CN111054170A - 烧结烟气循环联合全污染物治理装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种烧结烟气循环联合全污染物治理装置与方法，该治理装置包括烧结机用于烧结混合料的烧结，烟道连接风箱用于烧结烟气的外排，脱硫装置用于烟气的脱硫，分别利用内置式燃烧炉、烧结机料层温度窗口、SCR反应器，在不同位置发生脱硝反应，实现烟气的三次脱硝；利用内置式燃烧炉和烧结机料层温度窗口实现烟气的二次脱CO；使用纯氧气向装置内补氧，相对于传统烟气循环技术，本装置使得烧结烟气循环率由20％提高到40％以上，在装置内部同时实现了SO2、NOx、粉尘、CO、二噁英等污染物的治理，充分实现烧结烟气污染物的全面治理，提高排放标准，保护大气环境，将烧结烟气过程控制与末端治理相结合，实现综合治理，节省了投资及运行成本。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业烟气超低排放治理技术领域，具体涉及一种烧结烟气循环联合全污染物治理装置与方法。
背景技术
钢铁行业属于高污染行业，铁矿石烧结过程中本身要产生大量烟气，另外由于国内烧结机漏风率也较高(达到40％以上)，有相当一部分空气没有通过烧结料层而直接进入后续的烟气处理装置，因此烧结烟气量非常巨大。比如一台360m2烧结机正常生产时，排放的烟气量高达每小时216万立方米 (m3/h)以上。除了烧结烟气量大以外，还具有排放源集中、烟气温度波动大(随烧结工艺状况变化)，携带粉尘多、CO含量较高、SO2浓度较低、含湿量大、含腐蚀性气体及二噁英类物质等特点，因此对局部大气质量的影响较大，会造成严重的环境污染，因此很有必要对烧结烟气污染物进行净化，达到环保减排效果。
当前我国钢铁企业，大气污染物治理措施可大致总结为三大类：1.原料控制，烟气减排的基础条件；2.烧结过程控制，烟气减排的有效手段；3.烟气末端治理，烟气治理的终极手段与最终保障。
在以上三种治理措施中，人们往往更关注烟气末端治理，而忽视烧结过程烟气减排控制；污染物种类方面，人们往往只关注SO2、NOx和粉尘等传统污染物，而忽视了CO的减排。而随着环保政策的接连推出，尤其是作为钢铁烟气治理重镇的唐山地区出台《关于开展SO2、NO2、CO污染物减排攻坚行动的通知》，要求“烧结机机头CO排放浓度不得超过6000mg/m3”，更增加了减排烧结烟气CO的迫切性，在此背景下，着眼于烧结烟气全流程治理，全烟气污染物治理，就显得尤为迫切。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中普通烟气治理技术无法同时有效脱除烟气中CO、SO2、NOx等污染物的难题，常用烧结机烟气循环技术烟气循环比例较低的不足等问题，实现将烧结烟气污染物末端治理迁移到过程控制中，在烟气循环系统内部嵌入脱硝、脱CO、除尘，对经过污染物富集的烟气进行处理，实现烟气循环系统内部污染物治理新思路。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种烧结烟气循环联合全污染物治理装置，所述治理装置包括：
烧结机，所述烧结机上方设置有烟气密封罩，下方设置有多个风箱，多个所述风箱包括第一风箱、第二风箱和第三风箱；
烟道，所述烟道连接所述风箱，所述烟道包括机头烟道、中前段烟道和中后段烟道，所述机头烟道、中前段烟道和中后段烟道分别与所述第一风箱、所述第二风箱和所述第三风箱连接；
除尘装置，所述机头烟道的出口与所述除尘装置的入口连接，用于烟气的除尘，
脱硫装置，所述脱硫装置的入口与所述除尘装置的出口连接，用于烟气的脱硫；
脱硝装置，所述中前段烟道与所述脱硝装置连接，用于烟气的脱硝；
燃烧装置，所述中前段烟道经过换热器连接所述脱硝装置和所述燃烧装置，用于烟气的脱硝和脱CO，所述中前段烟道的末端与所述烟气密封罩连接，用于烟气的重新烧结；
所述中后段烟道经过所述换热器与所述机头烟道汇合，汇合后通过外排烟道与所述脱硫装置和所述除尘装置连接，用于烟气的脱硫及除尘；
所述中前段烟道的烟气与所述中后段烟道的烟气通过所述换热器进行热交换。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述除尘装置包括机头电除尘器，所述机头电除尘器的入口与外排烟道的出口连接，用于烟气的除尘；
