CN110894573B - 一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺及系统 - Google Patents

Abstract

一种链篦机‑回转窑系统氧化球团生产工艺，该工艺包括以下步骤：1)生球团经过链篦机进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机的物料输送至回转窑进行焙烧，再输送至环冷机进行冷却，获得球团矿；2)环冷一段排出的热风输送至回转窑，回转窑排出的热风被输送至预热二段，预热二段排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段；3)环冷二段排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段；4)环冷三段排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段。本发明方案通过向预热一段中鼓入热风，使得预热一段内的气压大于预热二段的气压，从而使得无需对预热一段的气体进行脱硝；同时在预热一段内形成稳定热风区，保证了上下层球团的预热效果。

Description

一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺及系统

技术领域

本发明涉及一种预热工艺，具体涉及一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，属于球团技术领域；本发明涉及一种链篦机-回转窑系统。

背景技术

球团矿是我国高炉炼铁生成的主要含铁炉料，2015年我国球团矿产量为12800万吨。相比烧结矿，由于球团生产过程能耗低、环境相对友好，且产品具有强度好、品位高、冶金性能好的优点，应用到高炉冶炼中可起到增产节焦、改善炼铁技术经济指标、降低生铁成本、提高经济效益的作用，因此球团矿在我国最近几年得到大力发展。

我国球团生产以链篦机-回转窑-环冷机工艺为主，其产量占球团总产量的60％以上。近年来，随着铁矿原料和燃料的日趋复杂，赤铁矿比例的提高(导致焙烧温度升高)、低品质燃料的规模利用、气基回转窑含氮焦炉煤气的应用等，使得不少企业球团生产过程NOx排放浓度呈上升趋势；加之我国环保要求的日益严苛，NOx排放被纳入排放的考核体系，从2012年起，球团生产NOx(以NO₂计)排放限值300mg/m³，2017年6月国家环保部发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的修订公告，将NOx(以NO₂计)排放限值从300mg/m³下调至100mg/m³，烧结和球团焙烧烟气基准含氧量为16％。使得部分企业需要增设脱硝设施才能满足国家的排放标准。

虽然球团企业在环保方面做了大量的工作，除尘和脱硫得到了有效控制，能够满足排放要求，但是目前NOx因脱除成本高、工艺复杂，在钢铁形式低迷的环境下，这给球团产业带来了新的挑战，部分企业因NOx超标不得不大量减产，甚至面临关停。从目前大多数的球团生产情况来看，为了达到新的排放要求，都是在脱硫之后增设末端脱硝装置，造成投资成本和运行费用的大幅增加。此外，链篦机-回转窑-环冷机球团工艺热风系统中热风的循环利用，对球团的产、质量以及对节能减排都起到十分重要的作用，在现有的热风系统下，两段预热皆采用抽风预热，不仅造成了预热二段烟气串入预热一段造成预热一段NOx的超标，还因预热不均造成上下层球团强度、氧化程度差异大影响其产品质量。如果能从风流系统出发，让上下层球团的预热趋于均匀并且集中在预热二段之后对NOx进行处理，可以在减少脱硝烟气处理量的同时提升预热球团的质量，从而能够降低脱硝成本的同时，提升球团质量，对链篦机-回转窑氧化球团生产意义重大，有利于进一步提高球团生产的生命力和竞争力。

现有的链篦机-回转窑氧化球团生产工艺如图1所示，链篦机分成鼓风干燥段(UDD)、抽风干燥段(DDD)、预热一段(TPH)和预热二段(PH)，环冷机分成环冷一段(C1)、环冷二段(C2)和环冷三段(C3)。其中，环冷一段(C1)的风直接进入回转窑(Kiln)中焙烧球团矿，经预热二段(PH)加热预热球后鼓入到抽风干燥段(DDD)对生球进行抽风干燥，再经抽风干燥段(DDD)向外排放(排放之前经过烟气净化处理)；环冷二段(C2)的风进入预热一段(TPH)加热预热球后向外排放；环冷三段(C3)的风进入鼓风干燥段(UDD)对生球进行鼓风干燥，从而实现链篦机-回转窑-环冷机风流系统的高效利用。

为了满足链篦机-回转窑氧化球团生产过程NOx排放和球团提质要求，响应国家的节能减排号召，必须从热风系统出发，发明出更加先进的风流系统，同时利用系统自身的特点，实现提质和优化NOx净化工艺，降低脱硝成本，提高球团生产的生命力和竞争力。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于向预热一段中鼓入第二类热风，使得预热一段内的气压大于预热二段的气压，从而使得预热二段内的气体无法通过预热二段与预热一段之间的间隙或孔进入到预热一段中，从而降低预热一段内NO的浓度；同时由于预热一段内为的气压为正压，上下层球团的加热速度一致，保证了上下层球团的预热效果。提高了经济效益，降低污染，提高产品质量。本发明提供一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，该工艺包括以下步骤：1)生球团经过链篦机进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机的物料输送至回转窑进行焙烧，再输送至环冷机进行冷却，获得球团矿；2)环冷一段排出的热风输送至回转窑，回转窑排出的热风被输送至预热二段，预热二段排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段；3)环冷二段排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段；4)环冷三段排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺：

一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，该链篦机-回转窑系统包括链篦机、回转窑、环冷机，其中：根据物料走向，链篦机依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段、预热二段；环冷机依次分为环冷一段、环冷二段和；该工艺包括以下步骤：1)生球团经过链篦机进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机的物料输送至回转窑进行焙烧，再输送至环冷机进行冷却，获得球团矿；2)环冷一段排出的热风输送至回转窑，回转窑排出的热风被输送至预热二段，预热二段排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段；3)环冷二段排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段；4)环冷三段排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段。

