CN104748566B - 一种铁矿烧结节能减排的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁冶金烧结工艺技术领域，特别涉及一种铁矿烧结节能减排的方法。该方法包括：将烧结机(A)的烟气分为三个部分，第一部分烟气NOx浓度高；第二部分烟气SO2浓度高；第三部分烟气温度高；将第三部分烟气经过第一旋风除尘器(L)循环至前部烟罩(N)内；将第一部分烟气经过第二旋风除尘器(P)循环至中部烟罩(R)内；第二部分烟气进入外排烟道(D)，依次经过静电除尘器(E)、脱硫装置(F)、脱硝装置(G)、外排风机(H)后由烟囱(I)排放。本发明将烧结机前部的高NOx烟气循环至烧结机后部，使NOx在烧结机中部高硫烟气中富集，有利于脱硫脱硝效率的提高，烟气处理量的减少可降低烧结烟气末端治理设备的投资运行费用。

Description

一种铁矿烧结节能减排的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金烧结工艺技术领域，特别涉及一种烧结工艺节能减排的方法。
背景技术
我国钢铁生产以高炉-转炉“长流程”为主，烧结是高炉原料的主要生产工序，烧结矿占高炉炉料的70～75％，对我国钢铁工业的发展尤为重要。但是烧结生产对环境的影响也非常大，不仅污染物种类多，而且排放量大，包括烟粉尘、SO2、NOx、氟化物、重金属、二噁英等，是钢铁联合企业中大气污染物排放的最主要工序之一。据统计，2013年我国烧结工序烟粉尘排放量为189085.47吨，SO2排放量为557962.14吨，NOx排放量为260697.43吨，分别约占我国重点钢铁企业排放总量的40.9％、76.3％和47.6％。由此可见，烧结工序烟气污染物的综合治理是钢铁行业减排的关键。
目前，烧结烟气污染物脱除技术种类很多，但大多是针对单一污染物的末端治理工艺，如静电除尘器、脱硫工艺(包括钙法、镁法、氨法等)、脱硝工艺等，由于烧结烟气量非常大，约3000～4000m3/t，且SO2和NOx等污染物浓度较低，导致末端治理设备的投资运行费用很高，而效率较低。随着2012年我国《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)的发布，对烧结烟气污染物排放要求更严，仅仅通过末端治理达到污染物排放标准，不但技术有难度，而且成本也很高。另外，污染物种类要求更多，增加了NOx和二噁英的排放限值，对于二噁英，目前我国还没有成熟的工业化装置对其有效处理。
综上所述，目前烧结烟气污染物的控制方法多属于功能单一的末端治理设施，随着污染物种类限制的增多，末端治理设施很难满足排放要求，且其投资运行费用很高，因此，需要从过程控制入手，开发更加有效的烧结过程节能减排工艺。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可在烧结过程中进行控制，有效降低烧结烟气排放量，回收烟气显热，并使SO2、NOx浓度富集的铁矿烧结节能减排的方法。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种铁矿烧结节能减排的方法，该方法包括以下步骤：
将烧结机A的烧结烟气根据排放特征分为三个部分：第一部分烟气对应第一部分风箱，这部分烟气NOx浓度高；第二部分烟气对应第二部分风箱，这部分烟气SO2浓度高；第三部分烟气对应第三部分风箱，这部分烟气温度高；将第三部分烟气经过第一旋风除尘器L除尘后循环至前部烟罩N内；将第一部分烟气经过第二旋风除尘器P除尘后循环至中部烟罩R内；第二部分烟气进入外排烟道D，依次经过静电除尘器E、脱硫装置F、脱硝装置G、外排风机H后由烟囱I排放；所述前部烟罩N对应部分第一部分风箱，中部烟罩R对应第二部分风箱。
所述烧结机A的中部设置第一烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机A第二部分烟气中NOx的浓度；所述烧结机A的后部设置第二烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机A第三部分烟气中SO2浓度。
所述前部烟罩N的长度为烧结机A长度的45～55％。
所述中部烟罩R的长度为烧结机A长度的35～45％。
所述第三部分烟气的循环率约为20％，烟气温度约300℃，通过第一环冷机烟气K调节，使O2浓度大于18％，SO2浓度小于200ppm，NOx浓度小于10ppm。