所述脱硫装置包括：
脱硫反应器，所述脱硫反应器的入口与所述机头电除尘器的出口连接，用于烟气的脱硫；
风机，所述风机包括第二风机和第三风机，所述第二风机的入口和出口分别与所述机头电除尘器的出口和所述脱硫反应器的入口连接，所述第三风机的入口和出口分别所述脱硫反应器的出口和烟囱连接；
烟囱，所述烟囱与所述第三风机连接，用于烟气的外排。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述第三风机和所述烟囱之间的烟气管道上安装有CEMS分析仪，用于对脱硫后的烟气分析监测。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述脱硝装置包括：
布袋除尘器，所述布袋除尘器的入口与所述换热器的出口连接，用于除去烟气中的粉尘；
氨喷射系统，所述氨喷射系统设置在所述中前段烟道的管道上，所述氨喷射系统包括第一氨喷射系统和第二氨喷射系统，所述第一氨喷射系统设置在所述燃烧装置的上游，用于向所述中前段烟道内第一次补充氨气，所述第二氨喷射系统设置在第一风机的下游，用于向所述中前段烟道内第二次补充氨气；
SCR反应器，第一次补充氨气后的烟气在所述燃烧装置内完成第一次脱硝，所述燃烧装置的出口与所述SCR反应器的入口连接，烟气在所述SCR 反应器内完成第二次脱硝，第二次补充氨气后的烟气经过所述烧结机的烧结料层，完成烟气的第三次脱硝。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述燃烧装置包括：
内置式燃烧炉，所述内置式燃烧炉对烟气进行燃烧，完成烟气的第一次脱CO；
煤气管道，所述煤气管道的出口伸入到所述内置式燃烧炉内进行燃烧和助燃；
点火器，所述点火器位于所述内置式燃烧炉内，用于点燃所述煤气管道中的煤气；
第四风机，所述第四风机位于所述内置式燃烧炉与所述SCR反应器的出口之间；
助燃烟道，所述助燃烟道的出口伸入到所述内置燃烧炉内，所述第四风机将经过第二次脱硝后的烟气引入到所述助燃烟道，经助燃烟道进入到所述内置式燃烧炉内进行助燃。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，第二次补充氨气后的烟气进入所述烟气密封罩，所述烟气密封罩内的烟气在所述烧结机的烧结料层进行燃烧，完成烟气的第二次脱CO；
所述烟气密封罩的上方设置有调节阀，用于调节所述烟气密封罩内的烟气压力；
所述烟气密封罩的上方还设置有压力检测器，用于实时监测烟气密封罩内的压力。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述治理装置还包括补氧装置，所述补氧装置设置所述烟气密封罩的上游；
所述补氧装置包括氧气缓冲罐和氧气均布器；
所述氧气缓冲罐的出口连接所述氧气均布器的入口，所述氧气均布器的出口安装在所述中前段烟道上，向烟气内补充氧气；
所述烟气密封罩上还安装有氧气浓度分析仪，用于监测烟气密封罩内的氧气含量。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，作为优选，所述治理装置的管道上还安装有CO浓度分析仪和NOx浓度分析仪，用来对烟气中的污染物组分进行测试，并根据测试结果对治理装置进行调节。
本发明还提供一种烧结烟气循环联合全污染物治理方法，所述治理方法包括以下步骤：
S1、烧结机对烧结混合料进行烧结，产生的烧结烟气进入风箱，烟气由对应风箱所连接的烟道引出；
S2、机头烟道引出的烟气为第一路烟气，中前段烟道引出的烟气为第二路烟气，中后段烟道引出的烟气为第三路烟气；
S3、第二路烟气和第三路烟气经过换热器换热后，第二路烟气的温度升高，第三路烟气的温度降低；
S4、降温后的第三路烟气与第一路烟气在外排烟道汇合为一路，经过除尘装置除尘和脱硫装置脱硫后排出；
S5、升温后的第二路烟气经过脱硝装置和燃烧装置后进入烟气密封罩，重新烧结。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理方法，作为优选，所述S4 具体包括：
S401、汇合后的烟气进入外排烟道，经过机头电除尘器进行除尘处理，由第二风机将外排烟道内的烟气引入脱硫反应器；