作为优选，抽风干燥段的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器。

作为优选，抽风干燥段的排风口与第一输送管道连接；第一输送管道依次设有除尘系统和碱液吸收装置；抽风干燥段内的热风与氧化剂喷射器喷射的氧化剂反应，氧化剂将抽风干燥段内热风中的氮氧化物氧化为NO₂和/或HNO₃；然后依次经过除尘系统除尘处理、经过碱液吸收装置脱硝处理；其中碱液吸收装置吸收从抽风干燥段排出热风中的NO₂或HNO₃。

作为优选，该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置；所述氧化剂发生装置包括：臭氧发生器；所述臭氧发生器的出口通过第二管道与氧化剂喷射器连接。

作为优选，出口与催化反应器的入口连通，第二管道连接催化反应器的出口和氧化剂喷射器；催化反应器内设有臭氧催化剂床层。

作为优选，在步骤3)中，从环冷二段排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段，对矿料进行低温预热，预热一段内的气压为正压。

作为优选，所述预热一段烟罩内的气压为0-200Pa，优选预热一段烟罩内的气压为0-150Pa，更优选预热一段烟罩内的气压为20-100Pa。

作为优选，所述臭氧催化剂为比表面积大、疏松多孔、机械强度大、活性好的过渡金属和或过渡金属的氧化物。作为优选，所述臭氧催化剂为MnO₂、Cu/Al₂O₃或Cu/TiO₂。

根据本发明的第二个实施方案，提供一种链篦机-回转窑系统：

一种链篦机-回转窑系统或用于第一个实施方案所述生产工艺的系统，该链篦机-回转窑系统包括链篦机、回转窑、环冷机，其中：根据物料走向，链篦机依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段、预热二段；环冷机依次分为环冷一段、环冷二段和环冷三段；链篦机的排料口与回转窑的进料口连接，回转窑的排料口与环冷机的进料口连接；其特征在于：环冷一段的排风口与回转窑的进风口连接，回转窑的排风口与预热二段的进风口连接，预热二段的排风口通过第三输送管道与抽风干燥段的进风口连接；环冷二段的排风口通过第四输送管道与预热一段的进风口连接；环冷三段的出风口通过第五输送管道与鼓风干燥段连接；第三输送管道上设有抽风机，第四输送管道上设有第一鼓风机，第五输送管道上设有第二鼓风机。

作为优选，抽风干燥段的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器。

作为优选，抽风干燥段的排风口与第一输送管道连接；第一输送管道依次设有除尘系统和碱液吸收装置。

作为优选，该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置；所述氧化剂发生装置包括：臭氧发生器；所述臭氧发生器的出口通过第二管道与氧化剂喷射器连接。

作为优选，所述氧化剂发生装置还包括催化反应器；臭氧发生器的出口与催化反应器的入口连通，第二管道连接催化反应器的出口和氧化剂喷射器；催化反应器内设有臭氧催化剂床层。

作为优选，预热一段内设有NO_x检测仪和流量检测装置，第二管道上设有流量控制阀。

作为优选，该系统还包括烟囱；抽风干燥段和/或鼓风干燥段的排风口连接至烟囱。

作为优选，抽风干燥段DDD内的NO_x检测仪检测抽风干燥段DDD内NO_x的浓度为P_D，mg/m³；抽风干燥段DDD内的流量检测装置检测抽风干燥段DDD内的气体流量为Q_D，m³/h；根据NO_x与氧化剂反应的机理，计算输送至氧化剂喷射器中氧化剂的流量U_D，m³/h：

其中：k为NO_x与氧化剂的反应系数，取值为0.5-1.0，优选为0.6-0.95，更优选为0.7-0.9；C₁为氧化剂喷射器喷入氧化剂的浓度，mg/m³；流量控制阀控制输送至氧化剂喷射器的流量为U_D。

作为优选，所述碱液吸收装置内采用的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、氨水中的一种或多种。

在第一个实施方案中，矿料一次经过链篦机干燥预热，回转窑焙烧、环冷机冷却。矿料在链篦机的鼓风干燥段进行初步干燥。矿料在抽风干燥段进行深度干燥。矿料在预热一段进行初步预热。矿料在预热二段进行高温预热。矿料进入回转窑之后进行充分的高温焙烧。焙烧完成后，矿料进入环冷一段、环冷二段、环冷三段，进行逐级冷却。环冷一段排出的热风通入回转窑，保持回转窑内的空气流通和减少燃烧能源的消耗。回转窑内的焙烧热风进入预热二段，对预热二段内的矿料进行高温预热。由于回转窑内属于高温环境，特别是火焰温度高，一般超过1300℃以上，空气中的氮气会与氧气反应生成NOx产物。NOx产物随着焙烧热风的流通进入预热二段，因此预热二段内的气体包含大量NOx产物。预热二段内排出的第一类热风进入到抽风干燥段内，对矿料进行深度干燥。接着，矿料进入环冷二段，环冷二段排出的换热后的第二类热风，通过管道进入预热一段，对预热一段内的矿料进行初步预热。最后矿料进入环冷三段冷却，环冷三段产生的低温热风进入鼓风干燥段，对矿料进行初步干燥。其中，从环冷二段内排出的第二类热风通过鼓风的方式进入预热一段后，预热一段内为正压状态，此时预热二段内为负压状态，即预热一段的气压大于预热二段的气压。预热二段内的气压无法通过预热一段与预热二段之间的间隙或孔进入预热一段，从而防止了预热二段内的NOx产物进入预热一段中。预热一段排出的气体NOx产物的浓度低于国家排放标准，则无需对预热一段排出的气体进行脱硝处理，只需对预热二段排出的热风经过抽风干燥段后进行脱硝处理。本发明方案通过在工艺流程上的创新，使得预热第一段内的气压为正压力，从而使得预热一段的气压大于预热二段的气压，从而使得只需单独对预热二段的烟气进行脱硝处理，预热一段内的NOx产物浓度低于国家标准，从而以至于无需在预热一段的下游再另外接脱硝装置，减低企业为了达到国家环保标准的投入，即降低了企业的生产成本；同时，大大减少了需要进行脱硝处理的烟气量。具有“提质和优化NOx净化工艺”的效果。

