CN108236838B - 一种烟气聚集再净化系统及其工艺 - Google Patents

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Abstract

烧结机烟气聚集再净化系统，它包括：烧结机(1)，烧结机(1)的下方设有n＝18‑39个风箱(101)，从烧结机(1)的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱；作为脱硝烟道的第一烟气管道(L1)，烧结机下方的第1个至第(m‑4)个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道(L1)；和作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)，烧结机下方的第(m+4)个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道(L2)；其中：烧结机下方的第(m‑3)个风箱至第(m+3)个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道(L1)或第二烟气管道(L2)。本发明将高氮氧化物浓度的烧结烟气汇集后单独处理，大幅减少氮氧化物烟气处理量，降低系统投资和运行成本。

Description

一种烟气聚集再净化系统及其工艺
技术领域
本发明涉及一种烧结机烟气处理系统及工艺，特别涉及一种烧结机烟气聚集再净化系统及其工艺，属于钢铁行业环保治理领域。
背景技术
烧结废气排放占钢铁主工序的一半左右，具有烟气量大、污染物排放总量大等特点，烧结烟气的治理一直是钢铁行业环保治理的难题。“十二五”期间，国家对钢铁行业环保提出了更高的要求，《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》以及2015年1月1日出台的新环保法更是将氮氧化物脱除列入其中，并执行严格的限排标准。按标准要求，所有烧结机执行 NOx浓度300mg/m3的排放限值，部分地方标准更加严格，如上海市工业炉窑NOx排放限制为 200mg/m3。而且要求烧结烟道不再区分脱硫和非脱硫烟道，所有烧结烟气不管二氧化硫浓度是否达标均须无条件进行脱硫处理后再经烟囱外排。因此烧结烟气中二氧化硫、氮氧化物、二噁英等污染物减排是钢铁行业当前迫切需要解决的重点问题，各大钢铁企业也一直在探寻烧结烟气脱硫、脱硝、脱二噁英等污染物协同治理的高效解决途径。
发展至今，单独的烟气脱硫技术已臻于成熟，烧结领域行之有效的便有四、五种，脱硫效率达90％以上并非难事，所追求的目标只是大幅度降低投资和运行费用，提高运行可靠性和自动化水平，扩大副产物资源化途径。对NOx治理而言，国内外应用较多、技术相对成熟的烟气脱硝技术为选择性催化还原法(SCR)，脱硝率可达90％，但投资巨大，催化剂昂贵且耗用大量的氨气或尿素，运行成本偏高。对于同时含有二氧化硫和NOx的烧结烟气，已开发应用的联合脱硫脱硝技术也是烟气脱硫技术和烟气脱硝技术的组合工艺，存在固定投资大、运行费用高等问题，而且在协调组织各独立子系统以达到高效烟气净化方面也存在诸多问题。值得注意的是，2015年12月由中冶长天自主研发、提供工程设计及全套技术装备服务的活性炭烟气净化技术在宝钢湛江烧结厂成功应用，实现了多污染物的协同治理，二氧化硫脱除率达95％以上，单塔脱硝率在45％左右。该技术工艺复杂，NOx脱除过程及活性炭解析过程能耗大、系统投资和运行费用较高。
发明内容
鉴于烧结烟气处理量大的特点，本发明在充分掌握烧结机不同位置烟气排放特征的基础上，对现有双烟道的烧结机风箱烟气支管的走向进行优化设计，将高氮氧化物浓度的烧结烟气汇集后单独处理，大幅减少氮氧化物烟气处理量，降低系统投资和运行成本。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种烧结机烟气聚集再净化系统，该系统包括：
烧结机，烧结机的下方设有n个风箱，其中从烧结机的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；
作为脱硝烟道的第一烟气管道，其中烧结机下方的第1个至第(m-4)个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道；和
作为非脱硝烟道的第二烟气管道，其中烧结机下方的第(m+4)个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道；
其中：
烧结机下方的第(m-3)个风箱至第(m+3)个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道或第二烟气管道；
第一烟气管道连接至脱硝系统，在第一烟气管道上依次设置了(小规模的)静电除尘系统和风机；脱硝系统的烟气出口经由第三管道连接至脱硫系统的烟气进口；
第二烟气管道也连接至脱硫系统的烟气进口，在第二烟气管道上依次设置了多级电场除尘系统和风机；
脱硫系统的烟气出口连通至烟囱。
优选的是，n＝18-39，更优选21-36，更优选24-30，例如24、25或27。
上述第m个风箱作为脱硝烟道和非脱硝烟道的风箱分割点，即O点。通过对国内大部分的烧结厂的流程进行研究，发现烧结机各风箱烟气温度、NOx和粉尘排放规律，烟气NO浓度在点火之后便迅速上升至较高水平，随着烧结过程的进行，在200～300ppm之间波动，直至烟气温度陡升点(BRP点)所在风箱位置处烟气NO浓度开始急剧下降，即烧结过程中NOx主要生成区间集中于烧结机机头至BRP点处。一般，BRP点约处于机头至机尾的三分之二处，也就是说，可以将BRP点处的风箱预先作为风箱分割点，即O点。但是，考虑到烟气条件的波动，可以根据现场的检测条件，根据本发明所述的方法来确定风箱分割点，即O点。这里所述O点的风箱位置一般是在m-3至m+3的7个风箱的范围内变化。
优选，上述系统还包括：在第二烟气管道上在多级电场除尘系统的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪和烟气流量检测仪。优选的是，在第(m-3)个风箱至第n个风箱的烟气出口设置 NOx浓度(WNOx(i))检测仪和烟气流量(Q(i))检测仪。