S402、经过脱硫反应器反应后的烟气，由第三风机从脱硫反应器中抽出；
S403、第三风机抽出的烟气引入烟囱，由烟囱外排；
所述S5具体包括：
S501、升温后的第二路烟气经过布袋除尘器，除去烟气中的粉尘；
S502、除去粉尘后的第二路烟气经过第一氨喷射系统向第二路烟气中第一次补充氨气；
S503、第一次补充氨气后的第二路烟气进入内置式燃烧炉，第二路烟气进行第一次脱硝和第一次脱CO；
S504、经过燃烧后的第二路烟气进入SCR反应器，第二路烟气进行第二次脱硝；
S505、第二次脱硝后的第二路烟气分为两部分，一部分由第四风机经助燃烟道引回到内置式燃烧炉进行助燃，另一部分由第一风机经过第二氨喷射系统和补氧装置引入到烟气密封罩，第二氨喷射系统向第二路烟气中进行第二次补充氨气，补氧装置向第二路烟气内补充氧气；
S506、第二次补充氨气和补氧后的第二路烟气进入烟气密封罩，在烧结机的烧结料层，重新烧结，第二路烟气进行第三次脱硝和第二次脱CO；
所述补氧装置补充的氧气为纯氧，烟气密封罩内的氧气含量在18％以上。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：
1、本发明中的循环联合全污染物治理装置中设置有补氧系统，使用纯氧气向装置内补氧，通过PID调节氧气喷入量，保证烟气密封罩内的含氧量，使得烟气在进入烧结料层后，不会由于氧含量偏低而影响烧结生产，烧结烟气循环率由20％提高到40％以上。
2、本装置分别利用内置式燃烧炉、烧结机料层温度窗口、中低温SCR 反应器，在不同位置发生SNCR和SCR反应，实现烟气的三次脱硝，可以大大降低烟气中NOx浓度。
3、本装置分别利用内置式燃烧炉、烧结机料层温度窗口，实现烟气的二次脱CO，将高浓度的CO变废为宝，资源得到充分利用，既降低了CO浓度，又节约了煤气消耗，节约生产成本。
4、在装置内部同时实现了SO2、NOx、粉尘、CO、二噁英等污染物的有效治理，充分实现烧结烟气污染物的全面治理，提高排放标准，保护大气环境。
5、在外排烟道上不需要再设置脱硝净化装置，降低了装置的复杂程度，提高了装置的实用功能，将烧结烟气过程控制与末端治理相结合，实现综合治理，节省了大量的投资及运行成本。
附图说明：
图1为本发明实施例中治理装置结构示意图。
图中：1、烧结机；101、布料器；102、点火炉；103、保温；104、第一风箱；105、第二风箱；106、第三风箱；2、烟气密封罩；3、压力监测器；4、氧气浓度分析仪；5、调节阀；6、氧气均布器；7、氧气缓冲罐；8、第二氨喷射系统；801、氨气；9、换热器；901、第一入口；902、第一出口；903、第二入口；904、第二出口；10、布袋除尘器；11、CO浓度分析仪；12、第一氨喷射系统；13、内置式燃烧炉；14、NOx浓度分析仪；15、SCR反应器； 16、助燃烟道；17、第一风机；18、机头电除尘器；19、第二风机；20、脱硫反应器；21、第三风机；22、CMES分析仪；23、烟囱；24、机头烟道； 25、中前段烟道；26、中后段烟道；27、外排烟道；28、煤气管道；29、点火器；30、第四风机。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明提供一种烧结烟气循环联合全污染物治理装置，该治理装置包括烧结机1、烟道、脱硫装置、除尘装置、脱硝装置、燃烧装置和换热器，烧结机1上方设置有烟气密封罩2，同时烧结机1的上方还设置有布料器101、点火炉102和保温103，布料器101用于盛放铁矿石、焦粉等其他烧结混合料，点火炉102用于点燃烧结混合料，保温103防止热量的损失，下方设置有风箱，风箱分别为第一风箱104、第二风箱105和第三风箱 106，风箱之间密封互不连通，风箱出口均连接有烟道，烟道包括机头烟道 24、中前段烟道25和中后段烟道26且分别与第一风箱104、第二风箱105 和第三风箱106对应连接，机头烟道24、中前段烟道25和中后段烟道26彼此之间相互独立，烟气互不窜通。