需要说明的是，本方案通过提高预热一段的气压，来达到防止预热二段内的NOx产物进入预热一段中。于此同时由于预热一段内的气压为正压。进入预热一段内的气体来自于环冷二段，属于中高温度的热风，在本方案中标记为第二类热风。由于气体的热效应，即热气体会向上浮。第二类气体进入预热一段后，先填充满预热一段的上方，形成稳定热风区。在稳定热风区内各处的气体温度均相等，整个第二类热风的形成的稳定热风区会向下延伸，并覆盖和渗透整个预热一段的矿料层，使得上下球团均处在稳定热风区内。上下球体在均匀的热风包裹之下稳定加热。从而使得上下球体的预热均匀。

需要进一步说明的是，依顺序物料经过鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段、预热二段。输送至鼓风干燥段内的热风为鼓风模式，输送至抽风干燥段内的热风为抽风模式，输送至预热一段内的热风为鼓风模式，输送至预热二段内的热风为抽风模式。物料经过整个链篦机，热风的干燥方式依次为：鼓风-抽风-鼓风-抽风；物料在鼓风干燥段和预热一段内受到正压的气体干燥和加热。物料在抽风干燥段和预热二段受到负压的气体干燥和加热。使得物料在链篦机工序中在得到良好干燥的条件下，完成均匀预加热。

在现有技术中，链篦机-回转窑-环冷机风流系统中链篦机预热一段和预热二段皆使用抽风预热，且两段之间的挡风墙或是太高，或是开孔，或是取消，导致预热二段中的含有高浓度NOx的热风串到预热一段，这就不得不对预热二段和预热一段之后的烟气都进行脱硝处理，造成脱销烟气处理量大，脱硝投资和运行费用的增加。另外由于输送至预热一段内的热风采用抽风模式，导致进入预热一段的热风没能在预热一段内聚集，无法形成稳定热风区。进入预热一段的气体，将快速的穿过矿料，即快速穿过上下球团层。由于热风在穿过上下球团层的过程中，先接触到上球团层的上表面，热风与上球团层接触换热后，在气压的作用下，快速的通过上球团层和下球团层。从而使得上、下球团层的预热不均匀，即上表面预热过度，而下表面预热不足；即使上球团层的预热足够，由于热风的作用，也会导致上球团层的强度过高，形成硬壳，不利于在预热二段和回转窑内进行再氧化结晶，反而将会出现冷核的现象；即外壳受热过度，但球团内核的温度不够，氧气不足，出现冷核现象。同时还会使得下球团层的预热效果严重不足，即氧化程度不够，强度较上层球团来说过低。最终造成球团矿料在预热一段的预热效果不达标，极大影响整体球团矿料的焙烧效果。本技术实施后，预热一段和预热二段的温度可以降低30-50℃，预热球平均强度比传统工艺反而提高50-100N。

在现有技术的工艺生产过程中，NOx主要来自回转窑系统，包括高温火焰产生的NOx(热力型NOx)、燃料燃烧产生的NOx(燃料型NOx)和燃料带入的NOx，这些NOx产物将随着焙烧热风进入预热二段内，由于预热二段与预热一段之间存在间隙或孔，预热二段内的NOx产物将进入到预热一段中，导致预热一段内的气体包含一部分NOx产物。另外，从预热二段内出来的第一类热风，在进入抽风干燥段前通入脱硝装置进行脱硝。但是由于脱硝不彻底的原因，同样导致抽风干燥段内的气体包含有NOx产物。综上所述的原因造成，抽风干燥段和预热一段烟气中NOx的超标。经测试表明，球团生产过程中，由于燃烧不充分的原因，产生的NOx内包含95％以上的NO产物，其余部分主要为NO₂。NO难溶于水，NO₂易溶于水。而在抽风干燥段和预热一段中气体温度处于100℃-200℃之间。本发明所提供的技术方案是在抽风干燥段的底部风箱内设有脱硝装置的风箱内设置脱硝装置，脱硝装置具体为氧化剂喷射装置。在氧化剂的作用下，抽风干燥段内的NO与氧化剂反应生成NO₂。有利于对氮氧化物的吸收。从而在脱硝工艺过程中，实现NO_x的减排。

在本发明中，该链篦机脱硝系统还包括氧化剂发生装置，抽风干燥段底部风箱内的氧化剂喷射器与氧化剂发生装置的氧化剂出口连通。氧化剂发生装置具体包括臭氧发生器。臭氧发生器产生的臭氧通过第二管道与氧化剂喷射器连接。

