿素溶液，从而在烧结料层中形成一个较宽的协同减排带，使得烧结烟气在降温的过程中抑制二噁英的生成，直至烧结烟气温度降低到二噁英合成温度以下，而且在抑制二噁英生成的同时，聚集在过湿层的SO2与尿素发生反应，使得协同减排带覆盖住二噁英的产生层和脱硫的有效位置；从而突破性的实现了在烧结过程中在线的SO2、二噁英的协同减排，而且保证了烧结作业的正常生产，克服了现有技术中单一污染物末端处理的技术弊端，实现了烧结过程中多种污染物的协同减排；
(2)本发明的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，通过调节配有添加剂的混合料中的各成分配比，在布料的过程中分三层进行布料，并不会影响企业现有的原燃料结构，而且减少了氨类添加剂的配比，从而进一步降低了减排成本，减轻了钢铁企业的减排负担，为钢铁企业实现高效率、低成本的污染物减排提供了一个全新的技术路线；
(3)本发明的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，创造性的提出将烧结台车中后部的风箱内的烟气进行集中处理，并且将布袋除尘后的烟气经增压泵汇入主烟道，保证了烧结过程中风量的平衡，从而保证了烧结过程的平稳生产。
附图说明
图1为本发明的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的布料装置的整体结构示意图；
图2为本发明的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的布料示意图；
图3为本发明的协同减排料层厚度不同时的脱硫率和二噁英减排效率趋势图。
示意图中的标号说明：
1、铺底料层；2、第一混合料层；3、协同减排料层；4、第二混合料层；5、烧结台车；61、铺底料布料装置；62、第一混合料布料装置；63、减排混合料布料装置；64、第二混合料布料装置；7、集中处理烟道；8、主烟道；9、布袋除尘器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
结合图1、图2和图3，本实施例的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，所述的烧结台车5上面依次设置有铺底料布料装置61、第一混合料布料装置62、减排混合料布料装置63、第二混合料布料装置64(如图1所示)，其中：所述的铺底料布料装置61用于在烧结台车5上面铺装铺底料层1，所述的第一混合料布料装置62用于在铺底料层1上面铺装步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)，并形成第一混合料层2，所述的铺底料层1和第一混合料层2的总厚度为90mm；所述的减排混合料布料装置63用于在第一混合料层2上面铺装步骤一(B)中制备得到的配有添加剂的混合料(b)，并形成协同减排料层3，该协同减排料层3底部距离烧结台车5的高度为90mm，协同减排料层3的厚度为100mm；所述的第二混合料布料装置64用于在协同减排料层3上面铺装步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)，并形成第二混合料层4，所述的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm。本实施例的烧结台车5的面积为180m2，烧结台车5下方有14个风箱，并从烧结机机头处开始编号，编号为1#到14#。
本实施例的烧结台车5的下部设置有风箱，其中烧结台车5中后部的风箱与集中处理烟道7相连，该中后部的风箱为烧结台车5长度方向1/2-3/4位置处下方对应的风箱，即为本实施例的烧结台车5下方的7#至11#风箱。
本实施例的集中处理烟道7经增加泵与布袋除尘器9的进口端相连，该布袋除尘器9的滤袋规格为Φ160×6000mm，布袋除尘器9设有800个滤袋，该布袋除尘器9的总过滤面积2413m2，滤袋材质为PTFE覆合滤料，在使用布袋除尘的过程中可以实现将减排生成的硫酸铵进行捕集，并将减排产物进行资源化应用，符合变废为宝的理念。所述的布袋除尘器9的出口端与主烟道8相连，并且将布袋除尘后的烟气经增压泵汇入主烟道8，保证了烧结过程中风量的平衡，从而保证了烧结过程的平稳生产；所述的烧结台车5其余的风箱直接与主烟道8相连，即为本实施例的1#至6#风箱和12#至14#风箱直接与主烟道8相连。
本发明的申请人为了实现烧结过程中多种污染的协同减排，通过了长时间的一系列探索；但是，由于烧结过程中SO2和二噁英的生产机理、生成区域、减排条件大不相同，使得现有的技术方案难以实现烧结过程中的SO2和二噁英的协同减排；其中烧结过程中限制SO2和二噁英协同减排的主要因素有以下几点：