优选，上述系统还包括：从第三烟气管道上分出的连接至烟囱的第四烟气管道，从第一烟气管道上在风机的下游所分出的连接至烟囱的第五烟气管道，和从第二烟气管道上在风机的下游所分出的连接至烟囱的第六烟气管道。其中L4、L5和L6作为旁通管道。
优选，在第一烟气管道的末段，在第二烟气管道的末段，在第三烟气管道上，在第四烟气管道上，在第五烟气管道上，和在第六烟气管道上设置阀门。
优选，上述系统还包括：控制系统，优选为远程智能控制系统；该控制系统控制切换阀的切换以及NOx浓度(WNOx(i))检测仪和烟气流量(Q(i))检测仪。
根据本发明，还提供一种烧结机烟气聚集再净化工艺或者使用以上所述系统的烟气聚集再净化工艺，该工艺包括以下步骤：
1)在烧结机的运行过程中，检测第i(m-3)个(即第m-3个)风箱至第in个(即第n个)风箱的烟气出口的NOx浓度(WNOx(i))和烟气流量(Q(i))并将测得的数值通过计算机系统进行迭代计算，当满足
Figure BDA0001193570110000031
时，得出最小的z值(一般来说，该z是在(m-3) 至(m+3)范围内)，即表示第iz个(即第z个)至第in个(即第n个)风箱的混合烟气中氮氧化物的浓度满足排放标准要求，第(m-3)个风箱至第(z-1)个风箱的烟气出口通过切换阀的切换而连通至第一烟气管道，第z个风箱至第(m+3)个风箱的烟气出口通过切换阀的切换而连通至第二烟气管道，并且第1个风箱至第(m-4)个风箱的烟气出口连通至第一烟气管道(L1)和第(m+4) 个风箱至第n个风箱的烟气出口连通至第二烟气管道；
其中：烧结机的下方总共设有n个风箱，其中从烧结机的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；优选的是，n＝18-39，更优选21-36，更优选24-30，例如24、25或27；和
其中：n表示烧结机的总风箱数，第i(m-3)个风箱表示第m-3个风箱，iz表示第z个风箱， in表示第n个风箱(即最后一个风箱)，WNOx(i)表示第i个风箱出口处氮氧化物的浓度，Q(i)表示第i个风箱出口处烟气的流量，WNOx(st)表示预先设定氮氧化物的浓度；
2)从第1个至第(z-1)个风箱排出的烟气通过第一烟气管道经由(小规模的)静电除尘系统和风机被输送至脱硝系统中，同时，从第z个风箱至第n个风箱排出的烟气通过第二烟气管道经由多级电场除尘系统和风机被输送至脱硫系统中或被输送至烟囱；而从脱硝系统中排出的烟气被输送至脱硫系统中进行脱硫或被输送至烟囱。
在上述工艺中，所述WNOx(st)为300mg/m3，优选为250mg/m3，更优选为200mg/m3。
根据本发明，还提供一种烧结机烟气聚集再净化工艺或者使用以上所述系统的烟气聚集再净化工艺，该工艺包括以下步骤：
1)初步设定烧结机的第m个风箱作为第一烟气管道和第二烟气管道的风箱分割点，即O 点；通过控制切换阀的操作将第(m-3)个风箱至第(m-1)个风箱的烟气出口与第1至第(m-4) 个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道，将第m个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4) 至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道；
2)检测氮氧化物浓度和调整切换阀：
2.1)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)高于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，即，将第m+1个风箱作为第一烟气管道和第二烟气管道的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀的操作将第(m-3)个风箱至第(m)个风箱的烟气出口与第1至第(m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道，将第(m+1)个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4)至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍高于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；或
2.2)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)远低于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，即，将第m-1个风箱作为第一烟气管道和第二烟气管道的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀的操作将第(m-3)个风箱至第(m-2)个风箱的烟气出口与第1至第(m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道，将第(m-1)个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4)至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍低于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；
其中WNOx(非脱硝烟道)表示作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度，WNOx(st)表示预先设定的氮氧化物的浓度；
3)第一烟气管道中聚集的烟气经由(小规模的)静电除尘系统和风机被输送至脱硝系统中，同时，第二烟气管道中聚集的烟气经由多级电场除尘系统和风机被输送至脱硫系统中或被输送至烟囱；而从脱硝系统中排出的烟气被输送至脱硫系统中进行脱硫或被输送至烟囱。