需要说明的是，臭氧可与NO反应生成NO₂。反应方程式如下：

NO+O₃→NO₂+O₂

臭氧将NO转化为NO₂，有利于对氮氧化物的吸收。

在本发明中，在臭氧发生器中生成的臭氧先通入催化反应器，在催化剂的作用下，臭氧和水降解为·OH(自由基)，·OH(自由基)的氧化性比臭氧强。·OH(自由基)雾化后再与NO反应。催化反应器内的臭氧催化剂床层能有效的促进催化剂对臭氧的催化。

臭氧和水在催化剂的作用下，降解的反应方程式为：

H₂O+O₃→·OH

·OH(自由基)与NO反应方程式为：

NO+·OH→NO₂

NO+·OH→HNO₃

NO₂+·OH→HNO₃。

在本发明中，抽风干燥段内的NO在与氧化剂(臭氧或·OH)充分反应后，接入碱液吸收装置中，对NO₂和HNO₃进行回收。由于NO₂与自由基进一步反映生成硝酸。在碱液吸收装置中发生酸碱中和反应，NO₂和HNO₃被吸收。

在本发明中，具体的通过在环冷二段出气口与预热一段进气口之间的管道上增加第一鼓风机，使得环冷二段的第二类热风能够在第一鼓风机的作用下通过鼓风方式进入到预热一段，使得进入预热一段内的气压为正压。从而预热一段内的气压大于预热二段内的气压，从而防止预热二段内的NOx产物通过间隙或孔进入达到预热一段。还是使得第二类热风在预热一段内从上至下的形成稳定热风层。从而达到对上下球团层均匀加热的目的，保证了预热一段内对球团矿料的预热效果，即达到了使得球团内各处均匀预热，均匀氧化的目的。保证球团矿料的预热效果。

在本发明中，预热二段内的气体在抽风机的作用下，从预热二段内排出。在预热二段内，由于抽风作用，预热二段内的气压为负压状态，从而使得预热二段内的气体气压在负压的基础上，更小于预热一段的气体气压。即由于第一鼓风机和抽风机的作用，增加了预热一段和预热二段气体气压的差值。使得预热二段内包含了NOx产物的气体无法通过间隙或孔进入到预热一段内。从而预热一段内排出气体所含NOx产物满足国家标准，无需额外增加脱硝装置。

在本发明中，由于预热二段内的焙烧热风来自于回转窑，焙烧热风中包含了大量的NOx产物。抽风机将预热二段内的气体抽离预热二段内后，通入脱硝装置中，本发明只需单独对预热二段内排出的气体脱硝。脱硝完成后，生成第一类热风通入抽风干燥段内对球团矿料进行深度干燥。或者，将预热二段排出的热风直接输送至抽风干燥段内进行余热利用，然后将从抽风干燥段内排出的热风进行脱硝处理。

在本发明中，第一类热风对矿料进行干燥后排出风箱，通入烟气净化装置。第二类热风对矿料进行低温预热后排出风箱，通入烟气净化装置。第一类热风和第二类热风可分别通入烟气净化装置；或也可先混合后再共同通入烟气净化装置。烟气净化装置对第一类热风和第二类热风进行除尘等工序。使得排放的气体满足国家环保标准。

在第一个实施方案中，环冷一段的热风进入回转窑，形成焙烧热风。环冷一段的热风属于焙烧后矿料初次换热的热风，该热风的温度高。通入回转窑可为回转窑内提供充足的氧气，同时由于该热风温度高，可在保持充足氧气的同时，减少回转窑的燃料消耗。

需要说明的是，回转窑燃料的燃烧用于提供回转窑内部的高温，使得球团矿料在高温状态下进行氧化反应和再结晶，提高球团矿强度。

在本发明中，矿料一次经过链篦机干燥预热，回转窑焙烧、环冷机冷却。矿料在链篦机的鼓风干燥段进行初步干燥。矿料在抽风干燥段进行深度干燥。矿料在预热一段进行初步预热。矿料在预热二段进行高温预热。矿料进入回转窑之后进行充分的高温焙烧。焙烧完成后，矿料进入环冷一段、环冷二段、环冷三段，进行逐级冷却。环冷一段排出的热风通入回转窑，保持回转窑内的空气流通和减少燃烧能源的损耗。回转窑内的焙烧热风进入预热二段，对预热二段内的矿料进行高温预热。由于回转窑内属于高温环境，空气中的氮气会与氧气反应生成NOx产物。NOx产物随着焙烧热风的流通进入预热二段，因此预热二段内的气体包含大量NOx产物。预热二段内排出的第一类热风进入到抽风干燥段内，对矿料进行深度干燥。接着，矿料进入环冷二段，环冷二段排出的换热后的第二类热风，通过管道进入预热一段，对预热一段内的矿料进行初步预热。最后矿料进入环冷三段冷却，环冷三段产生的低温热风进入鼓风干燥段，对矿料进行初步干燥。其中，从环冷二段内排出的第二类热风在第一鼓风机的作用下通过鼓风方式进入预热一段。由于预热一段在鼓风作用下为正压，而预热二段在抽风作用下为负压，使得预热一段的气压大于预热二段的气压。使得预热二段内的气压无法通过预热一段与预热二段之间的间隙或孔进入预热一段，从而防止了预热二段内的NOx产物进入预热一段中。预热一段排出的气体NOx产物的浓度低于国家排放标准，则无需对预热一段排出的气体进行脱硝。本发明方案通过在工艺流程上的创新，通过第一鼓风机使得进入预热一段的气压为正压，而预热二段在抽风作用下为负压，使得预热一段的气压大于预热二段的气压，从而使得预热一段排出热风中的NOx产物浓度低于国家标准，从而以至于无需再预热一段的下游再另外接脱硝装置，减低企业为了达到国家环保标准的投入，即降低了企业的生产成本。同时更换和修改起来非常的方便。

