CN117553586A - 一种直接还原回转窑烟气处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接还原回转窑烟气处理工艺，采用生产工艺为：铁矿石直接还原回转窑烟气处理系统主要由供风系统、烟气处置室、加料系统、烟气总管组成，从回转窑入料端排出的500‑600℃烟气首先进入到重力沉降室中，烟气在流动方向改变过程中，其所含的粗颗粒粉尘从烟气中分离出来。粗除尘后的烟气在烟气处置室内继续自下而上流动，烟气中所含的细粒粉尘在重力作用下继续从烟气中分离出来。当烟气流动到可燃成分处置室时，烟气与从空气喷出口喷出的空气混合并燃烧，可使烟气中可燃成分处置干净。
Description
技术领域
本发明属于冶金和矿物工程技术领域，具体涉及一种直接还原回转窑烟气处理工艺。
背景技术
在铁矿石回转窑直接还原的工艺中，从回转窑入料端排出的高温烟气中含有一定的CO、H2等可燃成分，如果这部分烟气不进行处置，直接经过除尘器除尘和脱硫装置脱硫后进行排放，因烟气中CO含量较高，烟气不能实现达标排放。
为使铁矿石直接还原回转窑排出的烟气实现达标排放，目前国内外的普遍做法是将回转窑入料端排出的高温烟气首先进入到窑尾罩中，烟气中大部分粗粒粉尘在重力作用下被去除，粗除尘后的烟气再经过排烟管道进入到二次燃烧室中，高温烟气与供风系统供入的助燃空气混合后进行燃烧，二次燃烧后的高温烟气再经过余热回收装置回收热量并降温、除尘系统除尘、风机系统加压、脱硫系统脱硫后，最后通过烟囱排入大气之中。
图1为现有直接还原回转窑烟气处理系统图。在回转窑的二次燃烧室中，二次燃烧室由供风系统、排烟总管、排烟口、积灰、排烟管道组成，其中供风系统由鼓风机、空气总管、空气分配管、调节阀门、空气喷出口组成。鼓风机鼓入的空气通过空气总管进入到空气分配管中，通过空气分配管和调节阀门将空气按工艺要求喷入到二次燃烧室内。二次燃烧室内喷入的空气在水平射流流动过程中与自下而上流动的高温烟气在边流动、边混合的过程中，烟气中可燃成分进行燃烧。目前，直接还原回转窑烟气处理系统存在的主要问题有：
1）在回转窑的二次燃烧室中，由于高温烟气与常温空气混合条件较差，烟气中可燃成分很难完全燃烧，从二次燃烧室排出的烟气中CO含量高达1-3%，不能实现达标排放。
2）在回转窑的窑尾罩内，烟气在水平流动过程中，由于烟气与粉尘同方向流动，烟气流速变化不大，烟气中粉尘的去除效率较低，大部分粉尘颗粒被高温烟气带入到二次燃烧室内，在助燃空气的作用下，烟气中可燃成分进行燃烧，粉尘颗粒容易产生低熔点液相，熔融液相粘附在二次燃烧室的内壁上，影响回转窑生产的长期稳定顺行。
3）在回转窑的入料端分别设置了窑尾罩和二次燃烧室，两个装置占用了一定的生产空间，给生产及设备布置带来一定困难。
4）在回转窑的入料端同时设置窑尾罩和二次燃烧室，这两个装置产生的积灰需要设置两套清灰装置。
5）在回转窑的入料端设置窑尾罩和二次燃烧室，烟气流动的行程加长，排烟阻力增大，增加了设备维护和运行成本。
发明内容