在本发明中，静电除尘系统起的作用是除去第一烟气管道(脱硝烟道)气流中的粉尘，只要能够除去粉尘，也可以用其他除尘器或除尘系统替代。也可以使用二级电场除尘系统。
多级电场除尘系统起的作用是除去第二烟气管道(非脱硝烟道)气流中的粉尘，只要能够除去粉尘，也可以用其他除尘器或除尘系统替代。例如可以使用电袋式复合除尘器、电旋风除尘器等替代，只要能够达到除尘效果即可。本发明中，一般采用三级电场除尘系统、四级电场除尘系统或五级电场除尘系统。
一般，在上述工艺中，所述WNOx(st)为300mg/m3，优选为250mg/m3，更优选为200mg/m3。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益技术效果：
1)根据烧结机烟气排放特征规律，将常规的烧结机风箱一分为二，对NO浓度、粉尘含量不同的烟气进行针对性处理，减少约40％的烟气脱硝处理量，大幅降低烟气脱硝系统、粉尘处理系统的固定投资和运行成本。
2)在BRP点附近风箱设有切换阀，既可根据现场对NOx浓度的排放要求灵活调整脱硝烟道和非脱硝烟道的风箱分割点位置，又可适应实际生产的波动。
附图说明
图1为现有技术中烧结机各风箱的温度、粉尘分布图；
图2为本发明一种新型烟气聚集再净化系统的装置结构图；
图3为本发明一种新型烟气聚集再净化系统的控制系统示意图；
图4为本发明一种新型烟气聚集再净化工艺流程图；
图5为本发明一种新型烟气聚集再净化另一种工艺流程图。
附图标记：1：烧结机；101：风箱；2：脱硝系统；3：脱硫系统；4：烟囱；5：静电除尘系统；6：脱硝管道风机；7：多级电场除尘系统；8：非脱硝管道风机；9：切换阀；10：氮氧化物浓度检测仪；11：烟气流量检测仪；12：阀门；13：控制系统；L1：第一烟气管道(脱硝烟道)；L2：第二烟气管道(非脱硝烟道)；L3：第三烟气管道；L4：第四烟气管道；L5：第五烟气管道(脱硝旁通管道)；L6：第六烟气管道(非脱硝旁通管道)。
具体实施方式
根据本发明，提供一种烧结机烟气聚集再净化系统，该系统包括：
烧结机1，烧结机1的下方设有n个风箱101，其中从烧结机1的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3) 的数值通过四舍五入所获得的整数；
作为脱硝烟道的第一烟气管道L1，其中烧结机下方的第1个至第(m-4)个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道L1；和
作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2，其中烧结机下方的第(m+4)个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道L2；
其中：
烧结机下方的第(m-3)个风箱至第(m+3)个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道L1或第二烟气管道L2；
第一烟气管道L1连接至脱硝系统2，在第一烟气管道L1上依次设置了(小规模的)静电除尘系统5和风机6；脱硝系统2的烟气出口经由第三管道L3连接至脱硫系统3的烟气进口；
第二烟气管道L2也连接至脱硫系统3的烟气进口，在第二烟气管道L2上依次设置了多级电场除尘系统7和风机8；
脱硫系统3的烟气出口连通至烟囱4。
优选的是，n＝18-39，更优选21-36，更优选24-30，例如24、25或27。
上述第m个风箱作为脱硝烟道L1和非脱硝烟道L2的风箱分割点，即O点。通过对国内大部分的烧结厂的流程进行研究，发现烧结机各风箱烟气温度、NOx和粉尘排放规律，烟气 NO浓度在点火之后便迅速上升至较高水平，随着烧结过程的进行，在200～300ppm之间波动，直至烟气温度陡升点(BRP点)所在风箱位置处烟气NO浓度开始急剧下降，即烧结过程中NOx主要生成区间集中于烧结机机头至BRP点处。一般，BRP点约处于机头至机尾的三分之二处，也就是说，可以将BRP点处的风箱预先作为风箱分割点，即O点。但是，考虑到烟气条件的波动，可以根据现场的检测条件，根据本发明所述的方法来确定风箱分割点，即O点。这里所述O点的风箱位置一般是在m-3至m+3的7个风箱的范围内变化。
优选，上述系统还包括：在第二烟气管道L2上在多级电场除尘系统7的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪10和烟气流量检测仪11。优选的是，在第(m-3)个风箱至第n个风箱的烟气出口设置NOx浓度(WNOx(i))检测仪(10)和烟气流量(Q(i))检测仪11。
优选，上述系统还包括：从第三烟气管道L3上分出的连接至烟囱4的第四烟气管道L4，从第一烟气管道L1上在风机6的下游所分出的连接至烟囱4的第五烟气管道L5，和从第二烟气管道L2上在风机8的下游所分出的连接至烟囱4的第六烟气管道L6。其中L4、L5和 L6作为旁通管道。
优选，在第一烟气管道L1的末段，在第二烟气管道L2的末段，在第三烟气管道L3上，在第四烟气管道L4上，在第五烟气管道L5上，和在第六烟气管道L6上设置阀门12。
优选，上述系统还包括：控制系统，优选为远程智能控制系统；该控制系统控制切换阀 9的切换以及NOx浓度(WNOx(i))检测仪10和烟气流量(Q(i))检测仪11。
根据本发明，还提供一种烧结机烟气聚集再净化工艺或者使用以上所述系统的烟气聚集再净化工艺，该工艺包括以下步骤：
1)在烧结机(1)的运行过程中，检测第i(m-3)个(即第m-3个)风箱至第in个(即第n个)风箱的烟气出口的NOx浓度(WNOx(i))和烟气流量(Q(i))并将测得的数值通过计算机系统进行迭代计算，当满足
Figure BDA0001193570110000071
时，得出最小的z值，且该z是在(m-3) 至(m+3)范围内，即表示第iz个(即第z个)至第in个(即第n个)风箱的混合烟气中氮氧化物的浓度满足排放标准要求，第(m-3)个风箱至第(z-1)个风箱的烟气出口通过切换阀9的切换而连通至第一烟气管道L1，第z个风箱至第(m+3)个风箱的烟气出口通过切换阀9的切换而连通至第二烟气管道L2，并且第1个风箱至第(m-4)个风箱的烟气出口连通至第一烟气管道L1 和第(m+4)个风箱至第n个风箱的烟气出口连通至第二烟气管道L2；
