CN113218186A - 烧结装置及烧结工艺生产设备 - Google Patents

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CN113218186A CN202110615738.9A CN202110615738A CN113218186A CN 113218186 A CN113218186 A CN 113218186A CN 202110615738 A CN202110615738 A CN 202110615738A CN 113218186 A CN113218186 A CN 113218186A
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Abstract

本发明公开了一种烧结装置及烧结工艺生产设备，所述烧结装置包括：用于运送烧结料的运输机构、设置在所述运输机构下方的抽风机构以及用于点燃烧结料的点火机构，还包括：反应罩，所述反应罩罩设在所述运输机构的上方，所述反应罩与所述运输机构围成介质与点燃后的烧结料反应的反应空间，所述反应罩上开设有用于添加介质的介质添加口，所述介质添加口与所述反应空间连通。本发明的烧结装置通过设置反应罩，可以与运输机构配合形成反应空间，防止介质以及介质燃烧的产物外泄，同时，在介质燃烧过程中，使燃烧产物充满反应罩内部，使气体分布更加均匀，提高脱除污染物的反应效果。

Description

烧结装置及烧结工艺生产设备
技术领域
本发明涉及熟料生产工艺及设备技术领域，特别是一种烧结装置及烧结工艺生产设备。
背景技术
氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物NOx有多种：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大气污染物。
现有烧结工艺中，在生产过程中产生的污染物中还存有二氧化硫、一氧化碳、二噁英、二氧化碳、过量的水蒸气和固体颗粒物，这些污染物进入大气后容易形成酸雾、碱雾。
现有的氮氧化物净化技术主要有：SNCR、SCR、活性炭(焦)和氧化法。其中SNCR、SCR、活性炭(焦)法均存在氨逃逸的问题。SNCR法存在烟气温度要求高，反应效率低的问题，SCR不可避免地会产生固体废弃物，大量的固体废弃物对有些地区而言，存在无法消纳处理的问题；SCR法使用的催化剂在使用寿命到期后，大多属于危险废弃物，届时存在回收处理难度；活性炭(焦)法因烟气温度等因素，在运行操作上管理不到位时，存在一定的安全隐患；氧化法只是将NO氧化成NO2，碱液的吸收效率低，存在假脱硝的问题。而且该方法同样产生大量的脱硫脱硝固体废弃物，大多数企业不好处理。而且现阶段的SNCR、SCR、活性炭(焦)和氧化法还无法将这些污染物协同治理，找到一种绿色的多污染物协同治理技术已经迫在眉睫。
虽然，现有的一些烧结工艺中可以向烧结料中通入特定的反应介质实现对烟气进行脱硫脱硝，但是由于烧结台车上方为开放结构，这些介质通入烧结料中后，容易外泄，无法控制通入量，导致脱除污染物效果差，而且容易造成二者污染。
发明内容
本发明公开了一种烧结装置及烧结工艺生产设备，解决了由于烧结台车上方为开放结构，反应介质通入烧结料中后，容易外泄，无法控制通入量，导致脱除污染物效果差，而且容易造成二者污染。
根据本发明的一个方面，公开了一种烧结装置，包括用于运送烧结料的运输机构，还包括：反应罩，所述反应罩罩设在所述运输机构的上方，所述反应罩与所述运输机构围成反应空间，所述反应罩上开设有用于添加介质的介质添加口，所述介质添加口与所述反应空间连通。
进一步地，所述介质添加口位置位于所述反应罩的靠近顶部位置处。
进一步地，所述反应罩上设置有用于控制介质加入量的阀门。
进一步地，所述介质添加口用于通入烟气。
进一步地，所述烧结装置还包括：抽风机构，所述抽风机构设置在所述运输机构下方；点火机构，所述点火机构用于点燃烧结料；第一烟气循环管路，所述第一烟气循环管路的第一端与所述抽风机构的烧结烟道出口连通，所述第一烟气循环管路的第二端与所述介质添加口连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路循环至反应罩内。
进一步地，所述烟气中包括二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
进一步地，所述反应罩上还设置有用于通入外部烟气的外部烟气添加口。
进一步地，所述烧结装置还包括：介质添加机构，所述介质添加机构的出料口与所述介质添加口连通，所述介质添加机构用于向烧结料喷洒还原介质，所述介质添加机构输出的还原介质与烟气中的氮氧化物发生反应或与烧结料中的碳发生反应生成还原剂并放热。
进一步地，所述运输机构为烧结台车，烧结料设置于所述烧结台车中，且烧结料在所述烧结台车的移动过程中燃烧形成由上至下分布的已燃烧层、燃烧层和烧结料层，所述介质经过所述已燃烧层后与所述燃烧层和烧结料层反应并放热。
进一步地，所述介质添加机构将所述介质输送至所述烧结料的已燃烧层的上方，且所述介质由所述抽风机构吸入烧结料内部与所述燃烧层和烧结料层中的碳接触应生成可燃性气体，可燃性气体发生氧化反应并放热。
进一步地，所述抽风机构包括风机、多个烧结风箱和烧结烟道，所有所述烧结风箱设置于所述运输机构的下方，且所有所述烧结风箱均与所述烧结烟道连通，所述风机设置于所述烧结烟道上。
进一步地，所述烧结风箱包括：风箱本体，所述风箱本体内具有收集烟气的内腔，所述风箱本体上还设置有与所述内腔连通的进烟口；反应器，所述反应器具有净化腔，所述反应器上还具有与所述净化腔连通的排烟口，所述净化腔与所述内腔连通，所述净化腔用于净化所述内腔中的烟气。
根据本发明的另一方面，还公开了一种烧结工艺生产设备，包括上述的烧结装置。