本发明针对传统铁矿石直接还原回转窑排出烟气在处置中存在的上述问题，为实现外排烟气的达标排放、降低烟气在可燃成分处置前的粉尘含量、减少清灰装置、缩短烟气流动行程，提出了一种直接还原回转窑烟气处理工艺。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种直接还原回转窑烟气处理工艺，所述回转窑的入料端连接有竖直的烟气处置室，回转窑入料端与烟气处置室的侧壁柔性密封连接，烟气处置室的横截面为回转窑窑尾罩横截面积的三倍以上；回转窑的加料管从烟气处置室顶部竖直向下穿入，并穿入至回转窑内；
烟气处置室底部设有积灰排放口，顶部连接有排烟总管；烟气处置室下部为重力沉降室、上部为可燃成分处置室，重力沉降室用于沉降烟气中的颗粒物，可燃成分处置室用于燃烧烟气中的可燃成分；可燃成分处置室内布设有供气系统；
本发明从回转窑入料端排出的500-600℃烟气中，首先进入到烟气处置室的重力沉降室中，烟气由水平流动改变为自下而上的流动，烟气在流动方向改变的过程中，其中所含的粗颗粒粉尘在惯性力和重力的作用下从烟气中分离出来，并沉积在烟气处置室的底部。粗除尘后的烟气在烟气处置室内继续自下而上流动，烟气中所含的细颗粒粉尘在重力作用下继续从烟气中分离出来，也沉积在烟气处置室的底部。当烟气流动到可燃成分处置室时，烟气与从空气喷出口喷出的空气进行混合并燃烧，可使烟气的温度提高到900-1000℃，高温烟气最后从烟气处置室的顶部排出。
本发明为提高烟气处置室内烟气的除尘效果，采用烟气流动横截面积比窑尾罩横截面积大三倍以上的烟气处置室，可有效降低烟气在烟气处置室内的流速，延长烟气在烟气处置室内的流动时间。
本发明在烟气处置室外设置鼓风机，鼓风机出口与空气总管一端连接，空气总管的另一端与空气分配管中部连接，空气分配管竖直安装，在空气分配管上沿长度方向均匀安装有空气喷出管，空气喷出管上安装有调节阀门，在空气喷出管的另一端设置有空气喷出口，空气喷出口位于烟气处置室的中部，可将空气沿圆周方向均匀吹入到可燃成分处置室内。
本发明将加料口设置在烟气处置室的顶部，加料口的下部与加料管的上端连接，加料管的下端位于回转窑内的窑尾底部；在加料管位于窑内的部分，由于加料管需要承受高温辐射的作用，为延长加料管的使用寿命，在加料管的管壁外部设置有厚度为30-50mm的耐火浇注料。
本发明为将烟气中的可燃成分处置干净，在可燃成分处置室内设置有8-12个空气喷出口，各个空气喷出口沿竖直方向安装，在烟气自下而上流动过程中，可使烟气中可燃成分与空气均匀混合，使烟气中可燃成分实现完全燃烧，达到烟气的达标排放。
本发明在烟气处置室的底部设有积灰仓，从高温烟气中沉降下来的积灰落入到积灰仓内进行暂存，积灰仓中的积灰通过底部设置的积灰排放口定期进行排放。
本发明空气喷出管位于烟气处置室内的部分，需要承受900-1000℃的高温烟气的辐射作用，为延长其使用寿命，在烟气处置室内的部分空气喷出管外壁上设置一层30-50mm耐火浇注料。
本发明的有益效果在于：
1.本发明取消了现有铁矿石直接还原回转窑的窑尾罩与二次燃烧室，在回转窑的入料端增设了烟气处置室，减少了生产设备数量，缩短了烟气生产的流程；
2.本发明在回转窑排出的高温烟气除尘中，采用气流扰动与重力除尘相结合的方法，可将烟气中的灰分尽可能处置干净，并使洁净烟气在可燃成分处置室内进行燃烧，从而防止烟气中的粉尘熔化后，液相粘附在烟气处置室的内壁，使生产线连续稳定顺行；
3.本发明在回转窑的可燃成分处置室内沿竖直方向设置了多个空气喷出口，可使烟气中可燃成分进行分层燃烧，实现了烟气的达标排放。
附图说明
图1为现有直接还原回转窑烟气处理系统图；