其中：烧结机1的下方总共设有n个风箱101，其中从烧结机1的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；优选的是，n＝18-39，更优选21-36，更优选24-30，例如24、25或27；和
其中：n表示烧结机的总风箱数，第i(m-3)个风箱表示第m-3个风箱，iz表示第z个风箱， in表示第n个风箱(即最后一个风箱)，WNOx(i)表示第i个风箱出口处氮氧化物的浓度，Q(i)表示第i个风箱出口处烟气的流量，WNOx(st)表示预先设定氮氧化物的浓度；
2)从第1个至第(z-1)个风箱排出的烟气通过第一烟气管道L1经由(小规模的)静电除尘系统5和风机6被输送至脱硝系统2中，同时，从第z个风箱至第n个风箱排出的烟气通过第二烟气管道L2经由多级电场除尘系统7和风机8被输送至脱硫系统3中或被输送至烟囱4；而从脱硝系统2中排出的烟气被输送至脱硫系统3中进行脱硫或被输送至烟囱4。
在上述工艺中，所述WNOx(st)为300mg/m3，优选为250mg/m3，更优选为200mg/m3。
根据本发明，还提供一种烧结机烟气聚集再净化工艺或者使用以上所述系统的烟气聚集再净化工艺，该工艺包括以下步骤：
1)初步设定烧结机1的第m个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀9的操作将第(m-3)个风箱至第(m-1)个风箱的烟气出口与第 1至第(m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道L1，将第m个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4)至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道L2；
2)检测氮氧化物浓度和调整切换阀：
2.1)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)高于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，即，将第m+1个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀9的操作将第(m-3)个风箱至第(m)个风箱的烟气出口与第1至第(m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道L1，将第(m+1)个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4)至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道L2，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道 L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍高于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；或
2.2)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)远低于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，即，将第m-1个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀9的操作将第(m-3)个风箱至第(m-2)个风箱的烟气出口与第1至第(m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道L1，将第(m-1)个至第(m+3)个风箱的烟气出口与第(m+4)至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道L2，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道 L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍低于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；
其中WNOx(非脱硝烟道)表示作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度，WNOx(st)表示预先设定的氮氧化物的浓度；
3)第一烟气管道L1中聚集的烟气经由(小规模的)静电除尘系统5和风机6被输送至脱硝系统2中，同时，第二烟气管道L2中聚集的烟气经由多级电场除尘系统7和风机8被输送至脱硫系统3中或被输送至烟囱4；而从脱硝系统2中排出的烟气被输送至脱硫系统3中进行脱硫或被输送至烟囱4。
一般，在上述工艺中，所述WNOx(st)为300mg/m3，优选为250mg/m3，更优选为200mg/m3。
本发明的发明人经过实验室基础研究及现场测试表明，烧结机污染物排放呈一定规律，图1为国内某烧结厂360m2烧结机各风箱烟气温度、NOx和粉尘排放规律，烟气NO浓度在点火之后便迅速上升至较高水平，随着烧结过程的进行，在200～300ppm之间波动，直至烟气温度陡升点(BRP点)所在风箱位置处烟气NO浓度开始急剧下降，即烧结过程中NOx主要生成区间集中于烧结机机头至BRP点处。由图1可知，BRP点约处于机头至机尾的三分之二处。由于BRP点至机尾部分的烧结料层过湿带基本消失，烧结过程趋于结束，料层透气性良好，料面有效进风量相比BRP点以前大很多，导致BRP点以后NO浓度极低的风箱烟气量超过了整个烧结烟气总量的三分之一，约占40％。此外，烧结烟气内粉尘受烧结料层过湿带的影响，排放浓度趋势基本与烟气温度规律一致，大部分粉尘集中于BRP点以后烧结烟气中，且该部分粉尘具有碱金属含量高、超细粒粉尘含量大等特点。