进一步地，所述烧结装置具有烧结烟道出口，所述烧结工艺生产设备还包括：烟气净化管路，所述烟气净化管路包括对应设置的烟气加热入口和烟气加热出口，所述烟气加热入口与所述烧结烟道出口连通；烧结料冷却装置，所述烧结料冷却装置设置在烟气加热入口和烟气加热出口之间，所述烧结装置产生的烟气通过所述烟气加热入口进入所述烧结料冷却装置，烟气对燃烧后的烧结料进行冷却，同时，烧后的烧结料对通过的烟气进行加热，加热后的烟气进入所述烟气加热出口；尾部反应器，所述尾部反应器通过管路与所述烟气加热出口连通，所述尾部反应器用于对加热后的烟气进行净化处理。
进一步地，所述烧结料冷却装置包括冷却区，所述烟气加热入口位于所述冷却区的下方，所述烟气加热出口位于所述冷却区的上方。
进一步地，所述烧结工艺生产设备还包括：第二烟气循环管路，所述第二烟气循环管路的第一端与所述尾部反应器的烟气出口和/或所述烟气加热出口连通，所述第二烟气循环管路的第二端与所述反应罩的介质添加口连通。
进一步地，所述烧结装置还包括：第一烟气循环管路，所述第一烟气循环管路的第一端与所述抽风机构的烧结烟道出口连通，所述第一烟气循环管路的第二端与反应罩内部连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路至反应罩内。
进一步地，所述烟气中具有二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
进一步地，所述冷却区包括第一冷却区和第二冷却区，所述第二冷却区的温度大于所述第一冷却区的温度；所述烟气净化管路还包括二次加热管路，所述二次加热管路包括二次加热入口和二次加热出口，所述二次加热入口位于第一冷却区的上方，所述二次加热出口位于所述第二冷却区的下方；所述烟气加热入口位于所述第一冷却区的下方，所述烟气加热出口位于所述第二冷却区的上方。
进一步地，所述二次加热管路设置有催化剂添加装置和/或还原剂添加装置。
进一步地，所述烧结工艺生产设备还包括：第二烟气循环管路，所述第二烟气循环管路的第一端与所述尾部反应器的烟气出口和/或所述烟气加热出口连通，所述第二烟气循环管路的第二端与所述反应罩内部连通。
进一步地，所述烧结装置还包括：第一烟气循环管路，所述第一烟气循环管路的第一端与所述抽风机构的烧结烟道出口连通，所述第一烟气循环管路的第二端与反应罩内部连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路至反应罩内。
进一步地，所述烟气中具有二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
本发明的烧结装置通过设置反应罩，可以与运输机构配合形成反应空间，防止介质以及介质燃烧的产物外泄，同时，在介质燃烧过程中，使燃烧产物充满反应罩内部，使气体分布更加均匀，提高脱硫脱硝的反应效果。
附图说明
图1是本发明实施例一的烧结装置的结构示意图；
图2是本发明实施例二的烧结装置的结构示意图；
图3是本发明实施例一的烧结装置的抽风机构的结构示意图；
图4是本发明实施例三的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图5是本发明实施例四的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图6是本发明实施例五的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图7是本发明实施例六的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图8是本发明实施例七的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图9是本发明实施例八的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图10是本发明实施例三的烧结工艺生产设备的烧结料冷却装置的结构示意图；
图11是本发明实施例九的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图12是本发明实施例十的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图13是本发明实施例十一的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图14是本发明实施例十二的烧结工艺生产设备的结构示意图；
图例：10、烧结装置；11、反应罩；111、介质添加口；112、阀门；113、外部烟气添加口；12、运输机构；13、抽风机构；131、风箱本体；1311、内腔；132、反应器；1321、外壳；1322、净化腔；1323、排烟口；1324、支撑件；1325、净化层；133、烧结烟道；1331、烧结烟道出口14、点火机构；15、第一烟气循环管路；20、烟气净化管路；21、烟气加热入口；22、烟气加热出口；23、二次加热管路；231、二次加热入口；232、二次加热出口；30、烧结料冷却装置；31、冷却区；311、第一冷却区；312、第二冷却区；32、承载台；33、风机；34、干雾发生器；40、尾部反应器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