图2为本发明直接还原回转窑烟气处理系统图；
图中：1-烟气处置室，101-重力沉降室，102-可燃成分处置室；
2-加料管，3-排烟总管，4-供气系统，41-鼓风机，42-空气总管，43-空气分配管，44-调节阀门，45-空气喷出管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图2所示，一种直接还原回转窑烟气处理工艺，回转窑的入料端连接有竖直的烟气处置室1，回转窑入料端与烟气处置室1的侧壁柔性密封连接，烟气处置室1的横截面为回转窑窑尾罩横截面积的三倍以上；回转窑的加料管2从烟气处置室1顶部竖直向下穿入，并穿入至回转窑内。
烟气处置室1底部设有积灰排放口，顶部连接有排烟总管3；烟气处置室1下部为重力沉降室101、上部为可燃成分处置室102，重力沉降室101用于沉降烟气中的颗粒物，可燃成分处置室102用于燃烧烟气中的可燃成分；可燃成分处置室102内布设有供气系统4。供气系统4包括鼓风机41、空气总管42、空气分配管43和空气喷出管45；鼓风机41设于烟气处置室1外侧，鼓风机41出口与空气总管42一端连接，空气总管42的另一端与空气分配管43中部连接，空气分配管43竖直安装，在空气分配管43上沿长度方向均匀安装有空气喷出管45；空气喷出管45水平穿入可燃成分处置室102内，空气喷出口位于可燃成分处置室102的中部，空气喷出管45上安装有调节阀门44，在空气喷出管45的另一端设置有空气喷出口，可将空气沿圆周方向均匀吹入到可燃成分处置室102内。
1）铁矿石直接还原回转窑烟气处理系统主要由供风系统、烟气处置室1、加料系统、烟气总管组成。其中，供风系统由鼓风机41、空气总管42、空气分配管43、调节阀门44、空气喷出管45、空气喷出口组成；烟气处置室1由重力沉降室101、可燃成分处置室102、密封装置、排烟口、积灰排放口、积灰组成；加料系统由加料口、加料管2、耐火材料组成。
2）从回转窑入料端排出的500-600℃烟气中，首先进入到烟气处置室1的重力沉降室101中，烟气由水平流动改变为自下而上的流动，烟气在流动方向改变的过程中，其中所含的粗颗粒粉尘在惯性力和重力的作用下从烟气中分离出来，并沉积在烟气处置室1的底部。粗除尘后的烟气在烟气处置室1内继续自下而上流动，烟气中所含的细颗粒粉尘在重力作用下继续从烟气中分离出来，也沉积在烟气处置室1的底部。当烟气流动到可燃成分处置室102时，烟气与从空气喷出口喷出的空气进行混合并燃烧，可使烟气的温度提高到900-1000℃，高温烟气最后从烟气处置室1的顶部排出。
3）在烟气处置室1内，采用烟气流动横截面积比现有窑尾罩横截面积大3倍以上的烟气处置室1，可降低烟气在烟气处置室1内的流速，延长烟气在烟气处置室1内的流动时间。
4）在烟气处置室1外设置鼓风机41，鼓风机41出口与空气总管42一端连接，空气总管42的另一端与空气分配管43中部连接，空气分配管43竖直安装，在空气分配管43上沿长度方向均匀安装有空气喷出管45，空气喷出管45上安装有调节阀门44，在空气喷出管45的另一端设置有空气喷出口，空气喷出口位于烟气处置室1的中部，可将空气沿圆周方向均匀吹入到可燃成分处置室102内。
5）在烟气处置室1内，将加料口设置在烟气处置室1的顶部，加料口的下部与加料管2的上端连接，加料管2的下端位于回转窑内的窑尾底部；在加料管2位于窑内的部分，在加料管2的管壁外部设置有厚度为40mm的耐火浇注料。