基于以上对烧结机风氧烟气排放特征的研究，本发明对现有双烟道的烧结机风箱烟气支管的走向进行优化设计，如图2所示。将高浓度NOx区间a范围内的机头至O点段高浓度 NOx风箱烟气由抽风机6做功汇集于第一烟气管道L1，称之为脱硝烟道；将低浓度NOx区间b范围内的O点至机尾段低浓度NO风氧烟气由抽风机8做功汇集于第二烟气管道L2，称之为非脱硝烟道。O点在波动区间c范围内，其大体位置可参考BRP点来确定，BRP点可由生产现场实时数据确定。非脱硝烟道L2的烟气由于NOx浓度低于国家排放标准只需进入脱硫系统3处理即可，而脱硝烟道L1的烟气需先进入脱硝系统2处理后再与非脱硝烟道L2烟气一并进入脱硫系统3中进行脱硫处理或单独脱硫处理。与此同时，由于脱硝烟道L1的烟气的粉尘含量低，在脱硝脱硫之前只需小规模静电除尘系统5或多管除尘即可，而非脱硝烟道 L2内粉尘由于碱金属含量高、超细粒含量大，在脱硫前需采用多级电场除尘系统7或电袋复合除尘系统进行着重处理。
与现有设计方式相比，本发明的优点在于：对NO浓度、粉尘含量不同的烟气进行针对性处理，减少约40％的烟气脱硝处理量，大幅降低烟气脱硝系统、粉尘处理系统的固定投资和运行成本。同时，在BRP点附近风箱设有切换阀9，既可根据现场对NOx浓度的排放要求灵活调整脱硝烟道L1和非脱硝烟道L2的风箱分割点位置，即O点，又可适应实际生产的波动。
根据操作中，根据烧结机烟气排放特征规律，将常规的烧结机风箱一分为二，前半部分风箱烟气聚集于脱硝烟道L1，后半部分风箱烟气聚集于非脱硝烟道L2，对NOx和粉尘含量不同的风箱烟气进行针对性的聚集和净化处理。经多个现场数据测试及多次统计计算，在保证非脱硝烟道L2烟气内NOx浓度满足排放标准WNOx(st)(国家标准<300mg/m3，特殊区域标准<200mg/m3)的前提下，脱硝烟道L1和非脱硝烟道L2的风箱分割点即O点所在的风箱位置往往介于BRP点所在风箱位置(iBRP)的前二和后二共五个风箱之间。通过设置于烧结机各风箱支管上的温度检测仪，可根据生产现场的实时数据确定BRP点的具体风箱位置(iBRP)。如图2所示，在BRP点所在风箱(即第m个风箱)的前段三个风箱和后端三个风箱上均设置切换阀9，这七个风箱(iBRP-3、iBRP-2、iBRP-1、iBRP、iBRP+1、iBRP+2、iBRP+3)烟气既可选择性进入非脱硝烟道L2又可根据需要切换至脱硝烟道L1。O点的具体位置有自适应智能控制和终端反馈控制两种定位方法。
在终端反馈控制法中，依赖于终端的外排烟气NOx浓度是否达标作为反馈信号来定位O 点的位置并调整风箱切换阀13的方向，相比适应智能控制方法，虽具有一定的滞后性，但只需在非脱硝烟道L2上配备一台NOx浓度检测仪11即可，成本大幅减小。
按以上方法对烧结烟气进行针对性聚集后，脱硝烟道L1烟气经小规模静电除尘系统5 或多管除尘器除尘后进入脱硝系统2，而后进入脱硫系统3，净化处理后由烟囱4外排。非脱硝烟道L2烟气则经多级电场除尘系统7或电袋复合除尘系统除尘后再进入脱硫系统3，净化处理后由烟囱4外排。此外，在各烟道上还附加了烟气旁路，并设置有阀门12，作为脱硫系统3和脱硝系统2的故障应急预案。
c区域是在m-3至m+3范围内。属于波动区域。
实施例1
烧结机1，烧结机1的下方设有n＝24个风箱(101)，其中从烧结机(1)的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m＝16个风箱，；
作为脱硝烟道的第一烟气管道L1，其中烧结机下方的第1个至第12(即m-4)个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道L1；和
作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2，其中烧结机下方的第20(即m+4)个至第n＝24个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道L2；
其中：
烧结机下方的第13(即m-3)个风箱至第19(即m+3)个风箱的烟气出口通过各自的切换阀9 的切换而分别连通至第一烟气管道L1或第二烟气管道L2；
第一烟气管道L1连接至脱硝系统2，在第一烟气管道L1上依次设置了(小规模的)静电除尘系统5和风机6；脱硝系统2的烟气出口经由第三管道L3连接至脱硫系统3的烟气进口；
第二烟气管道L2也连接至脱硫系统3的烟气进口，在第二烟气管道L2上依次设置了多级电场除尘系统7和风机8；
脱硫系统3的烟气出口连通至烟囱4。
在第二烟气管道L2上在多级电场除尘系统7的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪10和烟气流量检测仪11。此外，在第13(即m-3)个风箱至第n＝24个风箱的烟气出口设置NOx浓度(WNOx(i))检测仪10和烟气流量(Q(i))检测仪11。
从第三烟气管道L3上分出的第四烟气管道L4连接至烟囱4，从第一烟气管道L1上在风机6的下游所分出的第五烟气管道L5连接至烟囱4，和从第二烟气管道L2上在风机8的下游所分出的第六烟气管道L6连接至烟囱4。这里L4、L5和L6作为旁通管道。
在第一烟气管道L1的末段，在第二烟气管道L2的末段，在第三烟气管道L3上，在第四烟气管道L4上，在第五烟气管道L5上，和在第六烟气管道L6上设置阀门12。
该系统还包括远程智能控制系统。该控制系统控制切换阀9的切换以及NOx浓度(WNOx(i))检测仪10和烟气流量(Q(i))检测仪11。
实施例2
烧结机1，烧结机1的下方设有n＝32个风箱101，其中从烧结机1的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m＝22(通过32乘以(2/3)并且四舍五入后的数值)个风箱，；
作为脱硝烟道的第一烟气管道L1，其中烧结机下方的第1个至第18(即m-4)个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道L1；和