如图1所示的实施例一，本发明公开了一种烧结装置，包括反应罩11、用于运送烧结料的运输机构12、设置在运输机构12下方的抽风机构13和用于点燃烧结料的点火机构14，反应罩11罩设在运输机构12的上方和/或侧方，反应罩11与运输机构12围成介质与点燃后的烧结料反应的反应空间，反应罩11上开设有用于添加介质的介质添加口111，介质添加口111与反应空间连通。在烧结生产时，通过介质添加口111向结料料面喷加介质，介质可以在烧结料上方燃烧生成燃烧产物或者介质本身就是在其它地方燃烧后的燃烧产物，然后在抽风机构的作用下将燃烧产物吸入至烧结料内部，在烧结料的温度条件下，燃烧产物与烧结料中的成分发生氧化还原反应，将燃烧产物还原成具有还原性的还原性介质，如燃烧产物中的二氧化碳与烧结料中的碳单质反应生成一氧化碳，燃烧产物中的水蒸气或水与烧结料中的碳单质反应生成氢气，有效的调节烧结料内部的还原性气氛，与此同时，该还原性介质能够将氮氧化物还原成氮气，从而减少氮氧化物的排放量，成本低廉。
本发明的烧结装置通过设置反应罩，可以与运输机构配合形成反应空间，防止介质以及介质燃烧的产物外泄，同时，在介质燃烧过程中，使燃烧产物充满反应罩11内部，使气体分布更加均匀，提高污染物的脱除效果。
在上述实施例中，介质添加口111位置位于反应罩11的中上部或侧部，反应罩11的底部与运输机构12之间可以密封设置，也可以通过抽风机构13在反应罩11内部形成一个防止烟气部外漏的微负压的环境。通过将介质添加口设置在反应罩11的中上部，可以提高介质添加的高度，可以方便喷洒还原介质，更有利于介质的扩散，提高反应效率，减少还原介质的浪费；通过将反应罩11与运输机构12之间密封或通过抽风机构13在反应罩11内部形成一个微负压的环境，可以更有效地防止烟气逃逸，提高脱硫脱硝的效果。
进一步地，反应罩11上设置有用于控制介质的加入量的阀门112，实现烧结料燃烧气氛的有效控制，例如含氧量和温度，达到抑制氮氧化物产生的作用。
更进一步地，介质添加口111用于通入烟气，通入的烟气可以是外部烟气，例如：炼铁、锅炉等燃烧的烟气，也可以是烧结装置10自身产生的烟气，或者是二者的混合烟气。
外部烟气中的二噁英在通过烧结过程中的高温段被分解，一氧化碳在燃烧层附近发生氧化反应，可还原氮氧化物或与其他氧化物反应为烧结料层提供热量。外部烟气中的二氧化硫通过烧结料层时被吸附，或被还原为单质硫。
如图2所示的实施例二中，是以利用烧结装置10自身产生的烟气为例。在本实施例中，烧结装置10还包括第一烟气循环管路15，第一烟气循环管路15的第一端与抽风机构13的烧结烟道出口1331连通，第一烟气循环管路15的第二端与介质添加口111连通，烧结料产生的部分烟气通过第一烟气循环管路15至反应罩11内。
在烧结装置10中的烧结料燃烧过程中，产生的烟气(主要包括二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、二噁英中的一种或多种)通过抽风机构13抽走后，部分烟气通过循环管路回到反应罩11中，另一部分烟气通过烟囱排出，烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成一氧化碳，氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，其中碳和燃烧产物反应的具体化学方程式举例如下：
C+H2O(g)→CO+H2；
C+CO2→CO。
需要说明的是，碳添加剂指能够直接或间接使烧结料形成含碳混合物的材料，如焦粉、生物质、煤炭、碳粉等。而循环烟气中的氧气也可以作为助燃剂，通过增加助燃剂，可以提高反应效率，有助于进一步降低氮氧化物的产生。
生成的一氧化碳和氢气可以对氮氧化物和硫化物进行还原，引入烧结料层的烟气中的氮氧化物在烧结燃烧层附近的还原性气体被还原为氮气，烧结料燃烧产生的氮氧化物也被还原为氮气。引入烧结料层烟气中的二氧化硫被烧结矿吸附和/或被还原为单质硫。引入烧结料层的烟气中的一氧化他被氧化为二氧化碳。引入烧结料层中的二噁英在穿越烧结料层时被高温分解。
通过介质添加口向反应罩11内通入烟气，有效的克服了现有技术中需要对脱硝后产生的副产品进行处理的问题，同时避免氨气或臭氧泄露等进一步污染环境。
在图1所示的实施例一中，烧结装置10还包括介质添加机构，介质剂添加机构的出料口与介质添加口111连通，介质添加机构用于向烧结料喷洒还原介质，介质添加机构输出的还原介质与烧结料发生爆燃。
介质添加机构输出的介质与经过点火机构14引燃后的烧结料发生接触爆燃，点火机构14将烧结料引燃，并且在抽风机构13的作用下，烧结料由上至下燃烧升温，与此同时，运输机构12带动燃烧的烧结料向介质添加机构移动，在燃烧的烧结料移动到反应罩11下方时，介质添加机构向烧结料中添加介质，使介质与烧结料接触，同时介质受到烧结料的温度的影响而产生爆燃。
介质包括与烧结料中碳添加剂发生化学反应产生可燃性物质的材料和/或可燃性物质，也就是说，介质可以为与烧结料中煤和/或焦粉、生物质发生化学反应产生可燃性物质的任意材料，可以为一种材料，也可以为多种材料的混合物，同时介质还可以是材料与可燃性物质的混合物，也可以是单独的可燃性物质的混合物，如多种可燃性气体混合，可燃性气体和可燃性液体混合等均能够实现本发明的目的。
在上述实施例中，介质包括以下一种或多种物质：一氧化碳、甲烷、丙烷、乙炔、氢气、甲醇、乙醇、煤气、天然气、汽油、重油、煤粉、木炭、焦炭、木屑、硫化氢、氰化氢、光气、正丁烷、正己烷、正庚烷、正戊烷、丙醇、甲乙酮、醋酸乙烯、硅烷、环己烷、氯化氢、丁炔、液化气、石油气、乙醚、甲苯、苯、丙酮、丙炔、乙烯、丙烯、丁烯、丁烷、水煤浆、焦炭、木屑等可燃烧物质，或高温下可分解出氢气的水、水蒸气，氢气可以对氧化剂或者氮氧化物进行还原反应。除此之外，介质还可以是二氧化碳，二氧化碳在高温下可与焦炭、木屑中的碳单只发生反应生成一氧化碳。
介质可以为水或水蒸气，液态水受到烧结料的温度影响变为水蒸气，水蒸气与烧结料中的煤或焦粉发生化学反应生成可燃气体(一氧化碳和氢气)，一氧化碳和氢气可以对烟气中的氮氧化物、硫化物进行氧化还原反应生成水、二氧化碳、氮气、硫单质等，而且高温会将二噁英分解，从而将烟气中的污染物脱除。
本发明中采用的还原剂，可以是上述材料中的一种，也可以是多种上述材料的混合物，如多种气体混合，固体混合、气体和液体混合等均能够实现，这些混合物成本都很低廉，而且不会产生污染。