风箱的数量为多个，多个风箱沿工艺流程方向(如图1中由左至右的方向)依次分为第一风箱104、第二风箱105和第三风箱106，本发明实施例中烧结机1风箱为1-22#风箱，1-3#风箱为第一风箱104，第一风箱104内的烟气为低温烟气与机头烟道24连接，4-13#风箱为第二风箱105，第二风箱内的烟气为高CO、NOx烟气与中前段烟道25 连接，14-22#风箱为第三风箱106，第三风箱106内的烟气为高温烟气与中后段烟道26连接；机头烟道24的出口与脱硫装置和除尘装置连接，第一风箱104内的烟气进行脱硫和除尘处理，经过脱硫和除尘后的烟气通过烟囱23 排出，中前段烟道25经过换热器9连接脱硝装置和燃烧装置，将中前段烟道 25内的烟气脱硝和脱CO，中前段烟道25的末端与烟气密封罩2连接，经过脱硝和脱CO的烟气进入烟气密封罩2，重新烧结，中后段烟道26经过换热器9与机头烟道24汇合，汇合后通过外排烟道27与除尘装置和脱硫装置连接，具体为，中前段烟道25的出口与换热器9的第一入口901连接，换热器的第一出口902连接脱硝装置和燃烧装置，对中前段烟道25内的烟气进行脱硝和脱CO处理，经过脱硝和脱CO的烟气再次进入到烧结机，重新参与烧结过程，对烟气进行综合治理，节省了大量的投资及运行维护成本，中后段烟道26的出口与换热器9的第二入口903连接，换热器9的第二出口904 与机头烟道24连接汇合后由外排烟道27经过除尘装置和脱硫装置，对烟气进行除尘和脱硫后外排。
中前段烟道25的烟气与中后段烟道26的烟气均经过换热器9，本发明实施例中的换热器为气气换热器，通过气气换热器进行热交换，实现高温烟气热量的有效利用。
进一步，除尘装置的出口与脱硫装置的入口连接，分别用于对机头烟道 24内烟气的除尘和脱硫，除尘装置包括机头电除尘器，脱硫装置包括脱硫反应器20、第二风机19、第三风机21和烟囱23，第二风机19的入口和出口分别与机头电除尘器18的出口和脱硫反应器20的入口连接，第三风机21 的入口和出口分别脱硫反应器20的出口和烟囱23连接；机头烟道24内的烟气顺次进过机头电除尘器18、第二风机19、脱硫反应器20、第三风机21脱硫后经烟囱23排出，第三风机21和烟囱23之间的烟气管线上安装有CEMS (Continuous EmissionMonitoring System，烟气排放连续监测系统)分析仪 22，用于对脱硫后的烟气分析监测，例如分析监测烟气中的SO2、NOx、粉尘、CO等污染物。
具体的，机头烟道24引出的烟气经过机头电除尘器18，烟气中的粉尘通过振打等方式使得灰尘落入到收集灰斗中，达到净化烟气的目的，净化后的烟气由第二风机19送入脱硫反应器20的底部，烟气由脱硫反应器20的底部进入顶部排出，使得烟气的脱硫效果更好，从顶部排出的烟气经第三风机 21送至烟囱23，经过脱硫的烟气经CEMS分析仪22分析监测，烟气监测合格后，由烟囱23排出。
进一步，脱硝装置包括布袋除尘器10，布袋除尘器10的入口与换热器的第一出口902连接，用于除去烟气中的粉尘，氨喷射系统，氨喷射系统安装在中前段烟道25的管道上，氨喷射系统包括第一氨喷射系统和第二氨喷射系统，第一氨喷射系统12设置在燃烧装置的上游，第一氨喷射系统12向中前段烟道25内第一次补充氨气801，燃烧装置燃烧可产生900℃以上的温度窗口，烟气在燃烧装置内发生一部分NOx的SNCR反应，烟气进行第一次脱硝，燃烧装置的出口与SCR反应器入口连接，经过燃烧后的烟气通过烟气管道进入SCR反应器15，在进入SCR反应器15之前，经过燃烧装置的燃烧，烟气温度升高至220-240℃进入SCR反应器15后，在SCR反应器15中发生低温SCR脱硝反应，烟气进行第二次脱硝，SCR反应器15的出口连接第一风机17和第四风机30，第一风机17的出口连接烟气密封罩2，第四风机30的出口连接助燃管道16，第二氨喷射系统8向中前段烟道25内第二次补充氨气801，烧结机的烧结料层温度为1000℃-1100℃，SNCR脱硝反应温度区间为900℃-1100℃，在烧结料层具备温度窗口，含NOx烟气在烧结料层中与氨气801发生SNCR反应，进一步脱除NOx，烟气进行第三次脱硝。