(1)生成区域不同：烧结过程中SO2的集中排放区在燃烧层和干燥层，而SO2的集中附集在过湿层；然而，烧结过程中二噁英主要有两个生成区域，其一是烧结矿层的冷却区，其二是烧结料层的干燥预热层，特别是干燥预热层生成的二噁英不能降解；
(2)减排的温度条件不同：采用尿素对SO2减排时，尿素与SO2的反应温度需要低于100℃；然而，抑制二噁英生成的温度区间为200-800℃；
(3)减排机理的不同：在采用尿素对SO2减排时，由于SO2集中聚集在烧结料层较为狭小的一层中，仅需要对该狭小的一层进行针对性的加入尿素即可实现减排；然而，在抑制二噁英生成时，需要在烟气温度经过200-800℃的温度区间持续的抑制二噁英的生成。
正是由于以上因素严重阻碍了烧结过程中限制SO2和二噁英协同减排，再加之烧结过程的复杂性、波动性，烧结过程中烧结的各个层都不断发生变化，使得烧结过程中在线的SO2和二噁英减排成为一个重大的技术瓶颈。
申请人经过长时间不懈的探索，已经取得了一系列具有突出减排效果的烧结过程污染物减排技术方案，并已申请了：基于添加抑制剂的铁矿石烧结过程脱硫方法(CN201110022407.0)，一种烧结过程的在线脱硫方法(CN201410109130.9)，一种烧结过程SO2、二噁英协同减排方法及系统(CN201410592066.4)等一系列的发明专利。
但是，在进一步的科学研究的过程中，申请人通过深入分析钢铁企业原燃料特性，并基于钢铁企业的原燃料特性创造性的提出通过改变烧结料层的局部料层配料，并通过分层布料来实现烧结过程的污染物减排，钢铁企业仅需在现有原料的基础上，通过调节烧结料层中协同减排料层3的配有添加剂的混合料(b)的配料，且配有添加剂的混合料(b)配加少量的氨类添加剂，再将配有添加剂的混合料(b)铺装在第一混合料层2上面形成协同减排料层3，从而在烧结料层中形成一个较宽的协同减排带，一方面通过加入氨类添加剂使得烧结烟气在降温的过程中抑制二噁英的生成，另一方面通过调节协同减排料层3中的配有添加剂的混合料(b)的配料，减少了二噁英的再次生产区域的Cu、Cl等离子二噁英生成催化剂的含量，使得烧结烟气的温度在协同减排料层3降低到二噁英合成温度以下，而且在抑制二噁英生成的同时，聚集在过湿层的SO2与尿素发生反应，使得协同减排料层3覆盖住二噁英的产生层和脱硫的有效位置，且本申请案通过调节协同减排料层3中的配有添加剂的混合料(b)的成分配比为烧结过程中在线的污染物减排提供了有利条件，进一步降低了氨类添加剂的配比，在降低了减排成本的基础上，申请人惊讶的发现减排效果得到进一步的提高，从而突破性的实现了烧结过程中在线的SO2、二噁英的协同减排，克服了烧结过程中多种污染物难以实现协调减排的技术瓶颈。
本发明的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法，其具体实施步骤为：
步骤一：烧结混料
(A)将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和含铁杂料加入混料机进行混料，经混合后制备得到烧结混合料(a)；
(B)将铁矿粉、返矿、熔剂和燃料加入混料机进行混料，在混料的过程中将尿素溶液加入混合料中，经混合后制备得到配有添加剂的混合料(b)；
步骤二：烧结布料
(A)利用铺底料布料装置61在烧结台车5的上面铺装铺底料，形成铺底料层1；
(B)利用第一混合料布料装置62将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在铺底料层1的上面，形成第一混合料层2，该铺底料层1和第一混合料层2的总厚度为90mm；
(C)利用减排混合料布料装置63将步骤一(B)中制备得到的配有添加剂的混合料(b)铺装在第一混合料层2上面，形成协同减排料层3，该协同减排料层3底部距离烧结台车5的高度为90mm，协同减排料层3的厚度为100mm；
(D)利用第二混合料布料装置64将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在协同减排料层3上面，形成第二混合料层4；
步骤三：烟气集中收集处理
点火之后进行抽风烧结，在烧结机抽风烧结的过程中，将烧结台车5中后部的风箱内的烟气汇入集中处理烟道7，集中处理烟道7内的烟气经增压泵汇入布袋除尘器9，所述的增压泵的增压压力为0.9KPa，控制布袋除尘器9内的风速为0.80m/mim，经布袋除尘器9除尘后的烧结烟气由管道引入烧结机主烟道8。