介质还包括助燃剂，助燃剂包括氧气、空气或循环废气中的一种或多种。
相对于现有技术中利用氨气、尿素或臭氧对氮氧化物等进行脱硝的技术方案，不仅能够有效的降低成本，而且经过本申请的脱硝处理方法处理后的烧结烟气中只存在二氧化碳、氮气、水蒸气等空气中已经存在的成分，不需要进一步处理即可直接排放，有效的克服了现有技术中需要对脱硝后产生的副产品进行处理的问题，同时避免氨气或臭氧泄露等进一步污染环境。
在上述实施例中，运输机构12为烧结台车，烧结料设置于烧结台车中，且烧结料在烧结台车的移动过程中燃烧形成由上至下分布的已燃烧层、燃烧层和烧结料层，介质经过已燃烧层后与燃烧层和烧结料层反应爆燃，也即在烧结料内部形成爆燃，并且烧结料的内部能够形成相对密闭的空间，使得在介质与烧结料接触时产生的高温高压绝大多数作用于烧结料上，增加爆燃的效果。
介质添加机构设置在反应罩11的内部，将介质喷洒至烧结料的已燃烧层的上方，且介质由抽风机构13吸入烧结料内部与燃烧层和烧结料层接触爆燃，保证爆燃的效果。
点火机构14和反应罩11之间具有第一设定距离，并且大致形成已燃烧层、燃烧层和烧结料层，在介质在进入烧结料内部并与接触燃烧层和烧结料层的瞬间发生反应或直接爆燃，产生可燃性气体，为烧结料层提供热量，增加烧结反应速率，尽可能降低烧结过程的时间，使爆燃在短时间内形成高温高压，使得烧结料层温度迅速提高，产生大量液相，液相冷却成固相后会能够有效的改善烧结矿粒度组成、提高烧结矿质量的目的，并且能够大量减少了烧结时间，进而提高烧结产量和质量。
进一步地，抽风机构13包括风机、多个烧结风箱和烧结烟道133，所有烧结风箱设置于运输机构12的下方，且所有烧结风箱均与烧结烟道133连通，风机设置于烧结烟道133上，风机能够将烧结料燃烧过程中的废气排出，也能够将介质吸入烧结料中进行爆燃。
如图3所示，更进一步地，烧结风箱包括风箱本体131和反应器132，风箱本体131内具有收集烟气的内腔1311，风箱本体131上还设置有与内腔1311连通的进烟口；反应器132具有净化腔1322，反应器132上还具有与净化腔1322连通的排烟口1323，净化腔1322与内腔1311连通，净化腔1322用于净化内腔1311中的烟气。通过风箱本体131将烟气收集至内腔1311中，并通过与内腔1311连通的反应器132对烟气进行第一次净化，从而减少烟气中的有害物质，减少后端净化处理的压力，提高净化效果。
反应器132包括外壳1321和支撑件1324，外壳1321内形成有净化腔1322，外壳1321上设置有排烟口1323；支撑件1324设置在净化腔1322内，支撑件1324上具有通过烟气的过流结构，支撑件1324上设置有用于与烟气反应的净化层1325。通过在支撑件1324上设置过流结构，烟气通过过流结构的引导，与净化层1325发生反应，从而达到净化效果。
优选地，反应器132为脱硫脱硝反应器，净化层1325包括碱性矿料或能与烟气中硫和氮氧化物发生反应或能对硫和氮氧化物发生反应起催化作用的物质。净化层1325可以与烟气中的在物质特别是碱性物质、烟气中的氮氧化物和硫化物在一定温度的情况下会发生化学反应，从而降低烟气中的NOx和硫化物的含量，从而在保证最终烟气中NOx和硫化物含量达到标准的前提下有效的降低设备成本。
支撑件1324为孔板，过流结构为孔板上的气孔。采用孔板为支撑件，通过孔板上的气孔引导烟气与净化层中的物质进行反应，从而达到净化烟气的目的。支撑件1324也可以是筛网，过流结构为筛网的筛孔。采用筛网为支撑件，由于筛孔较小，可以减小烟气的流速，使烟气通过净化层的时间延长，充分与净化层反应净化，提高净化效果，而且筛孔较小可以起到除尘的作用。
在上述实施例中，排烟口1323设置在支撑件1324的下方，支撑件1324相对净化腔1322的内壁可转动，支撑件1324可通过转动将净化后的净化层1325从支撑件1324脱离，并从排烟口1323排出。通过使支撑件1324相对净化腔1322的内壁可转动，从而可以在需要更换净化层的净化材料时，通过转动支撑件1324将净化后的净化层1325从支撑件1324脱离，并从排烟口1323排出，方便反应器132的更换和清洁，为了进一步方便更换过程，外壳1321上还设置用于更换净化层1325的舱门。
在本实施例中，烧结装置采用的是带式烧结机，当然，烧结装置还可以采用其他烧结机，例如：机上冷却烧结机。
根据本发明的实施例三，还公开了一种烧结工艺生产设备，包括上述的烧结装置。
如图4所示，在本实施例中，烧结装置10具有烧结烟道出口1331，烧结工艺生产设备还包括烟气净化管路20、烧结料冷却装置30和尾部反应器40，烟气净化管路20包括对应设置的烟气加热入口21和烟气加热出口22，烟气加热入口21与烧结烟道出口1331连通；烧结料冷却装置30设置在烟气加热入口21和烟气加热出口22之间，烧结装置10产生的烟气通过烟气加热入口21进入烧结料冷却装置30，烟气对燃烧后的烧结料进行冷却，同时，烧后的烧结料对通过的烟气进行加热，为了增强脱硝效果，可以在烟气进入烧结料冷却装置30时，喷加还原性介质，如一氧化碳、氢气、尿素、氨等，还原介质在烧结料的加热下与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气、水和二氧化碳，从而增强脱硝效果。加热后的烟气进入烟气加热出口22；尾部反应器40通过管路与烟气加热出口22连通，尾部反应器40用于对加热后的烟气进行净化处理(主要为除尘)和余热回收。
通过设置烟气净化管路20和尾部反应器40，使烧结料烟气经过烟气净化管路20的引导后，与待冷却的高温烧结料进行热交换，在冷却高温烧结料的同时，高温烧结料也对烟气进行加热，再通过尾部反应器40对加热后的烟气进行净化处理，不用增加额外的加热设备对烟气进行加热，从而降低成本，提高净化效果和能源利用率。