进一步，燃烧装置对烟气进行第一次脱CO，燃烧装置包括内置式燃烧炉13、点火器29、煤气管道28，助燃烟道16和第四风机30，内置式燃烧炉 13对中前段烟道25内的烟气进行燃烧，烟气进行第一次脱CO，煤气管道 28的出口和助燃烟道16的出口均伸入到内置式燃烧炉13内，点火器29位于内置式燃烧炉13的底部，用于点燃煤气管道28内的煤气，助燃烟道16 将经过第二次脱硝后的烟气注入到内置式燃烧炉13内进行助燃，第四风机 30位于内置式燃烧炉13和SCR反应器15的出口之间，第四风机30将经过第二次脱硝后的烟气引入到助燃烟道16，重新进入到内置式燃烧炉内进行助燃。经过SCR反应器15出来的烟气分为两部分，一部分由第四风机30引入到助燃烟道16，经助燃烟道16进入到内置式燃烧炉13进行助燃，另一部分由第一风机17引入到烟气密封罩2，在烧结料层进行第三次脱硝，为保证第一风机17和第四风机30所引入的烟气量平衡，调节第一风机17和第四风机 30各自的电机频率，确保两边所引入的烟气量大体相等。
具体的，煤气在燃烧装置内燃烧后产生高温气体，然后进入与上游来的烟气混合，以达到烟气升温的目的，普通加热炉是在烟道四周布置加热炉膛，本发明实施例中设置内置式燃烧炉13，煤气在烟道中燃烧，相对于烟道外炉膛燃烧，可极大的减少燃烧时热量的损失，根据烧结机各风箱中CO排放浓度的不同，中前段烟道25中的烟气CO平均浓度为10000mg/m3，而烧结机1风箱CO平均浓度仅为5300mg/m3，煤气燃烧中心温度为1200℃，可轻松引燃中前段烟道25中的烟气CO，使CO燃烧放热，不仅该污染物组分变废为宝，节约煤气消耗量，而且也降低了CO浓度，可降低中前段烟道25中的烟气CO浓度20％，完成烟气中的第一次脱CO，同时，在燃烧装置中进行燃烧反应，还可除去一部分二噁英，进一步对烧结烟气进行处理，本发明实施例中使用的点火器29是等离子点火器，等离子点火器为内燃型燃烧器，借助等离子发生器产生的高温等离子体来点燃介质，分级点燃，火焰逐级放大，除等离子点火器外适合本治理装置的其他点火方式同样可以使用。
进一步，烟气密封罩2的上方设置有调节阀5，根据料层透气性及需气量差异，调节阀5的开度，使烟气压力在烟气密封罩2内保持稳定，并维持微负压状态，防止烟气外泄，为保证实时监测到烟气的压力，在烟气密封罩上还安装有压力监测器3，本发明实施例中的中前段烟道25的末端与烟气密封罩2连接分为四路分支管道，四路分支管道上分别安装有调节阀5，调节阀5根据四个烟气密封罩2内不同区域料层透气性和需气量差异，调节阀5 的开度，同时四个烟气密封罩2的上方均安装有压力监测器3，用于监测不同烟气密封罩内的压力。
第二次脱硝后的烟气由第一风机引入到烟气密封罩2内，由于烧结机中烧结矿层温度为1000℃-1100℃，具备反应温度窗口，此时的烟气在烧结料层中发生一部分CO的燃烧反应，进行烟气的第二次脱CO，同时，二噁英在高温烧结料层中的燃烧反应，也可除去一部分二噁英。
进一步，治理装置还包括补氧装置，补氧装置安装在在烟气密封罩2的上游，具体为在第二喷氨系统8和调节阀5之间，烟气密封罩2上方还安装有氧气浓度分析仪4，用于监测烟气密封罩内的氧气含量，当烟气密封罩2 内的氧气含量不足时，会产生不充分燃烧，影响烧结生产，补氧装置始终保证烟气密封罩2内的含氧量大于18％，补氧装置包括氧气缓冲罐7和氧气均布器6，氧气缓冲罐7的出口连接氧气均布器6的入口，所述氧气均布器6 的出口安装在中前段烟道25上的管道上，向烟气内补充氧气，本发明实施例中的补氧装置提供的为纯氧，通过PID调节氧气喷入量，通过补氧装置可使烟气循环率达到40％以上，相比传统烟气循环工艺20％的烟气循环率，本治理装置中的烟气循环率得到明显的提升。
进一步，为保证治理装置在每次的脱硝或者脱CO的过程中，烟气的处理结果达到合格标准，本发明实施例中的治理装置的管线上还安装有CO浓度分析仪11和NOx浓度分析仪14，用来对烟气中的污染物组分进行测试，并根据测试结果对治理装置进行调节。
具体的，在本发明实施例中CO浓度分析仪11安装有两个，分别安装在布袋除尘器10与第一氨喷射系统12之间和燃烧装置与SCR反应器15之间，分别用于监测除尘后的CO浓度和第一次脱CO后的CO浓度，NOx浓度分析仪14安装有两个，分别安装在燃烧装置与SCR反应器15之间，进一步地安装在CO浓度分析仪11的后方，SCR反应器15出口与第一风机17入口之间，分别用于监测第二次脱硝前、后NOx的浓度，根据CO浓度分析仪 11和NOx浓度分析仪14实时监测到的结果分析烧结烟气的成分，并根据结果对治理装置合理调整，确保烧结烟气得到有效的治理与利用。
需要强调的是，本发明实施例中的烧结烟气的综合治理过程中，烟气的第一次脱硝和第一次脱CO同时在内置式燃烧炉13内进行，烟气的第三次脱硝和第二次脱CO同时在烧结料层进行。