所述的烧结混合料(a)的干料质量百分比为：铁矿粉：55.73％，返矿：26.60％，熔剂：8.03％，燃料：3.63％，含铁杂料：6.01％；所述的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成；所述的熔剂由云霄、灰石和组成；所述的燃料为焦粉，所述的含铁杂料由烧结粉尘、杂矿和高炉灰组成；所述的烧结混合料(a)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：15.56％，杨迪：14.30％，SFHT：3.15％，哈粉：13.04％，梅精：9.68％，返矿：26.60％，云霄：3.84％，灰石：0.96％，生石灰：3.23％，焦粉：3.63％，烧结粉尘：1.21％，杂矿：3.19％，高炉灰：1.61％。所述的配有添加剂的混合料(b)的干料质量百分比为：铁矿粉：60.14％，返矿：26.61％，熔剂：9.62％，燃料：3.63％；所述的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成；所述的熔剂由云霄、灰石和组成；所述的燃料为焦粉；所述的配有添加剂的混合料(b)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：17.05％，杨迪：15.67％，SFHT：3.45％，哈粉：14.29％，梅精：9.68％，返矿：26.61％，云霄：4.40％，灰石：2.80％，生石灰：2.42％，焦粉：3.63％。
有必要说明的是：所述的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成，其中：所述的卡粉为巴西的卡拉加斯粉，其成分的质量百分含量为：TFe：66.27％，FeO：1.02％，SiO2：2.05％，Al2O3：1.41％，CaO：0.11％，MgO：0.12％，P：0.042％，S：0.0087％，其余为不可避免杂质；所述的杨迪粉为产于澳大利亚的铁矿粉，其成分的质量百分含量为：TFe：58.84％,FeO：1.01％，SiO2：4.64％，Al2O3：1.58％，CaO：0.091％，MgO：0.12％，P：0.049％，S：0.0054，其余为不可避免杂质；所述的SFHT为巴西赤铁矿，其成分的质量百分含量为：TFe：59.74％，FeO：0.92％，SiO2：11.06％，Al2O3：1.20％，CaO：0.089％，MgO：0.17％，P：0.050％，S：0.0072％，其余为不可避免杂质；所述的哈粉为哈默斯利粉，其成分的质量百分含量为：TFe：62.10％，FeO：0.69％，SiO2：3.45％，Al2O3：2.33％，CaO：0.080％，MgO：0.098％，P：0.10％，S：0.022％，其余为不可避免杂质；所述的梅精为梅山精矿：其成分的质量百分含量为：TFe：56.10％，FeO：20.19％，SiO2：4.84％，Al2O3：0.953％，CaO：3.48％，MgO：1.21％，P：0.12％，S：0.48％，其余为不可避免杂质；所述的返矿是筛分烧结矿的筛下物，由强度差的小块烧结矿和未烧透及未烧结的烧结料组成，其成分的质量百分含量为：TFe：56.8％，FeO：8.93％，SiO2：5.30％，Al2O3：1.80％，CaO：10.12％，MgO：1.77％，P：0.08％，S：0.015％，其余为不可避免杂质。
本发明所采用的熔剂由云霄、灰石和生石灰组成，其中：云霄的成分的质量百分含量为：SiO2：3.37％，Al2O3：0.68％，CaO：30.8％，MgO：19.60％，P：0.10％，S：0.016％，其余为不可避免杂质；该灰石的成分的质量百分含量为：SiO2：3.10％，Al2O3：0.64％，CaO：53.10％，MgO：0.30％，P：0.01％，S：0.026％，其余为不可避免杂质；所述的生石灰的成分的质量百分含量为：SiO2：3.76％，Al2O3：1.81％，CaO：82.00％，MgO：0.84％，P：0.01％，S：0.33％，其余为不可避免杂质。所述的含铁杂料由烧结粉尘、杂矿和高炉灰组成；其烧结粉尘为烧结过程中的除尘灰，其成分的质量百分含量为：TFe：49.48％，FeO：2.87％，SiO2：5.15％，Al2O3：1.96％，CaO：11.69％，MgO：1.74％，P：0.062％，S：0.21％；所述的杂矿由除了烧结粉尘和高炉灰之外的钢铁生产过程中的废料组成，如包括钢渣、氧化铁皮、转炉尘泥等废料组成，其成分的质量百分含量为：TFe：47.65％，FeO：34.30％，SiO2：4.22％，Al2O3：1.16％，CaO：13.22％，MgO：2.47％，P：0.21％，S：0.20％，其余为不可避免杂质；高炉灰又俗称高炉瓦斯灰，炼铁高炉的煤气除尘系统由重力除尘和精细除尘两段组成，本发明所采用的瓦斯灰是第二段精细除尘器中，干式除尘得到的干式细粒粉尘，其成分的质量百分含量为：TFe：38.47％，C：28.13％，SiO2：7.46％，CaO：2.74％，MgO：1.34％，P：0.06％，S：0.305％，其余为不可避免杂质。
本实施例的协同减排料层3的配有添加剂的混合料(b)内的氨类添加剂溶液为尿素溶液，其中尿素的加入量为烧结料层总质量的0.035％，所述的烧结料层的总质量即为铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层的总质量。