需要说明的是，烟气进入烧结装置10的抽风机构13后，依次经过烧结烟道、机头除尘装置、烧结风机、脱硫塔、引风机然后进入烟气加热入口21，通过烧结料冷却装置30上方设置的鼓风冷却机进入烟气加热出口22，最后进入除尘装置并在除尘装置下游的风机作用下从烟囱排出。
在本实施例中，烧结料冷却装置30包括冷却区31，烟气加热入口21位于冷却区31的下方，烟气加热出口22位于冷却区31的上方。通过将烟气加热入口21和烟气加热出口22分别设置在冷却区31的上方和下方，低温烟气进入冷却区31后可以更加充分的进行加热，而且加热后的烟气上升后，可以直接通过冷却区31上方的烟气加热出口22进入尾部反应器40中净化，因此，可以保证良好的反应温度，提高烟气的净化效果。另外，该冷却区31在烟气通过时，还可以净化烟气中的一氧化碳、氮氧化物、二噁英、白色烟羽。在烧结矿的催化作用下，一氧化碳可以还原氮氧化物，同时一氧化碳也可与氧气发生反应生成二氧化碳，一氧化碳也可与铁的氧化物进行反应，生成低价的铁的氧化物，甚至是单质铁，同时放出热量。二噁英在穿越高温烧结矿时被分解，白色烟羽主要由水蒸气形成，烟温提高后，白色烟羽消失。同时烟气中的水蒸汽加速了烧结矿的冷却过程。为了增强脱硝效果，可以在烟气进入冷却区31时，喷加还原性介质，如一氧化碳、氢气、尿素、氨等，还原介质在烧结料的加热下与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气、水和二氧化碳，从而增强脱硝效果。
如图5所示的实施例四，同样公开了一种烧结工艺生产设备，与实施例三的区别在于，在本实施例中，烧结工艺生产设备还包括第二烟气循环管路50，第二烟气循环管路50的第一端与尾部反应器40的烟气出口连通，第二烟气循环管路50的第二端与反应罩11的介质添加口111连通。经过尾部反应器40净化的烟气包括大量的二氧化碳、水蒸气、水，部分烟气通过第二烟气循环管路50回到反应罩11中，另一部分烟气通过烟囱排出，烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成大量一氧化碳、氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，其中碳和燃烧产物反应的具体化学方程式举例如下：
C+H2O(g)→CO+H2；
C+CO2→CO。
需要说明的是，第二烟气循环管路50的第一端不仅可以与尾部反应器40的烟气出口连通，还可以与所述烟气加热出口(22)连通，也可以同时与二者连通。
还需要说明的是，碳添加剂指能够直接或间接使烧结料形成含碳混合物的材料，如焦粉、生物质、煤炭、碳粉等。而循环烟气中的氧气也可以作为助燃剂，通过增加助燃剂，可以提高反应效率，有助于进一步降低氮氧化物的产生。
生成的一氧化碳和氢气可以对氮氧化物和硫化物进行还原，引入烧结料层的烟气中的氮氧化物在烧结燃烧层附近的还原性气体被还原为氮气，烧结料燃烧产生的氮氧化物也被还原为氮气。引入烧结料层烟气中的二氧化硫被烧结矿吸附和/或被还原为单质硫。引入烧结料层的烟气中的一氧化他被氧化为二氧化碳。引入烧结料层中的二噁英在穿越烧结料层时被高温分解。
通过介质添加口向反应罩11内通入烟气，有效的克服了现有技术中需要对脱硝后产生的副产品进行处理的问题，同时避免氨气或臭氧泄露等进一步污染环境。如图6所示是本发明的实施例五，本实施例是在实施例四的基础上，烧结装置还包括第一烟气循环管路15，第一烟气循环管路15的第一端与抽风机构13的烧结烟道出口1331连通，第一烟气循环管路15的第二端与介质添加口111连通，烧结料产生的部分烟气通过第一烟气循环管路15至反应罩11内。
也就是说，在本实施例中，可以将在烧结装置10中产生的烟气通过第一烟气循环管路15引回至反应罩11中，烧结装置10中产生的烟气由于还未经过后续净化，因此，不仅包括二氧化碳、水蒸气、水，还包括二氧化硫、氮氧化物、二噁英中的一种或多种，在反应罩11内烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成一氧化碳，氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。通过增加第一烟气循环管路15和第二烟气循环管路50，可以使烟气进行多重循环，在多重循环过程中可以将烟气中的二氧化硫、氮氧化物、二噁英清除，而二氧化碳、水蒸气、水反复利用，生成一氧化碳、氢气，使烧结料附近始终形成还原性气氛，从而又可以进一步抑制氮氧化物生成，保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，并且最终可以产生大量的二氧化碳，可以对烟气中的二氧化碳进行回收再利用，实现碳中和。
在如图7所示的实施例六中，同样公开了一种烧结工艺生产设备，与实施例三的区别在于，在本实施例中，冷却区31包括第一冷却区311和第二冷却区312，第二冷却区312的温度大于第一冷却区311的温度；烟气净化管路20还包括二次加热管路23，二次加热管路23包括二次加热入口231和二次加热出口232，二次加热入口231位于第一冷却区311的上方，二次加热出口232位于第二冷却区312的下方；烟气加热入口21位于第一冷却区311的下方，烟气加热出口22位于第二冷却区312的上方。
冷却区31设置为第一冷却区311和第二冷却区312，第一冷却区311内为冷却了较长时间的烧结料，而第二冷却区312内为冷却时间较短或刚刚加热完的烧结料，因此，第二冷却区312的温度大于第一冷却区311的温度，加热烟气时，将低温烟气首先通过温度较低的第一冷却区311进行初步加热，再通过设置二次加热管路23，将初步加热后的烟气输送至温度较高的第二冷却区进行进一步加热，通过二次加热，可以大大提高换热效率，保证烟气的脱白效果，同时保证烟气的温度能够达到发生反应的温度，进而保证脱一氧化碳脱硝的效果。另外，还可以进一步降低熟料的冷却温度，提高余热回收的烟气温度一举多得。为了增强脱硝效果，可以在烟气进入第一冷却区311和/或第二冷却区312时，喷加还原性介质，如一氧化碳、氢气、尿素、氨等，还原介质在烧结料的加热下与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气、水和二氧化碳，从而增强脱硝效果。