作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2，其中烧结机下方的第26(即m+4)个至第n＝32个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道L2；
其中：
烧结机下方的第19(即m-3)个风箱至第25(即m+3)个风箱的烟气出口通过各自的切换阀9 的切换而分别连通至第一烟气管道L1或第二烟气管道L2；
第一烟气管道L1连接至脱硝系统2，在第一烟气管道L1上依次设置了(小规模的)静电除尘系统5和风机6；脱硝系统2的烟气出口经由第三管道L3连接至脱硫系统3的烟气进口；
第二烟气管道L2也连接至脱硫系统3的烟气进口，在第二烟气管道L2上依次设置了多级电场除尘系统7和风机8；
脱硫系统3的烟气出口连通至烟囱4。
在第二烟气管道L2上在多级电场除尘系统7的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪10和烟气流量检测仪11。此外，在第19(即m-3)个风箱至第n＝32个风箱的烟气出口设置NOx浓度(WNOx(i))检测仪10和烟气流量(Q(i))检测仪11。
从第三烟气管道L3上分出的第四烟气管道L4连接至烟囱4，从第一烟气管道L1上在风机6的下游所分出的第五烟气管道L5连接至烟囱4，和从第二烟气管道L2上在风机8的下游所分出的第六烟气管道L6连接至烟囱4。这里L4、L5和L6作为旁通管道。
在第一烟气管道L1的末段，在第二烟气管道L2的末段，在第三烟气管道L3上，在第四烟气管道L4上，在第五烟气管道L5上，和在第六烟气管道L6上设置阀门12。
该系统还包括远程智能控制系统。该控制系统控制切换阀9的切换以及NOx浓度(WNOx(i))检测仪10和烟气流量(Q(i))检测仪11。
实施例3(应用实施例)
使用实施例1中所述的净化系统，n＝24，m＝16。WNOx(st)为300mg/m3。
一种烧结机烟气聚集再净化工艺包括以下步骤：
1)在烧结机(1)的运行过程中，检测第i(m-3)个(即第m-3个)风箱至第in个(即第n个)风箱的烟气出口的NOx浓度(WNOx(i))和烟气流量(Q(i))并将测得的数值通过计算机系统进行迭代计算(i取值从m-3开始，每次增加1)，当满足
Figure BDA0001193570110000121
时，得出最小的z值为17，即z＝17，该z是在(m-3)至(m+3)范围内，即表示第iz个(即第17个)至第in个(即第24个)风箱的混合烟气中氮氧化物的浓度满足排放标准要求，第13(即m-3)个风箱至第 16(即z-1)个风箱的烟气出口通过切换阀(9)的切换而连通至第一烟气管道L1，第17(即z)个风箱至第19(即m+3)个风箱的烟气出口通过切换阀9的切换而连通至第二烟气管道L2，并且第1个风箱至第12(即m-4)个风箱的烟气出口连通至第一烟气管道L1和第20(即m+4)个风箱至第n＝24个风箱的烟气出口连通至第二烟气管道L2；
WNOx(i)表示第i个风箱出口处氮氧化物的浓度，Q(i)表示第i个风箱出口处烟气的流量， WNOx(st)表示预先设定氮氧化物的浓度300mg/m3；
2)从第1个至第16(即z-1)个风箱排出的烟气通过第一烟气管道L1经由小规模的静电除尘系统5和风机6被输送至脱硝系统2中，同时，从第17(即z)个风箱至第n＝24个风箱排出的烟气通过第二烟气管道L2经由多级电场除尘系统7和风机8被输送至脱硫系统3中或被输送至烟囱4；而从脱硝系统2中排出的烟气被输送至脱硫系统3中进行脱硫或被输送至烟囱4。
实施例4(应用实施例)
使用实施例2中所述的净化系统，n＝32，m＝22。WNOx(st)为300mg/m3。
一种烧结机烟气聚集再净化工艺包括以下步骤：
1)初步设定烧结机1的第m＝22个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀9的操作将第19(即m-3)个风箱至第21(即m-1)个风箱的烟气出口与第1至第18(即m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道L1，将第m＝22个至第25(即m+3)个风箱的烟气出口与第26(即m+4)至第n＝32个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道L2；
2)检测氮氧化物浓度和调整切换阀：
检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，发现WNOx(非脱硝烟道)高于WNOx(st)，然后将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，即，将第23(即m+1)个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀9的操作将第19(即m-3)个风箱至第22(即m)个风箱的烟气出口与第1至第18(即m-4)个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道L1，将第23(即m+1)个至第25(即m+3) 个风箱的烟气出口与第26(即m+4)至第n＝32个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道 L2，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，发现WNOx(非脱硝烟道)仍然稍高于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，检测发现WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)，此时，第24(即m+2)个风箱作为第一烟气管道L1和第二烟气管道L2的风箱分割点；
其中WNOx(非脱硝烟道)表示作为非脱硝烟道的第二烟气管道L2中的氮氧化物浓度，WNOx(st)表示预先设定的氮氧化物的浓度；
3)第一烟气管道L1中聚集的烟气经由(小规模的)静电除尘系统5和风机6被输送至脱硝系统2中，同时，第二烟气管道L2中聚集的烟气经由多级电场除尘系统7和风机8被输送至脱硫系统3中；而从脱硝系统2中排出的烟气被输送至脱硫系统3中进行脱硫。