依据上述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，本发明还提供一种烧结烟气循环联合全污染物治理方法，该治理方法包括以下步骤：
S1、布料器101内放入铁矿石、焦粉等其他烧结混合料，点火炉102进行点燃，烧结机1开始燃烧矿石，燃烧后的混合料产生大量的烧结烟气，产生的烧结烟气进入风箱，烟气由对应风箱所连接的烟道引出；
S2、第一风箱104连接的机头烟道24引出的烟气为第一路烟气，第二风箱105连接的中前段烟道25引出的烟气为第二路烟气，第三风箱106连接的中后段烟道26引出的烟气为第三路烟气；
将烧结机1中的与第一风箱104连接的机头烟道24所引出的机头烟气称为第一路烟气，将烧结机高CO、NOx烟气从中前段烟道25引出称为第二路烟气，作为冷介质，与第三风箱106连接的中后段烟道26所引出的中后段烟气称为第三路烟气，作为热介质；
S3、中前段烟道25中的第二路烟气和中后段烟道26中的第三路烟气经过气气换热器换热后，第二路烟气的温度升高，第三路烟气的温度降低；
中前段烟道25中的第二路烟气和中后段烟道26中的第三路烟气经过气气换热器后，中前段烟道25中的第二路烟气温度由100℃升高至180℃左右，中后段烟道26中的第三路烟气温度由280℃降低至200℃左右，实现高温烟气热量的有效利用；
S4、降温后的中后段烟道26中的第三路烟气与机头烟道24中的第一路烟气在外排烟道27汇合为一路，经过除尘装置除尘和脱硫装置脱硫后排出；
S401、汇合后的烟气进入外排烟道27，经过机头电除尘器18进行除尘处理，由第二风机19将外排烟道27内的烟气引入脱硫反应器20；
S402、烟气在脱硫反应器20内发生脱硫反应，经过脱硫反应器20反应后的烟气，将烟气中的污染物脱硫处理后，由第三风机21从脱硫反应器20 中抽出；
S403、第三风机21抽出的烟气引入烟囱23，由烟囱23外排；
S5、升温后的中前段烟道25中的第二路烟气经过脱硝装置和燃烧装置进行脱硝和脱CO后进入烟气密封罩2，重新烧结；
S501、升温后的中前段烟道25中的第二路烟气经过布袋除尘器10，除去烟气中的粉尘；
使用布袋除尘器10将烟气中的粉尘去除，防止粉尘浓度过高，堵塞SCR 催化剂空隙或者引起催化剂中毒；
S502、除去粉尘后的第二路烟气经过第一氨喷射系统12，第一氨喷射系统12向第二路烟气中补充氨气；
第一氨喷射系统12安装在内置式燃烧炉13上游，第二路烟气经过第一氨喷射系统时，第一氨喷射系统向第二路烟气中第一次补充氨气；
S503、第一次补充氨气后的第二路烟气进入内置式燃烧炉13，第二路烟气进行第一次脱硝和第一次脱CO；
由于烧结机各风箱烟气中CO排放浓度均不相同，中前段烟道25引出的第二路中的烟气中CO平均浓度为10000mg/m3，而烧结机风箱CO平均浓度仅为5300mg/m3，煤气燃烧中心温度为1200℃左右，可轻松引燃第二路烟气中的CO，使CO燃烧放热，不仅将该污染物组分变废为宝，节约煤气消耗量；还降低了CO浓度，完成第一次脱CO，同时除去第二路烟气中的二噁英，第二路烟气中CO浓度降低20％；内置式燃烧炉13燃烧可产生900℃以上的温度窗口，第一次补充氨气后的第二路烟气在内置式燃烧炉13内发生一部分NOx的SNCR反应，烟气进行第一次脱硝，
S504、经过燃烧后的第二路烟气进入SCR反应器15，第二路烟气进行第二次脱硝；
在进入SCR反应器15之前，第二路烟气的温度上升至220℃-240℃，在 SCR反应器15中发生中低温SCR脱硝反应，第二路烟气完成第二次脱硝；
S505、第二次脱硝后的第二路烟气分为两部分，一部分由第四风机30 经助燃烟道16引回到内置式燃烧炉13进行助燃，另一部分由第一风机17 经过第二氨喷射系统8和补氧装置引入到烟气密封罩2，第二氨喷射系统向第二路烟气中进行第二次补充氨气，补氧装置向第二路烟气内补充氧气；
第二次脱硝后的第二路烟气由SCR反应器15的出口排出，排出的第二路烟气分为两部分，一部分由第四风机30引入助燃烟道16，经过助燃烟道 16重新回到内置式燃烧炉13内进行助燃，充分利用了资源，节约煤气了的消耗，另一部分由第一风机17经过第二氨喷射系统8和补氧装置引入到烟气密封罩，第二氨喷射系统8向中前段烟道25内第二次补充氨气801，补氧装置向中前段烟道25内补氧；