在本实施例中，二次加热管路23设置有催化剂添加装置和/或还原剂添加装置。通过设置催化剂添加装置，能够添加催化剂增加反应效率，进而增加脱硫脱硝的效果。
如图8所示，本发明还公开了实施例七，本实施例同样公开了一种烧结工艺生产设备，与实施例六的区别在于，在本实施例中，烧结工艺生产设备还包括第二烟气循环管路50，第二烟气循环管路50的第一端与尾部反应器40的烟气出口连通，第二烟气循环管路50的第二端与反应罩11的介质添加口111连通。烟气经过第一冷却区311、第二冷却区312以及二次加热管路23，已对烟气进行了一轮脱硫脱硝，烟气中的二噁英也非常少，再经过尾部反应器40净化，烟气中包括大量的二氧化碳、水蒸气，部分烟气通过第二烟气循环管路50回到反应罩11中，另一部分烟气通过烟囱排出，烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成大量一氧化碳、氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，其中碳和燃烧产物反应的具体化学方程式举例如下：
C+H2O(g)→CO+H2；
C+CO2→CO。
需要说明的是，第二烟气循环管路50的第一端不仅可以与尾部反应器40的烟气出口连通，还可以与所述烟气加热出口22连通，也可以同时与二者连通。
还需要说明的是，碳添加剂指能够直接或间接使烧结料形成含碳混合物的材料，如焦粉、生物质、煤炭、碳粉等。而循环烟气中的氧气也可以作为助燃剂，通过增加助燃剂，可以提高反应效率，有助于进一步降低氮氧化物的产生。
生成的一氧化碳和氢气可以对氮氧化物和硫化物进行还原，引入烧结料层的烟气中的氮氧化物在烧结燃烧层附近的还原性气体被还原为氮气，烧结料燃烧产生的氮氧化物也被还原为氮气。引入烧结料层烟气中的二氧化硫被烧结矿吸附和/或被还原为单质硫。引入烧结料层的烟气中的一氧化他被氧化为二氧化碳。引入烧结料层中的二噁英在穿越烧结料层时被高温分解。
通过介质添加口向反应罩11内通入烟气，有效的克服了现有技术中需要对脱硝后产生的副产品进行处理的问题，同时避免氨气或臭氧泄露等进一步污染环境。
如图9所示是本发明的实施例八，本实施例是在实施例七的基础上，烧结装置还包括第一烟气循环管路15，第一烟气循环管路15的第一端与抽风机构13的烧结烟道出口1331连通，第一烟气循环管路15的第二端与反应罩连通，烧结料产生的部分烟气通过第一烟气循环管路15至反应罩11内。
也就是说，在本实施例中，可以将在烧结装置10中产生的烟气通过第一烟气循环管路15引回至反应罩11中，烧结装置10中产生的烟气由于还未经过后续净化，因此，不仅包括二氧化碳、水蒸气、水，还包括二氧化硫、氮氧化物、二噁英中的一种或多种，在反应罩11内烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成一氧化碳，氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。通过增加第一烟气循环管路15和第二烟气循环管路50，可以使烟气进行多重循环，在多重循环过程中可以将烟气中的二氧化硫、氮氧化物、二噁英清除，而二氧化碳、水蒸气、水反复利用，生成一氧化碳、氢气，使烧结料附近始终形成还原性气氛，从而又可以进一步抑制氮氧化物、硫化物的生成，保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，并且最终可以产生大量的二氧化碳，可以对烟气中的二氧化碳进行回收再利用，实现碳中和。
图10所示的可以是烧结料冷却装置30的一种具体结构，包括承载台32、干雾发生器33和风机34，烧结料设置于承载台32上，冷却剂在干雾发生器33内雾化后送至承载台32处，雾化后的冷却剂喷射或吸附到承载台32上与高温的烧结料进行热交换。
承载台32上设置有烟气加热入口21，干雾发生器33的入口与风机34进风口连通，风机34的出风口与烟气加热入口21连通，优选的，烟气加热入口21与承载台32的下部连通，利用风机34将雾化后的烟气吹向或负压吸附到承载台32上，方便烟气与高温烧结料进行热交换，并在吸热后形自然上升。
在如图11所示的实施例九中，还公开了一种烧结工艺生产设备，其反应原理与上述实施例三相同，区别在于该烧结工艺生产设备采用机上冷却烧结机，其烧结装置10和烧结料冷却装置30是连在一起的。在本实施例中，点火机构14、反应罩11、烟气加热入口21依次设置，烟气加热入口21位于冷却装置的冷却区31上方，而烟气加热出口22是设置在冷却区31的下方，冷却区31下方设置有抽风冷却机，也就是说，烟气是从上方进入烧结料后，在抽风冷却机的作用下，再从下方离开，这样设置更加节省空间。
如图12所示，本发明还公开了实施例十，本实施例同样公开了一种烧结工艺生产设备，与实施例九的区别在于，在本实施例中，烧结工艺生产设备还包括第二烟气循环管路50，第二烟气循环管路50的第一端与尾部反应器40的烟气出口连通，第二烟气循环管路50的第二端与反应罩11内部连通。烟气经过冷却区31和尾部反应器40净化，已将大部分烟气脱硫脱硝，二噁英含量也很少，此时，烟气中具有大量的二氧化碳以及一部分水蒸气、水，部分烟气通过第二烟气循环管路50回到反应罩11中，另一部分烟气通过烟囱排出，烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成大量一氧化碳、氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，其中碳和燃烧产物反应的具体化学方程式举例如下：