Claims (16)

1.一种烟气聚集再净化工艺，烧结机烟气聚集再净化系统包括：烧结机(1)，烧结机(1)的下方设有n个风箱(101)，其中从烧结机(1)的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；作为脱硝烟道的第一烟气管道(L1)，其中烧结机下方的第1个至第m-4个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道(L1)；作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)，其中烧结机下方的第m+4个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道(L2)；其中：烧结机下方的第m-3个风箱至第m+3个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道(L1)或第二烟气管道(L2)；第一烟气管道(L1)连接至脱硝系统(2)，在第一烟气管道(L1)上依次设置了静电除尘系统(5)和风机(6)；脱硝系统(2)的烟气出口经由第三管道(L3)连接至脱硫系统(3)的烟气进口；第二烟气管道(L2)也连接至脱硫系统(3)的烟气进口，在第二烟气管道(L2)上依次设置了多级电场除尘系统(7)和风机(8)；脱硫系统(3)的烟气出口连通至烟囱(4)；该系统在第m-3个风箱至第n个风箱的烟气出口设置NOx浓度检测仪(10)和烟气流量检测仪(11)；该工艺包括以下步骤：
1)在烧结机(1)的运行过程中，检测第i(m-3)个风箱至第in个风箱的烟气出口的NOx浓度和烟气流量并将测得的数值通过计算机系统进行迭代计算，当满足
Figure FDA0002422306700000011
时，得出最小的z值，即表示第iz个至第in个风箱的混合烟气中氮氧化物的浓度满足排放标准要求，第m-3个风箱至第z-1个风箱的烟气出口通过切换阀(9)的切换而连通至第一烟气管道(L1)，第z个风箱至第m+3个风箱的烟气出口通过切换阀(9)的切换而连通至第二烟气管道(L2)，并且第1个风箱至第m-4个风箱的烟气出口连通至第一烟气管道(L1)和第m+4个风箱至第n个风箱的烟气出口连通至第二烟气管道(L2)；
其中：n表示烧结机的总风箱数，n取值为18-39；第i(m-3)个风箱表示第m-3个风箱，iz表示第z个风箱，in表示第n个风箱，WNOx(i)表示第i个风箱出口处氮氧化物的浓度，Q(i)表示第i个风箱出口处烟气的流量，WNOx(st)表示预先设定氮氧化物的浓度；
2)从第1个至第z-1个风箱排出的烟气通过第一烟气管道(L1)经由静电除尘系统(5)和风机(6)被输送至脱硝系统(2)中，同时，从第z个风箱至第n个风箱排出的烟气通过第二烟气管道(L2)经由多级电场除尘系统(7)和风机(8)被输送至脱硫系统(3)中或被输送至烟囱(4)；而从脱硝系统(2)中排出的烟气被输送至脱硫系统(3)中进行脱硫或被输送至烟囱(4)。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述n取值为21-36。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述n取值为24-30。
4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：所述n取值为24、25或27。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为300mg/m3。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为250mg/m3。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为200mg/m3。
8.一种烟气聚集再净化工艺，烧结机烟气聚集再净化系统包括：烧结机(1)，烧结机(1)的下方设有n个风箱(101)，其中从烧结机(1)的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；作为脱硝烟道的第一烟气管道(L1)，其中烧结机下方的第1个至第m-4个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道(L1)；作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)，其中烧结机下方的第m+4个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道(L2)；其中：烧结机下方的第m-3个风箱至第m+3个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道(L1)或第二烟气管道(L2)；第一烟气管道(L1)连接至脱硝系统(2)，在第一烟气管道(L1)上依次设置了静电除尘系统(5)和风机(6)；脱硝系统(2)的烟气出口经由第三管道(L3)连接至脱硫系统(3)的烟气进口；第二烟气管道(L2)也连接至脱硫系统(3)的烟气进口，在第二烟气管道(L2)上依次设置了多级电场除尘系统(7)和风机(8)；脱硫系统(3)的烟气出口连通至烟囱(4)；在第二烟气管道(L2)上在多级电场除尘系统(7)的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪(10)和烟气流量检测仪(11)；该工艺包括以下步骤：
1)初步设定烧结机(1)的第m个风箱作为第一烟气管道(L1)和第二烟气管道(L2)的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀(9)的操作将第m-3个风箱至第m-1个风箱的烟气出口与第1至第m-4个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道(L1)，将第m个至第m+3个风箱的烟气出口与第m+4至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道(L2)；