烧结的稳定后，在主烟道8测量烧结过程中烟气的SO2浓度和二噁英的浓度，并计算脱硫率和二噁英的减排效率。
脱硫率＝(基准实验烟气中的SO2浓度－减排后烟气中的SO2浓度)/基准实验烟气中的SO2浓度×100％。
二噁英减排效率＝(基准实验烟气中的二噁英浓度－减排后烟气中的二噁英浓度)/基准实验烟气中的二噁英浓度×100％。
对比例1
本对比例是作为基准实验，本对比例的烧结过程同实施例1，不同之处在于：协同减排料层3的厚度为零，即不设置协同减排料层3，仅有铺底料层1、第一混合料层2和第二混合料层4，且铺底料层1、第一混合料层2和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm。烧结开始后，测出烧结稳定后测出烟气的SO2、二噁英的浓度，并记录如表1，作为后期实验的基准。
对比例2
本对比例的烧结过程同实施例1，且本对比例的尿素溶液的加入形式、加入量、协同减排料层3的厚度与实施例1相同，且铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其不同之处在于：本对比例的协同减排料层3的混合料中包括有含铁杂料，该混合料由铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和含铁杂料组成，即与本实施例1步骤一(A)中的烧结混合料(a)的成分相同。烧结稳定后，测出烧结过程中烟气的SO2、二噁英的浓度，并记录如表1。
表1 烧结实验的烟气中SO2、二噁英浓度及减排效率
通过表1的减排效率的对比可以得出以下结论：
(1)通过实施例1和对比例1的实验可以发现，通过将配有添加剂的混合料(b)装铺在第一混合料层2上面形成协同减排料层3，在第一混合料层2和第二混合料层4之间设置有协同减排料层3后，相比对比例1中的基准实验，实施例1中烟气中SO2浓度(mg/Nm3)由694.2mg/Nm3降低到了102.3mg/Nm3，减排效率达到85.27％，烟气中的二噁英浓度(pg-TEQ/Nm3)由763pg-TEQ/Nm3降低到了214pg-TEQ/Nm3，减排效率达到71.88％，达到了国家污染物减排的标准(GB28662-2012)。
(2)将实施例1与对比例2进行对比时，申请人惊讶的发现协同减排料层3中尿素的加入量相同时，当协同减排料层3中不配入含铁杂料时，烧结过程的脱硫率达到85.27％，二噁英减排效率为：71.88％，相比对比例2的76.89％的脱硫率和57.29％的二噁英减排效率，具有更为突出的减排效果，特别是二噁英的减排效率大大的提高，而且尿素添加剂的用量也大大降低，进一步降低了钢铁企业的减排成本。
本发明通过调节烧结料层的分层配料与布料，将配有添加剂的混合料(b)装铺在第一混合料层2和第二混合料层4之间，不但进一步提高了污染物的减排效率，而且降低了尿素的加入量，进一步的降低了减排成本。从而突破性的实现了在烧结过程中在线的SO2、二噁英的协同减排。实施例1-7中的脱硫率和二噁英减排效率如图3所示。
本发明通过深入分析钢铁企业原燃料特性，并基于钢铁企业的原燃料特性创造性的提出通过分层配料与布料来实现烧结过程的污染物减排，通过调节烧结料层中协同减排料层3的配有添加剂的混合料(b)的配料，且配有添加剂的混合料(b)配加少量的尿素，并通过分层布料从而在烧结料层中形成一个较宽的协同减排的区间，一方面加入尿素抑制烧结烟气在降温的过程中生成二噁英，另一方面通过分层配料与布料，调节协同减排料层3中的配有添加剂的混合料(b)的配料，减少了二噁英的再次生成区域的Cu、Cl等离子二噁英生成催化剂的含量，从而进一步的减少烧结过程二噁英的生成；使得烧结烟气的温度在协同减排料层3降低到二噁英合成温度以下。
此外，本发明的技术方案在抑制二噁英生成的同时，聚集在过湿层的SO2与尿素发生反应，使得协同减排料层3覆盖住二噁英的产生层和脱硫的有效位置，进一步降低了尿素的配比，在降低了减排成本的同时，申请人惊讶的发现减排效果得到进一步的提高，从而突破性的实现了烧结过程SO2、二噁英的同步控制；此外，本发明的技术方案，仅需要对烧结料层中少部分的局部配料进行调节，不会影响企业现有的原燃料结构，并添加少量尿素作为减排添加剂，即可实现烧结过程污染物的减排，减轻了钢铁企业的减排负担，为钢铁企业实现高效率、低成本的污染物减排提供了一种全新的技术路线。
实施例2
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为110mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为85.45％，二噁英的减排效率为72.17％。
实施例3