在本发明中，由于鼓风的作用，使得预热一段内的气体压力为正压。同时通过调节预热一段进风口和出风口的气体流量和/或调节风机的压头，能够控制预热一段内气压的大小。

在本发明中，在用于连通预热二段的出气口与抽风干燥段的进气口的第三输送管道上，设置有脱硝装置。脱硝装置用于对预热二段内的NO_x产物，提前进行去除。防止预热二段内的NO_x产物通过第三输送管道进入抽风干燥段。因此无需再抽风干燥段出风口的下游再设置额外的脱硝装置。降低企业生产成本。

在第二个实施方案中，抽风机的作用是，将预热二段和抽风干燥段内的气体引入和排出。

在第二个实施方案中，预热一段出风口的下游，还设置有流量调节阀。通过流量调节阀能够准确地调节从预热一段出风口处排出的气体体积的大小。在与第一鼓风机的共同作用下，实现对预热一段内气压的调节。

在第二个实施方案中，烟气净化装置，用于净化从抽风干燥段和预热一段内排出的气体。在烟气净化后，抽风干燥段和预热一段的气体达到国家环保排放标准，并向外排放。

综上，本发明方案通过调整链篦机-回转窑的工艺流程，防止预热二段内的NOx产物进入预热一段内。预热一段无需额外增加脱硝装置。降低企业的生产成本。同时该方法还使得预热一段内上下球团层预热均匀，提高产品质量。

在本发明中，在抽风干燥段内，通过NO_x检测仪、流量检测装置和流量控制阀，能够实时监控抽风干燥段内热风中NO_x的量，从而更好地控制氧化剂的喷入。从而能够准确的控制抽风干燥段内NO_x与氧化剂的反应，按需供应氧化剂，节约氧化剂的成本。

通过实验分析和工程应用，发现采用臭氧作为氧化剂，臭氧在100-200℃的温度下与NO反应速度快，反应率高，因此，在抽风干燥段内喷入臭氧，能高效的除去链篦机产生烟气中的NO。本发明采用其他氧化剂也可行，氧化剂的目的是将NO氧化成NO₂。优选为可以在100-200℃的温度内将NO氧化成NO₂的氧化剂即可用于本发明。

本申请在抽风干燥段内喷入氧化剂(优选为臭氧)，具有以下效果：一、将抽风干燥段内烟气中不溶于水的NO氧化成NO₂(或进一步反应得到的亚硝酸或硝酸)，NO₂(或进一步反应得到的亚硝酸或硝酸)易溶于水，可以采用碱液充分吸收；二、充分利用了抽风干燥段内具有100-200℃的温度，适合氧化剂氧化NO，不需要对该部分烟气进行升温或降温处理；三、本发明可以根据抽风干燥段内NO的含量，合理喷入氧化剂的量，高效除去抽风干燥段和预热一段内烟气中的NO。

作为优选方案，本发明增设催化反应器，催化反应器将臭氧和水催化成·OH，·OH为高活性自由基，能够更高的与NO进行反应，反应活性更高，大大提高了NO的反应效率和反应率，进一步保证了抽风干燥段内烟气中的NO的脱除。

作为优选方案，采用碱液吸收装置处理从抽风干燥段内排出的热风，利用碱液吸收排出热风中的NO₂、亚硝酸或硝酸。采用碱液比采用水，对NO₂、亚硝酸或硝酸的吸收更加彻底，脱除效果更好。

需要说明的是，碱液可采用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙、氨水中的一种或多种。碱液中的氢氧根离子与NO₂溶于水后产生的酸根离子结合，发生酸碱中和反应，从而吸收热风中的氮氧化物。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、改变现有的链篦机-回转窑风流系统，将环冷二段的热风通过鼓风方式鼓入链篦机预热一段(TPH)，同时环冷二段的风温可以降低，从而可以提高环冷一段的风温和环冷三段的风温，焙烧制度更加先进。防止预热二段(PH)高浓度的NOx烟气串入，并改善下层球团的预热温度，从而可以减少需要脱硝的烟气量，也可以适当减少预热段所提供的热量，同时消耗的燃料也会减少，而球团的质量指标会得到提升。

2、针对链篦机上下层球团预热不均的问题，引入的鼓抽结合预热的球团生产热风系统，可以提升下层球团的预热温度，强化其氧化程度及强度，同时，避免了因使下层球团达到需要的预热温度所消耗的额外的能量，以最终实现减少能源消耗和提高球团整体冶金性能的目的。

3、本发明方案，结合实际生产过程中，利用抽风干燥段内气温温度高的特性，创新性的在抽风干燥段内加入氧化剂，使得抽风干燥段的NO被氧化成NO₂，从而非常容易的被碱液吸收。为已经投产的企业提供改造的方法，投入小。又能使排放达到国家要求的标准。