6）在可燃成分处置室102内设置有10个空气喷出口，各个空气喷出口沿竖直方向安装，在烟气自下而上流动过程中，可使烟气中可燃成分与空气均匀混合，使烟气中可燃成分实现完全燃烧。
7）在烟气处置室1的底部设有积灰仓，从高温烟气中沉降下来的积灰落入到积灰仓内进行暂存，积灰仓中的积灰通过底部设置的积灰排放口定期进行排放。
8）空气喷出管45位于烟气处置室1内的部分，在其外壁上设置一层50mm耐火浇注料。
本发明与传统方案的效果对比：
1.烟气中CO的处理效果
在传统的铁矿石直接还原回转窑中，在回转窑的二次燃烧室中，鼓风机41鼓入的空气通过空气总管42进入到空气分配管43中，通过空气分配管43和调节阀门44将空气按工艺要求喷入到二次燃烧室内。二次燃烧室内喷入的空气在水平射流流动过程中与自下而上流动的高温烟气在边流动、边混合的过程中，由于烟气中可燃成分与空气的混合条件较差，再加上烟气温度只有500-600℃，在较低的温度下烟气中可燃成分很难完全燃烧，从二次燃烧室排出的烟气中CO含量高达1-3%，不能实现达标排放。
传统回转窑实施实例：国内某大型铁矿石直接还原回转窑，在窑尾设有二次燃烧室，从二次燃烧室排出的烟气中CO含量高达2.5%。
在本方案中，从回转窑入料端排出的500-600℃烟气中，当烟气流动到可燃成分处置室102时，烟气与从空气喷出口喷出的空气进行混合并燃烧，可使烟气的温度提高到900-1000℃，高温烟气最后从烟气处置室1的顶部排出。为提高烟气处置室1内烟气的除尘效果，采用烟气流动横截面积比窑尾罩横截面积大三倍以上的烟气处置室1，可有效降低烟气在烟气处置室1内的流速，延长烟气在烟气处置室1内的流动时间。
本发明在烟气处置室1外设置鼓风机41，鼓风机41出口与空气总管42一端连接，空气总管42的另一端与空气分配管43中部连接，空气分配管43竖直安装，在空气分配管43上沿长度方向均匀安装有空气喷出管45，空气喷出管45上安装有调节阀门44，在空气喷出管45的另一端设置有空气喷出口，空气喷出口位于烟气处置室1的中部，可将空气沿圆周方向均匀吹入到可燃成分处置室102内。
本发明为将烟气中的可燃成分处置干净，在可燃成分处置室102内设置有8-12个空气喷出口，各个空气喷出口沿竖直方向安装，在烟气自下而上流动过程中，可使烟气中可燃成分与空气均匀混合，使烟气中可燃成分实现完全燃烧，达到烟气的达标排放。
本发明实施实例：国内某大型铁矿石直接还原回转窑，实施本方法后，烟气中CO含量降低到1%以下。
2.烟气中粉尘的处理效果
在传统的铁矿石直接还原回转窑中，将回转窑入料端排出的高温烟气首先进入到窑尾罩中，烟气中大部分粗粒粉尘在重力作用下被去除，粗除尘后的烟气再经过排烟管道进入到二次燃烧室中。在回转窑的窑尾罩内，烟气在水平流动过程中，由于烟气与粉尘同方向流动，烟气流速变化不大，烟气中粉尘的去除效率较低，大部分粉尘颗粒被高温烟气带入到二次燃烧室内，在助燃空气的作用下，烟气中可燃成分进行燃烧，粉尘颗粒容易产生低熔点液相，熔融液相粘附在二次燃烧室的内壁上，影响回转窑生产的长期稳定顺行。
传统回转窑实施例：从回转窑排出的烟气中粉尘含量高达20～25g/Nm³，从二次燃烧室排出的烟气中粉尘含量高达3～5g/Nm³.