S506、第二次补充氨气和补氧后的第二路烟气进入烟气密封罩，在烧结机的烧结料层，重新烧结，第二路烟气进行第三次脱硝和第二次脱CO；
SNCR脱硝反应温度区间为900℃-1100℃，烧结矿层温度为1000℃ -1100℃一致，具备反应温度窗口，经过第二补充氨气的第二路烟气中的NOx 在烧结料层中与氨气801发生SNCR反应，进一步脱除NOx，第二路烟气进行第三次脱硝，补氧装置向烟气密封罩内补充纯氧，保证烟气密封罩2内烟气含量始终大于18％，在烧结料层过程中，第二路烟气参与助燃，其中一部分CO发生燃烧反应，第二路烟气完成第二次脱CO，同时也去除第二路烟气中的部分二噁英。
综上所述，本发明提供烧结烟气循环联合全污染物治理装置与方法，该治理装置中的循环联合全污染物治理装置中设置有补氧系统，使用纯氧气向装置内补氧，通过PID调节氧气喷入量，保证烟气密封罩2内的含氧量始终在18％以上，使得烟气在进入烧结料层后，不会由于氧含量偏低而影响烧结生产，烧结烟气循环率由20％提高到40％以上，分别利用内置式燃烧炉13、烧结机1料层温度窗口、中低温SCR反应器15，在不同位置发生SNCR和SCR反应，实现烟气的三次脱硝，可以大大降低烟气中NOx浓度，利用内置式燃烧炉13、烧结机料层温度窗口，实现烟气的二次脱CO，将高浓度的 CO变废为宝，资源得到充分利用，既降低了CO浓度，又节约了煤气消耗，节约生产成本，在装置内部同时实现了SO2、NOx、粉尘、CO、二噁英等污染物的治理，充分实现烧结烟气污染物的全面治理，提高排放标准，保护大气环境，在外排烟道27上不需要再设置脱硝净化装置，降低了装置的复杂程度，提高了装置的实用功能，将烧结烟气过程控制与末端治理相结合，实现综合治理，节省了大量的投资及运行成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述治理装置包括：
烧结机，所述烧结机上方设置有烟气密封罩，下方设置有多个风箱，多个所述风箱包括第一风箱、第二风箱和第三风箱；
烟道，所述烟道连接所述风箱，所述烟道包括机头烟道、中前段烟道和中后段烟道，所述机头烟道、中前段烟道和中后段烟道分别与所述第一风箱、所述第二风箱和所述第三风箱连接；
除尘装置，所述机头烟道的出口与所述除尘装置的入口连接，用于烟气的除尘，
脱硫装置，所述脱硫装置的入口与所述除尘装置的出口连接，用于烟气的脱硫；
脱硝装置，所述中前段烟道与所述脱硝装置连接，用于烟气的脱硝；
燃烧装置，所述中前段烟道经过换热器连接所述脱硝装置和所述燃烧装置，用于烟气的脱硝和脱CO，所述中前段烟道的末端与所述烟气密封罩连接，用于烟气的重新烧结；
所述中后段烟道经过所述换热器与所述机头烟道汇合，汇合后通过外排烟道与所述脱硫装置和所述除尘装置连接，用于烟气的脱硫及除尘；
所述中前段烟道的烟气与所述中后段烟道的烟气通过所述换热器进行热交换。
2.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述除尘装置包括机头电除尘器，所述机头电除尘器的入口与外排烟道的出口连接，用于烟气的除尘；
所述脱硫装置包括：
脱硫反应器，所述脱硫反应器的入口与所述机头电除尘器的出口连接，用于烟气的脱硫；
风机，所述风机包括第二风机和第三风机，所述第二风机的入口和出口分别与所述机头电除尘器的出口和所述脱硫反应器的入口连接，所述第三风机的入口和出口分别所述脱硫反应器的出口和烟囱连接；
烟囱，所述烟囱与所述第三风机连接，用于烟气的外排。
3.根据权利要求2所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述第三风机和所述烟囱之间的烟气管道上安装有CEMS分析仪，用于对脱硫后的烟气分析监测。
4.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述脱硝装置包括：
布袋除尘器，所述布袋除尘器的入口与所述换热器的出口连接，用于除去烟气中的粉尘；
氨喷射系统，所述氨喷射系统设置在所述中前段烟道的管道上，所述氨喷射系统包括第一氨喷射系统和第二氨喷射系统，所述第一氨喷射系统设置在所述燃烧装置的上游，用于向所述中前段烟道内第一次补充氨气，所述第二氨喷射系统设置在第一风机的下游，用于向所述中前段烟道内第二次补充氨气；