附图说明

图1为本发明利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺流程图；

图2为本发明本发明臭氧作为氧化剂的反应原理图；

图3为本发明·OH(自由基)作为氧化剂的反应原理图；

图4为本现有技术中利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺流程图。

附图标记：

1：链篦机；2：回转窑；3：环冷机；4：氧化剂喷射器；5：除尘系统；6：碱液吸收装置；7：氧化剂发生装置；701：臭氧发生器；702：催化反应器；8：抽风机；901：第一鼓风机；902：第二鼓风机；10：NO_x检测仪；11：流量检测装置；12：流量控制阀；13：烟囱；UDD：鼓风干燥段；DDD：抽风干燥段；TPH：预热一段；PH：预热二段；C1：环冷一段；C2：环冷二段；C3：环冷三段；

L1：第一输送管道；L2：第二管道；L3：第三输送管道；L4：第四输送管道；L5：第五输送管道。

具体实施方式

根据本发明的第一个实施方案，提供一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺：

一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，该链篦机-回转窑系统包括链篦机1、回转窑2、环冷机3，其中：根据物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、预热一段TPH、预热二段PH；环冷机3依次分为环冷一段C1、环冷二段C2和环冷三段C3；该工艺包括以下步骤：

1)生球团经过链篦机1进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机1的物料输送至回转窑2进行焙烧，再输送至环冷机3进行冷却，获得球团矿；

2)环冷一段C1排出的热风输送至回转窑2，回转窑2排出的热风被输送至预热二段PH，预热二段PH排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段DDD；

3)环冷二段C2排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段TPH；

4)环冷三段C3排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段UDD。

作为优选，抽风干燥段DDD的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器4。

作为优选，抽风干燥段DDD的排风口与第一输送管道L1连接；第一输送管道L1依次设有除尘系统5和碱液吸收装置6；抽风干燥段DDD内的热风与氧化剂喷射器4喷射的氧化剂反应，氧化剂将抽风干燥段DDD内热风中的氮氧化物氧化为NO₂和/或HNO₃；然后依次经过除尘系统5除尘处理、经过碱液吸收装置6脱硝处理；其中碱液吸收装置6吸收从抽风干燥段DDD排出热风中的NO₂或HNO₃。

作为优选，该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置7；所述氧化剂发生装置7包括：臭氧发生器701；所述臭氧发生器701的出口通过第二管道L2与氧化剂喷射器4连接。

作为优选，出口与催化反应器702的入口连通，第二管道L2连接催化反应器702的出口和氧化剂喷射器4；催化反应器702内设有臭氧催化剂床层。

作为优选，在步骤3)中，从环冷二段C2排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段TPH，对矿料进行低温预热，预热一段TPH内的气压大于标准大气压。

作为优选，所述预热一段TPH烟罩内的气压为0-200Pa，优选预热一段TPH烟罩内的气压为10-150Pa，更优选预热一段TPH烟罩内的气压为20-100Pa。

根据本发明的第二个实施方案，提供一种链篦机-回转窑系统：

一种链篦机-回转窑系统或用于第一个实施方案所述生产工艺的系统，该链篦机-回转窑系统包括链篦机1、回转窑2、环冷机3，其中：根据物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、预热一段TPH、预热二段PH；环冷机3依次分为环冷一段C1、环冷二段C2和环冷三段C3；链篦机1的排料口与回转窑2的进料口连接，回转窑2的排料口与环冷机3的进料口连接；其特征在于：环冷一段C1的排风口与回转窑2的进风口连接，回转窑2的排风口与预热二段PH的进风口连接，预热二段PH的排风口通过第三输送管道L3与抽风干燥段DDD的进风口连接；环冷二段C2的排风口通过第四输送管道L4与预热一段TPH的进风口连接；环冷三段C3的出风口通过第五输送管道L5与鼓风干燥段UDD连接；第三输送管道L3上设有抽风机8，第四输送管道L4上设有第一鼓风机901，第五输送管道L5上设有第二鼓风机902。

作为优选，抽风干燥段DDD的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器4。

作为优选，抽风干燥段DDD的排风口与第一输送管道L1连接；第一输送管道L1依次设有除尘系统5和碱液吸收装置6。

作为优选，该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置7；所述氧化剂发生装置7包括：臭氧发生器701；所述臭氧发生器701的出口通过第二管道L2与氧化剂喷射器4连接。

作为优选，所述氧化剂发生装置7还包括催化反应器702；臭氧发生器701的出口与催化反应器702的入口连通，第二管道L2连接催化反应器702的出口和氧化剂喷射器4；催化反应器702内设有臭氧催化剂床层。

作为优选，预热一段TPH内设有NO_x检测仪10和流量检测装置11，第二管道L2上设有流量控制阀12。

作为优选，该系统还包括烟囱13；抽风干燥段DDD和/或鼓风干燥段UDD的排风口连接至烟囱13。

实施例1

一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，该链篦机-回转窑系统包括链篦机1、回转窑2、环冷机3，其中：根据物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、预热一段TPH、预热二段PH；环冷机3依次分为环冷一段C1、环冷二段C2和环冷三段C3；该工艺包括以下步骤：

1)生球团经过链篦机1进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机1的物料输送至回转窑2进行焙烧，再输送至环冷机3进行冷却，获得球团矿；

2)环冷一段C1排出的热风输送至回转窑2，回转窑2排出的热风被输送至预热二段PH，预热二段PH排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段DDD；

3)环冷二段C2排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段TPH；

4)环冷三段C3排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段UDD。

实施例2

重复实施例1，只是抽风干燥段DDD的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器4。

实施例3

重复实施例2，只是抽风干燥段DDD的排风口与第一输送管道L1连接；第一输送管道L1依次设有除尘系统5和碱液吸收装置6；抽风干燥段DDD内的热风与氧化剂喷射器4喷射的氧化剂反应，氧化剂将抽风干燥段DDD内热风中的氮氧化物氧化为NO₂和/或HNO₃；然后依次经过除尘系统5除尘处理、经过碱液吸收装置6脱硝处理；其中碱液吸收装置6吸收从抽风干燥段DDD排出热风中的NO₂和HNO₃。