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为120mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为86.23％，二噁英的减排效率为72.65％。
实施例4
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为130mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为87.74％，二噁英的减排效率为73.21％。
实施例5
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为140mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为88.04％，二噁英的减排效率为73.91％。
实施例6
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为150mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为86.68％，二噁英的减排效率为74.83％。
实施例7
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3的厚度为160mm，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为85.12％，二噁英的减排效率为74.54％。
实施例8
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm，其中协同减排料层3中除了加入尿素作为二噁英减排添加剂，而且申请人在协同减排料层3混入了高岭土，其中高岭土的加入量为烧结料层总质量的0.01％，该高岭土加入到200目筛的通过率为75％，并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率。而后，申请人惊讶的发现，在协同减排料层3厚度、尿素配比等条件相同时二噁英的减排效率得到提高，本实施例脱硫率为86.08％，二噁英的减排效率为73.21％。
实施例9
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm。所述的烧结混合料(a)的干料质量百分比为：铁矿粉：54.23％，返矿：27.90％，熔剂：8.25％，燃料：3.54％，含铁杂料：6.08％；所述的烧结混合料(a)的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成，熔剂由云霄、灰石和组成，燃料为煤粉，含铁杂料由烧结粉尘、杂矿和高炉灰组成；所述的烧结混合料(a)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：15.32％，杨迪：13.59％，SFHT：3.23％，哈粉：12.88％，梅精：9.21％，返矿：27.90％，云霄：3.88％，灰石：0.99％，生石灰：3.38％，煤粉：3.54％，烧结粉尘：1.27％，杂矿：2.98％，高炉灰：1.83％。其中协同减排料层3的配有添加剂的混合料(b)的干料质量百分比为：铁矿粉：58.66％，返矿：27.90％，熔剂：9.85％，燃料：3.59％；所述的配有添加剂的混合料(b)的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成，熔剂由云霄、灰石和组成，燃料为煤粉；所述的配有添加剂的混合料(b)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：16.78％，杨迪：15.00％，SFHT：3.54％，哈粉：14.13％，梅精：9.21％，返矿：27.90％，云霄：4.03％，灰石：2.94％，生石灰：2.88％，煤粉：3.59％。
其中协同减排料层3底部距离烧结台车5的高度为80mm，其中尿素的加入量为烧结料层总质量的0.015％，所述的燃料为煤粉；此外，所述的增压泵的增压压力为0.8KPa，控制布袋除尘器9内的风速为0.75m/mim。并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为82.19％，二噁英的减排效率为68.08％。
实施例10