C+H2O(g)→CO+H2；
C+CO2→CO。
需要说明的是，第二烟气循环管路50的第一端不仅可以与尾部反应器40的烟气出口连通，还可以与所述烟气加热出口(22)连通，也可以同时与二者连通。
还需要说明的是，碳添加剂指能够直接或间接使烧结料形成含碳混合物的材料，如焦粉、生物质、煤炭、碳粉等。而循环烟气中的氧气也可以作为助燃剂，通过增加助燃剂，可以提高反应效率，有助于进一步降低氮氧化物的产生。
生成的一氧化碳和氢气可以对氮氧化物和硫化物进行还原，引入烧结料层的烟气中的氮氧化物在烧结燃烧层附近的还原性气体被还原为氮气，烧结料燃烧产生的氮氧化物也被还原为氮气。引入烧结料层烟气中的二氧化硫被烧结矿吸附和/或被还原为单质硫。引入烧结料层的烟气中的一氧化他被氧化为二氧化碳。引入烧结料层中的二噁英在穿越烧结料层时被高温分解。
通过介质添加口向反应罩11内通入烟气，有效的克服了现有技术中需要对脱硝后产生的副产品进行处理的问题，同时避免氨气或臭氧泄露等进一步污染环境。
如图13所示是本发明的实施例十一，本实施例是在实施例十的基础上，烧结装置还包括第一烟气循环管路15，第一烟气循环管路15的第一端与抽风机构13的烧结烟道出口1331连通，第一烟气循环管路15的第二端与反应罩11内部连通，烧结料产生的部分烟气通过第一烟气循环管路15至反应罩11内。
也就是说，在本实施例中，可以将在烧结装置10中产生的烟气通过第一烟气循环管路15引回至反应罩11中，烧结装置10中产生的烟气由于还未经过后续净化，因此，不仅包括二氧化碳、水蒸气、水，还包括二氧化硫、氮氧化物、二噁英中的一种或多种，在反应罩11内烟气中的二氧化碳和水蒸气与烧结料中的碳添加剂中的碳单质在烧结燃烧层附近发生反应，生成一氧化碳、氢气等还原性气体，在烧结燃烧层附近形成还原性气氛。通过增加第一烟气循环管路15和第二烟气循环管路50，可以使烟气进行多重循环，在多重循环过程中可以将烟气中的二氧化硫、氮氧化物、二噁英清除，而二氧化碳、水蒸气、水反复利用，生成一氧化碳、氢气，使烧结料附近始终形成还原性气氛，从而又可以进一步抑制氮氧化物、硫化物的生成，保证对氮氧化物的处理，实现对烧结烟气进行脱硝的目的，并且最终可以产生大量的二氧化碳，可以对烟气中的二氧化碳进行回收再利用，实现碳中和。
如图14所示是本发明的实施例十二，本实施例是的烧结工艺生产设备采用普通的烧结机，与机上冷却烧结机区别在于，其烧结装置10和烧结料冷却装置30是分开的，其反应原理以及其他结构相同均与机上冷却烧结机相同。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (23)

1.一种烧结装置，包括用于运送烧结料的运输机构(12)，其特征在于，还包括：
反应罩(11)，所述反应罩(11)罩设在所述运输机构(12)的上方，所述反应罩(11)与所述运输机构(12)围成反应空间，所述反应罩(11)上开设有用于添加介质的介质添加口(111)，所述介质添加口(111)与所述反应空间连通。
2.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，
所述介质添加口(111)位置位于所述反应罩(11)的靠近顶部位置处。
3.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，
所述反应罩(11)上设置有用于控制介质加入量的阀门(112)。
4.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，
所述介质添加口(111)用于通入烟气。
5.根据权利要求4所述的烧结装置，其特征在于，所述烧结装置还包括：
抽风机构(13)，所述抽风机构(13)设置在所述运输机构(12)下方；
点火机构(14)，所述点火机构(14)用于点燃烧结料；
第一烟气循环管路(15)，所述第一烟气循环管路(15)的第一端与所述抽风机构(13)的烧结烟道出口(1331)连通，所述第一烟气循环管路(15)的第二端与所述介质添加口(111)连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路(15)循环至反应罩(11)内。
6.根据权利要求4或5所述的烧结装置，其特征在于，
所述烟气中包括二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，
所述反应罩(11)上还设置有用于通入外部烟气的外部烟气添加口(113)。
8.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述烧结装置(10)还包括：
介质添加机构，所述介质添加机构的出料口与所述介质添加口(111)连通，所述介质添加机构用于向烧结料喷洒还原介质，所述介质添加机构输出的还原介质与烟气中的氮氧化物发生反应或与烧结料中的碳发生反应生成还原剂并放热。
9.根据权利要求8所述的烧结装置，其特征在于，
所述运输机构(12)为烧结台车，烧结料设置于所述烧结台车中，且烧结料在所述烧结台车的移动过程中燃烧形成由上至下分布的已燃烧层、燃烧层和烧结料层，所述介质经过所述已燃烧层后与所述燃烧层和烧结料层反应并放热。
10.根据权利要求9所述的烧结装置，其特征在于，
所述介质添加机构将所述介质输送至所述烧结料的已燃烧层的上方，且所述介质由所述抽风机构(13)吸入烧结料内部与所述燃烧层和烧结料层中的碳接触应生成可燃性气体，可燃性气体发生氧化反应并放热。
11.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，