实施例4

重复实施例3，只是该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置7；所述氧化剂发生装置7包括：臭氧发生器701；所述臭氧发生器701的出口通过第二管道L2与氧化剂喷射器4连接。

实施例5

重复实施例4，只是出口与催化反应器702的入口连通，第二管道L2连接催化反应器702的出口和氧化剂喷射器4；催化反应器702内设有臭氧催化剂床层。

实施例6

重复实施例5，只是在步骤3)中，从环冷二段C2排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段TPH，对矿料进行低温预热，预热一段TPH内的气压20Pa。

实施例7

重复实施例6，只是所述预热一段TPH内的气压为100Pa。

实施例8

一种链篦机-回转窑系统或用于第一个实施方案所述生产工艺的系统，该链篦机-回转窑系统包括链篦机1、回转窑2、环冷机3，其中：根据物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、预热一段TPH、预热二段PH；环冷机3依次分为环冷一段C1、环冷二段C2和环冷三段C3；链篦机1的排料口与回转窑2的进料口连接，回转窑2的排料口与环冷机3的进料口连接；其特征在于：环冷一段C1的排风口与回转窑2的进风口连接，回转窑2的排风口与预热二段PH的进风口连接，预热二段PH的排风口通过第三输送管道L3与抽风干燥段DDD的进风口连接；环冷二段C2的排风口通过第四输送管道L4与预热一段TPH的进风口连接；环冷三段C3的出风口通过第五输送管道L5与鼓风干燥段UDD连接；第三输送管道L3上设有抽风机8，第四输送管道L4上设有第一鼓风机901，第五输送管道L5上设有第二鼓风机902。

实施例9

重复实施例8，只是抽风干燥段DDD的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器4。

实施例10

重复实施例9，只是抽风干燥段DDD的排风口与第一输送管道L1连接；第一输送管道L1依次设有除尘系统5和碱液吸收装置6。

实施例11

重复实施例10，只是该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置7；所述氧化剂发生装置7包括：臭氧发生器701；所述臭氧发生器701的出口通过第二管道L2与氧化剂喷射器4连接。

实施例12

重复实施例11，只是所述氧化剂发生装置7还包括催化反应器702；臭氧发生器701的出口与催化反应器702的入口连通，第二管道L2连接催化反应器702的出口和氧化剂喷射器4；催化反应器702内设有臭氧催化剂床层。

实施例13

重复实施例12，只是抽风干燥段DDD内设有NO_x检测仪10和流量检测装置11，第二管道L2上设有流量控制阀12。

实施例14

重复实施例13，只是抽风干燥段DDD内的NO_x检测仪10检测抽风干燥段DDD内NO_x的浓度为P_D，mg/m³；抽风干燥段DDD内的流量检测装置11检测抽风干燥段DDD内的气体流量为Q_D，m³/h；根据NO_x与氧化剂反应的机理，计算输送至氧化剂喷射器4中氧化剂的流量U_D，m³/h：

其中：k为NO_x与氧化剂的反应系数，取值为0.8；C₁为氧化剂喷射器201喷入氧化剂的浓度，mg/m³；流量控制阀12控制第二管道L2输送至氧化剂喷射器4的流量为U_D。

实施例15

重复实施例14，只是所述氧化剂为臭氧。

实施例16

重复实施例14，只是所述催化反应器702内设有臭氧催化剂床层，所述臭氧催化剂为MnO₂；臭氧催化剂将臭氧和水催化为·OH。

实施例17

重复实施例15，只是所述碱液吸收装置6内采用的碱液为氢氧化钠。

实施例18

重复实施例16，只是所述碱液吸收装置6内采用的碱液为氢氧化钠。

实施例19

重复实施例14，只是该系统还包括烟囱13；抽风干燥段DDD和/或鼓风干燥段UDD的排风口连接至烟囱13。

使用实施例1

采用本发明提供的技术方案，将环冷二段排出的热风采用鼓风方式输送至预热一段，与现有技术中采用抽风的方式输送至预热一段，进行试验和比较，检测从预热一段排出热风中NO_x的浓度，结果如下：

采用本发明提供的技术方案，在抽风干燥段DDD内喷入臭氧，然后采用碱液处理系统处理从抽风干燥段DDD排出的热风，抽风干燥段DDD内的NO_x检测仪检测进入抽风干燥段DDD内热风中NO_x的浓度为P_D，检测经过碱液处理系统处理后排出气体中NO_x的含量P，结果如下：

采用本发明提供的技术方案，将臭氧经过催化反应器后，催化成自由基·OH，然后再喷入抽风干燥段DDD，然后采用碱液处理系统处理从抽风干燥段DDD排出的热风，抽风干燥段DDD内的NO_x检测仪检测进入抽风干燥段DDD内热风中NO_x的浓度为P_D，检测经过碱液处理系统处理后排出气体中NO_x的含量P，结果如下；

P<sub>D</sub>，mg/m<sup>3</sup>	碱液种类	P，mg/m<sup>3</sup>
			324	氢氧化钠	40
324	氢氧化钙	45
			324	碳酸钾	50
324	碳酸氢钠	41
			324	碳酸氢钾	42
324	碳酸氢钙	48
			324	氨水	38