本实施例的基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的新方法的基本过程同实施例1，不同之处在于：本实施例的铺底料层1、第一混合料层2、协同减排料层3和第二混合料层4的料层总高度(料层总厚度)为800mm。所述的烧结混合料(a)的干料质量百分比为：铁矿粉：55.27％，返矿：26.78％，熔剂：8.15％，燃料：3.58％，含铁杂料：6.22％；所述的烧结混合料(a)的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成，熔剂由云霄、灰石和组成，燃料由焦粉和煤粉组成，其中燃料由焦粉和煤粉按1：1的质量比组成，含铁杂料由烧结粉尘、杂矿和高炉灰组成；所述的烧结混合料(a)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：15.51％，杨迪：13.98％，SFHT：3.19％，哈粉：13.02％，梅精：9.57％，返矿：26.78％，云霄：3.82％，灰石：0.98％，生石灰：3.35％，煤粉：1.79％，焦粉：1.79％，烧结粉尘：1.23％，杂矿：3.17％，高炉灰：1.82％。其中协同减排料层3的配有添加剂的混合料(b)的干料质量百分比为：铁矿粉：59.64％，返矿：27.13％，熔剂：9.61％，燃料：3.62％；所述的配有添加剂的混合料(b)的铁矿粉由卡粉、杨迪、SFHT、哈粉和梅精组成，熔剂由云霄、灰石和组成，燃料由焦粉和煤粉组成，其中燃料由焦粉和煤粉按1：1的质量比组成；所述的配有添加剂的混合料(b)的干料各组分的质量百分比为：卡粉：17.01％，杨迪：15.50％，SFHT：3.52％，哈粉：14.20％，梅精：9.41％，返矿：27.13％，云霄：4.17％，灰石：2.88％，生石灰：2.56％，煤粉：1.81％，焦粉：1.81％。
其中同减排料层3底部距离烧结台车5的高度为100mm，其中尿素的加入量为烧结料层总质量的0.055％；此外，所述的增压泵的增压压力为1.0KPa，控制布袋除尘器9内的风速为0.85m/mim。并检测SO2、二噁英的生成浓度，并计算脱硫率、二噁英的减排效率，本实施例的脱硫率为86.14％，二噁英的减排效率为70.98％。
Claims (5)
1.一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的方法，其特征在于：具体的减排步骤如下：
步骤一：烧结混料
(A)将铁矿粉、返矿、熔剂、燃料和含铁杂料加入混料机进行混料，经混合后制备得到烧结混合料(a)；
(B)将铁矿粉、返矿、熔剂和燃料加入混料机进行混料，在混料的过程中将氨类添加剂溶液加入混合料中，经混合后制备得到配有添加剂的混合料(b)；
步骤二：烧结布料
(A)在烧结台车(5)的上面铺装铺底料层(1)；
(B)将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在铺底料层(1)的上面，形成第一混合料层(2)；
(C)将步骤一(B)中制备得到的配有添加剂的混合料(b)铺装在第一混合料层(2)上面，形成协同减排料层(3)，所述的协同减排料层(3)底部距离烧结台车(5)的距离为烧结料层总高度的1/10-1/8，协同减排料层(3)的厚度为烧结料层总高度的1/8-1/5；
(D)再将步骤一(A)中制备得到的烧结混合料(a)铺装在协同减排料层(3)上面，形成第二混合料层(4)；
步骤三：烟气集中收集处理
点火之后进行抽风烧结，在烧结机抽风烧结的过程中，将烧结台车(5)中后部的风箱内的烟气经增压泵汇入布袋除尘器(9)，所述的增压泵的增压压力为0.8-1.0KPa，控制布袋除尘器(9)内的风速为0.75-0.85m/mim，经布袋除尘器(9)除尘后的烧结烟气由管道引入烧结机主烟道(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的方法，其特征在于：所述的配有添加剂的混合料(b)的干料质量百分比为：铁矿粉：58.66％-60.14％，返矿：26.61％-27.90％，熔剂：9.61％-9.85％，燃料：3.59％-3.63％。
3.根据权利要求2所述的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的方法，其特征在于：所述的烧结混合料(a)的干料质量百分比为：铁矿粉：54.23％-55.73％，返矿：26.60％-27.90％，熔剂：8.03％-8.25％，燃料：3.54％-3.63％，含铁杂料：6.01％-6.22％。
4.根据权利要求1所述的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的方法，其特征在于：所述的协同减排料层(3)的配有添加剂的混合料(b)中的氨类添加剂溶液为尿素溶液，其中尿素的加入量为烧结料层总质量的0.015％-0.055％。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于分层配料与布料的烧结过程中同步控制污染物排放的方法，其特征在于：所述的中后部的风箱为烧结台车(5)长度方向1/2-3/4位置处下方对应的风箱。
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