2)检测氮氧化物浓度和调整切换阀：
2.1)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)高于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，即，将第m+1个风箱作为第一烟气管道(L1)和第二烟气管道(L2)的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀(9)的操作将第m-3个风箱至第m个风箱的烟气出口与第1至第m-4个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道(L1)，将第m+1个至第m+3个风箱的烟气出口与第m+4至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道(L2)，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍高于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向后移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；或
2.2)检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)远低于WNOx(st)时，将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，即，将第m-1个风箱作为第一烟气管道(L1)和第二烟气管道(L2)的风箱分割点，即O点；通过控制切换阀(9)的操作将第m-3个风箱至第m-2个风箱的烟气出口与第1至第m-4个风箱的烟气出口一起都连通至脱硝管道(L1)，将第m-1个至第m+3个风箱的烟气出口与第m+4至第n个风箱的烟气出口一起都连通至第二烟气管道(L2)，再次检测作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)中的氮氧化物浓度WNOx(非脱硝烟道)，当WNOx(非脱硝烟道)仍低于WNOx(st)时，继续将预设的O点位置向烧结机机尾方向前移一个风箱位置，直至WNOx(非脱硝烟道)接近并低于WNOx(st)为止；
其中WNOx(非脱硝烟道)表示作为非脱硝烟道的第二烟气管道中的氮氧化物浓度，WNOx(st)表示预先设定的氮氧化物的浓度；
3)第一烟气管道(L1)中聚集的烟气经由静电除尘系统(5)和风机(6)被输送至脱硝系统(2)中，同时，第二烟气管道(L2)中聚集的烟气经由多级电场除尘系统(7)和风机(8)被输送至脱硫系统(3)中或被输送至烟囱(4)；而从脱硝系统(2)中排出的烟气被输送至脱硫系统(3)中进行脱硫或被输送至烟囱(4)。
9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为300mg/m3。
10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为250mg/m3。
11.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述WNOx(st)为200mg/m3。
12.一种用于权利要求1-11中任一项所述工艺的烧结机烟气聚集再净化系统，该系统包括：
烧结机(1)，烧结机(1)的下方设有n个风箱(101)，其中从烧结机(1)的机头风箱到机尾风箱的三分之二处是第m个风箱，因此，m＝n×(2/3)的数值，并且当该数值是非整数时，m＝n×(2/3)的数值通过四舍五入所获得的整数；
作为脱硝烟道的第一烟气管道(L1)，其中烧结机下方的第1个至第m-4个风箱的烟气出口都连通至第一烟气管道(L1)；和
作为非脱硝烟道的第二烟气管道(L2)，其中烧结机下方的第m+4个至第n个风箱的烟气出口都连通至第二烟气管道(L2)；
其中：
烧结机下方的第m-3个风箱至第m+3个风箱的烟气出口通过各自的切换阀(9)的切换而分别连通至第一烟气管道(L1)或第二烟气管道(L2)；
第一烟气管道(L1)连接至脱硝系统(2)，在第一烟气管道(L1)上依次设置了静电除尘系统(5)和风机(6)；脱硝系统(2)的烟气出口经由第三管道(L3)连接至脱硫系统(3)的烟气进口；
第二烟气管道(L2)也连接至脱硫系统(3)的烟气进口，在第二烟气管道(L2)上依次设置了多级电场除尘系统(7)和风机(8)；
脱硫系统(3)的烟气出口连通至烟囱(4)；
该系统包括：在第二烟气管道(L2)上在多级电场除尘系统(7)的上游所设置的氮氧化物浓度检测仪(10)和烟气流量检测仪(11)；或者，该系统在第m-3个风箱至第n个风箱的烟气出口设置NOx浓度检测仪(10)和烟气流量检测仪(11)。
13.根据权利要求12所述的烧结机烟气聚集再净化系统，其特征在于：该系统包括：从第三烟气管道(L3)上分出的连接至烟囱(4)的第四烟气管道(L4)，从第一烟气管道(L1)上在风机(6)的下游所分出的连接至烟囱(4)的第五烟气管道(L5)，和从第二烟气管道(L2)上在风机(8)的下游所分出的连接至烟囱(4)的第六烟气管道(L6)。
14.根据权利要求13所述的烧结机烟气聚集再净化系统，其特征在于：其中在第一烟气管道(L1)的末段，在第二烟气管道(L2)的末段，在第三烟气管道(L3)上，在第四烟气管道(L4)上，在第五烟气管道(L5)上，和在第六烟气管道(L6)上都设置阀门(12)。
15.根据权利要求12-14中任何一项所述的烧结机烟气聚集再净化系统，其特征在于：该系统包括：控制系统(13)；该控制系统(13)控制切换阀(9)的切换以及NOx浓度检测仪(10)和烟气流量检测仪(11)。
16.根据权利要求15所述的烧结机烟气聚集再净化系统，其特征在于：所述控制系统(13)，为远程智能控制系统。
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