所述第一部分烟气的循环率约为30％，烟气温度低于100℃，通过第二环冷机烟气S调节，使O2浓度大于15％，SO2浓度小于50ppm，NOx浓度大于170ppm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明可以减少烧结烟气排放量，因此末端设备(静电除尘器、脱硫装置等)需要处理的烟气量降低，可节约末端设备的投资和运行成本。
(2)通过烧结机后部风箱的高温烟气循环至烧结机前端，利用烧结料层的自动蓄热作用将热量传递给烧结混合料，从而回收烧结烟气显热，降低烧结能耗。同时高温烟气中二噁英浓度较高，循环时通过烧结燃烧层时由于高温可被有效分解，减少二噁英排放量。
(3)通过将烧结高温烟气和高NOx烟气返回烧结机料层循环，从而减少烟气外排量并回收烟气显热，同时使SO2和NOx富集在未循环烟气中，烟气中SO2和NOx浓度的提高，有利于脱硫脱硝效率的提高，烟气处理量的减少可降低烧结烟气末端治理设备的投资运行费用。
附图说明
图1为烧结烟气温度、SO2、NOx沿烧结机排放的规律图；
图2为本发明的铁矿烧结节能减排的方法的工艺流程示意图。
图中：A—烧结机，B—布料器，C—点火器，D—外排烟道，E—静电除尘器，F—脱硝装置，G—脱硫装置，H—外排风机，I—烟囱，J—后部循环烟道，K—第一环冷机烟气，L—第一旋风除尘器，M—第一循环风机，N—前部烟罩，O—前部循环烟道，P—第二旋风除尘器，Q—第二循环风机，R—中部烟罩，S—第二环冷机烟气，01～27—风箱。图中箭头方向表示烟气流向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明，但并不以此为限。
图1为烧结烟气温度、SO2、NOx沿烧结机排放的规律图；图2为本发明的铁矿烧结节能减排的方法的工艺流程示意图。
如图1和图2所示，烧结机A外部设有布料器B和点火器C，烧结机A上设有前部烟罩N和中部烟罩R，烧结机A带有多个风箱。依据烧结烟气变化规律，将烧结机A的烟气分为三个部分，第一部分烟气对应第一部分风箱，这部分烟气温度低、NOx浓度高；第二部分烟气对应第二部分风箱，这部分烟气SO2浓度高；第三部分烟气对应第三部分风箱，这部分烟气温度高。其中，前部烟罩N对应部分第一部分风箱，其长度约为烧结机A长度的1/2；中部烟罩R对应第二部分风箱，其长度约为烧结机A长度的2/5。第二部分风箱与外排烟道D连通，外排烟道D下游依次设有静电除尘器E、脱硫装置F、脱硝装置G、外排风机H和烟囱I。
第三部分烟气，即烧结机A的第三部分风箱烟气，进入后部循环烟道J，与第一环冷机烟气K混合，使O2浓度高于18％，SO2浓度小于200ppm，NOx浓度小于10ppm；经第一旋风除尘器L和第一循环风机M后，引入前部烟罩N；前部烟罩N覆盖部分第一部分风箱，这样，烟气温度高的第三部分烟气循环至烧结机A的前部，有显著的节能效果。
第一部分烟气，即烧结机A的第一部分风箱烟气，进入前部循环烟道O，与第二环冷机烟气S混合，使O2浓度高于15％，SO2浓度小于50ppm，NOx浓度大于170ppm；经第二旋风除尘器P和第二循环风机Q后，引入中部烟罩R；中部烟罩R覆盖第二部分风箱，这样，NOx浓度高的第一部分烟气在经过烧结料层时部分NOx被分解，使SO2和NOx同时富集在第二部分烟气中。
然后，第二部分烟气进入外排烟道D，依次经过静电除尘器E、脱硫装置F、脱硝装置G、外排风机H后由烟囱I排放。
其中，所述的烧结机A的中部设置一个烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机A第二部分烟气中NOx的浓度；例如，设置第二部分的第一台风箱可根据操作要求进行切换，即选择进入前部循环烟道O或外排烟道D来调节NOx的浓度。
所述的烧结机A的后部设置一个烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机A第三部分烟气中SO2浓度；例如，设置第二部分的最后一台风箱可根据操作要求进行切换，即进入后部循环烟道J或外排烟道D。
实施例
以某210m2烧结机为例，对本发明铁矿烧结节能减排的方法的描述如下：