所述抽风机构(13)包括风机、多个烧结风箱和烧结烟道(133)，所有所述烧结风箱设置于所述运输机构(12)的下方，且所有所述烧结风箱均与所述烧结烟道(133)连通，所述风机设置于所述烧结烟道(133)上。
12.根据权利要求11所述的烧结装置，其特征在于，所述烧结风箱包括：
风箱本体(131)，所述风箱本体(131)内具有收集烟气的内腔(1311)，所述风箱本体(131)上还设置有与所述内腔(1311)连通的进烟口；
反应器(132)，所述反应器(132)具有净化腔(1322)，所述反应器(132)上还具有与所述净化腔(1322)连通的排烟口(1323)，所述净化腔(1322)与所述内腔(1311)连通，所述净化腔(1322)用于净化所述内腔(1311)中的烟气。
13.一种烧结工艺生产设备，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的烧结装置。
14.根据权利要求13所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，所述烧结装置(10)具有烧结烟道出口(1331)，所述烧结工艺生产设备还包括：
烟气净化管路(20)，所述烟气净化管路(20)包括对应设置的烟气加热入口(21)和烟气加热出口(22)，所述烟气加热入口(21)与所述烧结烟道出口(1331)连通；
烧结料冷却装置(30)，所述烧结料冷却装置(30)设置在烟气加热入口(21)和烟气加热出口(22)之间，所述烧结装置(10)产生的烟气通过所述烟气加热入口(21)进入所述烧结料冷却装置(30)，烟气对燃烧后的烧结料进行冷却，同时，烧后的烧结料对通过的烟气进行加热，加热后的烟气进入所述烟气加热出口(22)；
尾部反应器(40)，所述尾部反应器(40)通过管路与所述烟气加热出口(22)连通，所述尾部反应器(40)用于对加热后的烟气进行净化处理。
15.根据权利要求14所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，
所述烧结料冷却装置(30)包括冷却区(31)，所述烟气加热入口(21)位于所述冷却区(31)的下方，所述烟气加热出口(22)位于所述冷却区(31)的上方。
16.根据权利要求15所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，所述烧结工艺生产设备还包括：
第二烟气循环管路(50)，所述第二烟气循环管路(50)的第一端与所述尾部反应器(40)的烟气出口和/或所述烟气加热出口(22)连通，所述第二烟气循环管路(50)的第二端与所述反应罩(11)的介质添加口(111)连通。
17.根据权利要求16所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，所述烧结装置还包括：
第一烟气循环管路(15)，所述第一烟气循环管路(15)的第一端与所述抽风机构(13)的烧结烟道出口(1331)连通，所述第一烟气循环管路(15)的第二端与反应罩(11)内部连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路(15)至反应罩(11)内。
18.根据权利要求17所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，
所述烟气中具有二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
19.根据权利要求15所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，
所述冷却区(31)包括第一冷却区(311)和第二冷却区(312)，所述第二冷却区(312)的温度大于所述第一冷却区(311)的温度；
所述烟气净化管路(20)还包括二次加热管路(23)，所述二次加热管路(23)包括二次加热入口(231)和二次加热出口(232)，所述二次加热入口(231)位于第一冷却区(311)的上方，所述二次加热出口(232)位于所述第二冷却区(312)的下方；
所述烟气加热入口(21)位于所述第一冷却区(311)的下方，所述烟气加热出口(22)位于所述第二冷却区(312)的上方。
20.根据权利要求19所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，
所述二次加热管路(23)设置有催化剂添加装置和/或还原剂添加装置。
21.根据权利要求20所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，所述烧结工艺生产设备还包括：
第二烟气循环管路(50)，所述第二烟气循环管路(50)的第一端与所述尾部反应器(40)的烟气出口和/或所述烟气加热出口(22)连通，所述第二烟气循环管路(50)的第二端与所述反应罩(11)内部连通。
22.根据权利要求21所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，所述烧结装置还包括：
第一烟气循环管路(15)，所述第一烟气循环管路(15)的第一端与所述抽风机构(13)的烧结烟道出口(1331)连通，所述第一烟气循环管路(15)的第二端与反应罩(11)内部连通，所述烧结料产生的部分烟气通过所述第一烟气循环管路(15)至反应罩(11)内。
23.根据权利要求22所述的烧结工艺生产设备，其特征在于，
所述烟气中具有二氧化碳、水蒸气、水、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二噁英中的一种或多种。
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