Claims (15)

1.一种利用链篦机-回转窑系统氧化球团生产工艺，该链篦机-回转窑系统包括链篦机(1)、回转窑(2)、环冷机(3)，其中：根据物料走向，链篦机(1)依次分为鼓风干燥段(UDD)、抽风干燥段(DDD)、预热一段(TPH)、预热二段(PH)；环冷机(3)依次分为环冷一段(C1)、环冷二段(C2)和环冷三段(C3)；该工艺包括以下步骤：

1)生球团经过链篦机(1)进行干燥、预热和氧化，然后将经过链篦机(1)的物料输送至回转窑(2)进行焙烧，再输送至环冷机(3)进行冷却，获得球团矿；

2)环冷一段(C1)排出的热风输送至回转窑(2)，回转窑(2)排出的热风被输送至预热二段(PH)，预热二段(PH)排出的热风通过抽风方式输送至抽风干燥段(DDD)；

3)环冷二段(C2)排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段(TPH)；

4)环冷三段(C3)排出的热风通过鼓风的方式输送至鼓风干燥段(UDD)；

抽风干燥段(DDD)的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器(4)。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：抽风干燥段(DDD)的排风口与第一输送管道(L1)连接；第一输送管道(L1)依次设有除尘系统(5)和碱液吸收装置(6)；抽风干燥段(DDD)内的热风与氧化剂喷射器(4)喷射的氧化剂反应，氧化剂将抽风干燥段(DDD)内热风中的氮氧化物氧化为NO₂和/或HNO₃；然后依次经过除尘系统(5)除尘处理、经过碱液吸收装置(6)脱硝处理；其中碱液吸收装置(6)吸收从抽风干燥段(DDD)排出热风中的NO₂或HNO₃。

3.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置(7)；所述氧化剂发生装置(7)包括：臭氧发生器(701)；所述臭氧发生器(701)的出口通过第二管道(L2)与氧化剂喷射器(4)连接。

4.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：所述氧化剂发生装置(7)还包括催化反应器(702)；臭氧发生器(701)的出口与催化反应器(702)的入口连通，第二管道(L2)连接催化反应器(702)的出口和氧化剂喷射器(4)；催化反应器(702)内设有臭氧催化剂床层。

5.根据权利要求1-2、4中任一项所述的生产工艺，其特征在于：在步骤3)中，从环冷二段(C2)排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段(TPH)，对矿料进行低温预热，预热一段(TPH)内的气压大于标准大气压。

6.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于：在步骤3)中，从环冷二段(C2)排出的热风通过鼓风的方式输送至预热一段(TPH)，对矿料进行低温预热，预热一段(TPH)内的气压大于标准大气压。

7.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于：所述预热一段(TPH)烟罩内的气压为0-200Pa。

8.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于：所述预热一段(TPH)烟罩内的气压为0-200Pa。

9.根据权利要求7或8所述的生产工艺，其特征在于：所述预热一段(TPH)烟罩内的气压为10-150Pa。

10.根据权利要求9所述的生产工艺，其特征在于：所述预热一段(TPH)烟罩内的气压为20-100Pa。

11.一种链篦机-回转窑系统或用于权利要求1-10中任一项所述生产工艺的系统，该链篦机-回转窑系统包括链篦机(1)、回转窑(2)、环冷机(3)，其中：根据物料走向，链篦机(1)依次分为鼓风干燥段(UDD)、抽风干燥段(DDD)、预热一段(TPH)、预热二段(PH)；环冷机(3)依次分为环冷一段(C1)、环冷二段(C2)和环冷三段(C3)；链篦机(1)的排料口与回转窑(2)的进料口连接，回转窑(2)的排料口与环冷机(3)的进料口连接；其特征在于：环冷一段(C1)的排风口与回转窑(2)的进风口连接，回转窑(2)的排风口与预热二段(PH)的进风口连接，预热二段(PH)的排风口通过第三输送管道(L3)与抽风干燥段(DDD)的进风口连接；环冷二段(C2)的排风口通过第四输送管道(L4)与预热一段(TPH)的进风口连接；环冷三段(C3)的出风口通过第五输送管道(L5)与鼓风干燥段(UDD)连接；第三输送管道(L3)上设有抽风机(8)，第四输送管道(L4)上设有第一鼓风机(901)，第五输送管道(L5)上设有第二鼓风机(902)。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：抽风干燥段(DDD)的底部风箱内设有脱硝装置，所述脱硝装置为氧化剂喷射器(4)；和/或

抽风干燥段(DDD)的排风口与第一输送管道(L1)连接；第一输送管道(L1)依次设有除尘系统(5)和碱液吸收装置(6)。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：该链篦机-回转窑系统还包括氧化剂发生装置(7)；所述氧化剂发生装置(7)包括：臭氧发生器(701)；所述臭氧发生器(701)的出口通过第二管道(L2)与氧化剂喷射器(4)连接。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于：所述氧化剂发生装置(7)还包括催化反应器(702)；臭氧发生器(701)的出口与催化反应器(702)的入口连通，第二管道(L2)连接催化反应器(702)的出口和氧化剂喷射器(4)；催化反应器(702)内设有臭氧催化剂床层。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于：预热一段(TPH)内设有NO_x检测仪(10)和流量检测装置(11)，第二管道(L2)上设有流量控制阀(12)；和/或

该系统还包括烟囱(13)；抽风干燥段(DDD)和/或鼓风干燥段(UDD)的排风口连接至烟囱(13)。

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