如图1所示，图1为该烧结机风箱烟气温度、SO2、NOx浓度的变化规律图，依据烧结烟气变化规律，将烟气分为三个部分，第一部分烟气对应1～15号风箱，这部分烟气温度低、NOx浓度高；第二部分烟气对应16～24号风箱，这部分烟气SO2浓度高；第三部分烟气对应25～27号风箱，这部分烟气温度高。
如图2所示，烧结机A上设有前部烟罩N和中部烟罩R，前部烟罩N覆盖4～15号风箱，中部烟罩R覆盖16～24号风箱。
第三部分烟气，即烧结机A的25、26、27号风箱烟气，进入后部循环烟道J，其循环率约为20％，烟气温度约300℃；与第一环冷机烟气K混合，使O2浓度高于18％，SO2浓度小于200ppm，NOx浓度小于10ppm；经第一旋风除尘器L和第一循环风机M后，引入前部烟罩N，前部烟罩N覆盖4～15号风箱，烟气温度高的第三部分烟气循环至烧结机A前部，有显著的节能效果。
第一部分烟气，即烧结机A的第一部分风箱烟气，进入前部循环烟道O，其循环率约为30％，烟气温度低于100℃；与第二环冷机烟气S混合，使O2浓度高于15％，SO2浓度小于50ppm，NOx浓度大于170ppm；经第二旋风除尘器P和第二循环风机Q后，引入中部烟罩R；中部烟罩R覆盖16～24号风箱，这样，NOx浓度高的第一部分烟气在经过烧结料层时部分NOx被分解，使SO2和NOx同时富集在第二部分烟气中，即烧结机A的16～24号风箱烟气。
然后，第二部分烟气进入外排烟道D，依次经过静电除尘器E、脱硫装置F、脱硝装置G、外排风机H后由烟囱I排放。
为应对烧结操作引起的烟气成分波动，16号风箱设置为可进行切换，即进入前部循环烟道O或外排烟道D，使前部循环烟道O中NOx浓度约200ppm，外排烟道D中SO2浓度在600ppm以上；24号风箱设置为可根据操作要求进行切换，即进入后部循环烟道J或外排烟道D。
本发明将烧结机A的第三部分烟气，即后部风箱中的高温高氧烟气返回到烧结机A前部的前部烟罩N内进行循环；将烧结机A的第一部分烟气，即前部风箱中的NOx浓度较高的烟气循环至烧结机后部的中部烟罩R内进行循环；同时引入烧结环冷机烟气来提高第一部分烟气和第三部分烟气的O2浓度，然后将烧结机A中部风箱的SO2浓度较高的烟气送至脱硫脱硝系统进行末端处理。与普通烧结相比，采用本发明的铁矿烧结节能减排的方法后，可减少烧结机A外排烟气量55％，生产1吨烧结矿回收热量10kgce/t，SO2和NOx浓度约升高至传统烧结的2倍，二噁英减排约50％。

Claims (5)

1.一种铁矿烧结节能减排的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：
将烧结机(A)的烧结烟气根据排放特征分为三个部分：第一部分烟气对应第一部分风箱，这部分烟气NOx浓度高；第二部分烟气对应第二部分风箱，这部分烟气SO2浓度高；第三部分烟气对应第三部分风箱，这部分烟气温度高；将第三部分烟气经过第一旋风除尘器(L)除尘后循环至前部烟罩(N)内；将第一部分烟气经过第二旋风除尘器(P)除尘后循环至中部烟罩(R)内；第二部分烟气进入外排烟道(D)，依次经过静电除尘器(E)、脱硫装置(F)、脱硝装置(G)、外排风机(H)后由烟囱(I)排放；所述前部烟罩(N)对应部分第一部分风箱，中部烟罩(R)对应第二部分风箱；
所述烧结机(A)的中部设置第一烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机(A)第二部分烟气中NOx的浓度；所述烧结机(A)的后部设置第二烟气流向可切换的风箱，以调节烧结机(A)第三部分烟气中SO2浓度。
2.根据权利要求1所述的铁矿烧结节能减排的方法，其特征在于：所述前部烟罩(N)的长度为烧结机(A)长度的45～55％。
3.根据权利要求1所述的铁矿烧结节能减排的方法，其特征在于：所述中部烟罩(R)的长度为烧结机(A)长度的35～45％。
4.根据权利要求1-3之一所述的铁矿烧结节能减排的方法，其特征在于：所述第三部分烟气的循环率约为20％，烟气温度约300℃，通过第一环冷机烟气(K)调节，使O2浓度大于18％，SO2浓度小于200ppm，NOx浓度小于10ppm。
5.根据权利要求1-3之一所述的铁矿烧结节能减排的方法，其特征在于：所述第一部分烟气的循环率约为30％，烟气温度低于100℃，通过第二环冷机烟气(S)调节，使O2浓度大于15％，SO2浓度小于50ppm，NOx浓度大于170ppm。
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