SCR反应器，第一次补充氨气后的烟气在所述燃烧装置内完成第一次脱硝，所述燃烧装置的出口与所述SCR反应器的入口连接，烟气在所述SCR反应器内完成第二次脱硝，第二次补充氨气后的烟气经过所述烧结机的烧结料层，完成烟气的第三次脱硝。
5.根据权利要求4所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述燃烧装置包括：
内置式燃烧炉，所述内置式燃烧炉对烟气进行燃烧，完成烟气的第一次脱CO；
煤气管道，所述煤气管道的出口伸入到所述内置式燃烧炉内进行燃烧和助燃；
点火器，所述点火器位于所述内置式燃烧炉内，用于点燃所述煤气管道中的煤气；
第四风机，所述第四风机位于所述内置式燃烧炉与所述SCR反应器的出口之间；
助燃烟道，所述助燃烟道的出口伸入到所述内置燃烧炉内，所述第四风机将经过第二次脱硝后的烟气引入到所述助燃烟道，经助燃烟道进入到所述内置式燃烧炉内进行助燃。
6.根据权利要求4所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，第二次补充氨气后的烟气进入所述烟气密封罩，所述烟气密封罩内的烟气在所述烧结机的烧结料层进行燃烧，完成烟气的第二次脱CO；
所述烟气密封罩的上方设置有调节阀，用于调节所述烟气密封罩内的烟气压力；
所述烟气密封罩的上方还设置有压力检测器，用于实时监测烟气密封罩内的压力。
7.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述治理装置还包括补氧装置，所述补氧装置设置所述烟气密封罩的上游；
所述补氧装置包括氧气缓冲罐和氧气均布器；
所述氧气缓冲罐的出口连接所述氧气均布器的入口，所述氧气均布器的出口安装在所述中前段烟道上，向烟气内补充氧气；
所述烟气密封罩上还安装有氧气浓度分析仪，用于监测烟气密封罩内的氧气含量。
8.根据权利要求1所述的烧结烟气循环联合全污染物治理装置，其特征在于，所述治理装置的管道上还安装有CO浓度分析仪和NOx浓度分析仪，用来对烟气中的污染物组分进行测试，并根据测试结果对治理装置进行调节。
9.一种烧结烟气循环联合全污染物治理方法，其特征在于，所述治理方法包括以下步骤：
S1、烧结机对烧结混合料进行烧结，产生的烧结烟气进入风箱，烟气由对应风箱所连接的烟道引出；
S2、机头烟道引出的烟气为第一路烟气，中前段烟道引出的烟气为第二路烟气，中后段烟道引出的烟气为第三路烟气；
S3、第二路烟气和第三路烟气经过换热器换热后，第二路烟气的温度升高，第三路烟气的温度降低；
S4、降温后的第三路烟气与第一路烟气在外排烟道汇合为一路，经过除尘装置除尘和脱硫装置脱硫后排出；
S5、升温后的第二路烟气经过脱硝装置和燃烧装置后进入烟气密封罩，重新烧结。
10.根据权利要求9所述的烧结烟气循环联合全污染物治理方法，其特征在于，所述S4具体包括：
S401、汇合后的烟气进入外排烟道，经过机头电除尘器进行除尘处理，由第二风机将外排烟道内的烟气引入脱硫反应器；
S402、经过脱硫反应器反应后的烟气，由第三风机从脱硫反应器中抽出；
S403、第三风机抽出的烟气引入烟囱，由烟囱外排；
所述S5具体包括：
S501、升温后的第二路烟气经过布袋除尘器，除去烟气中的粉尘；
S502、除去粉尘后的第二路烟气经过第一氨喷射系统向第二路烟气中第一次补充氨气；
S503、第一次补充氨气后的第二路烟气进入内置式燃烧炉，第二路烟气进行第一次脱硝和第一次脱CO；
S504、经过燃烧后的第二路烟气进入SCR反应器，第二路烟气进行第二次脱硝；
S505、第二次脱硝后的第二路烟气分为两部分，一部分由第四风机经助燃烟道引回到内置式燃烧炉进行助燃，另一部分由第一风机经过第二氨喷射系统和补氧装置引入到烟气密封罩，第二氨喷射系统向第二路烟气中进行第二次补充氨气，补氧装置向第二路烟气内补充氧气；
S506、第二次补充氨气和补氧后的第二路烟气进入烟气密封罩，在烧结机的烧结料层，重新烧结，第二路烟气进行第三次脱硝和第二次脱CO；
所述补氧装置补充的氧气为纯氧，烟气密封罩内的氧气含量在18％以上。
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