在本发明中，在回转窑的入料端连接有竖直的烟气处置室1，烟气处置室1的横截面为回转窑窑尾罩横截面积的三倍以上。
本发明从回转窑入料端排出的烟气中，首先进入到烟气处置室1的重力沉降室101中，烟气由水平流动改变为自下而上的流动，烟气在流动方向改变的过程中，其中所含的粗颗粒粉尘在惯性力和重力的作用下从烟气中分离出来，并沉积在烟气处置室1的底部。粗除尘后的烟气在烟气处置室1内继续自下而上流动，烟气中所含的细颗粒粉尘在重力作用下继续从烟气中分离出来，也沉积在烟气处置室1的底部。
本发明为提高烟气处置室1内烟气的除尘效果，采用烟气流动横截面积比窑尾罩横截面积大三倍以上的烟气处置室1，可有效降低烟气在烟气处置室1内的流速，延长烟气在烟气处置室1内的流动时间。
本发明实施例：从回转窑排出的烟气中粉尘含量高达20～25g/Nm³，从二次燃烧室排出的烟气中粉尘含量高达2g/Nm³以下。
Claims (5)
1.一种直接还原回转窑烟气处理工艺，其特征在于，所述回转窑的入料端连接有竖直的烟气处置室（1），回转窑入料端与烟气处置室（1）的侧壁柔性密封连接，烟气处置室（1）的横截面为回转窑窑尾罩横截面积的三倍以上；回转窑的加料管（2）从烟气处置室（1）顶部竖直向下穿入，并穿入至回转窑内；
烟气处置室（1）底部设有积灰排放口，顶部连接有排烟总管（3）；烟气处置室（1）下部为重力沉降室（101）、上部为可燃成分处置室（102），重力沉降室（101）用于沉降烟气中的颗粒物，可燃成分处置室（102）用于燃烧烟气中的可燃成分；可燃成分处置室（102）内布设有供气系统（4）；
回转窑烟气处理工艺如下：在铁矿石直接还原回转窑内，从回转窑入料端排出的500-600℃烟气首先进入到重力沉降室（101）中，烟气在流动方向改变过程中，烟气中所含的粗颗粒粉尘从烟气中分离出来向下沉降；粗除尘后的烟气在重力沉降室（101）内继续自下而上流动，烟气中所含的细粒粉尘在重力作用下继续从烟气中分离出来向下沉降；当烟气向上流动到可燃成分处置室（102）时，烟气与供气系统（4）喷出的空气混合并燃烧，使烟气中可燃成分充分燃烧，燃烧后的废气满足排放标准并经排烟总管（3）排放。
2.根据权利要求1所述的直接还原回转窑烟气处理工艺，其特征在于，所述供气系统（4）包括鼓风机（41）、空气总管（42）、空气分配管（43）和空气喷出管（45）；
鼓风机（41）设于烟气处置室（1）外侧，鼓风机（41）出口与空气总管（42）一端连接，空气总管（42）的另一端与空气分配管（43）中部连接，空气分配管（43）竖直安装，在空气分配管（43）上沿长度方向均匀安装有空气喷出管（45）；空气喷出管（45）水平穿入可燃成分处置室（102）内，空气喷出口位于可燃成分处置室（102）的中部，空气喷出管（45）上安装有调节阀门（44），在空气喷出管（45）的另一端设置有空气喷出口，可将空气沿圆周方向均匀吹入到可燃成分处置室（102）内。
3.根据权利要求1所述的直接还原回转窑烟气处理工艺，其特征在于，所述加料管（2）的加料口设置在烟气处置室（1）的顶部，加料口的下部与加料管（2）的上端连接，加料管（2）的下端位于回转窑内的窑尾底部；加料管（2）位于窑内的部分，管壁外部设置有厚度为30-50mm的耐火浇注料。
4.根据权利要求1所述的直接还原回转窑烟气处理工艺，其特征在于，可燃成分处置室（102）内设置有8-12个空气喷出口，各个空气喷出口沿竖直方向安装，在烟气自下而上流动过程中，可使烟气中可燃成分与空气充分均匀混合，使烟气中可燃成分实现充分燃烧。
5.根据权利要求1所述的直接还原回转窑烟气处理工艺，其特征在于，空气喷出管（45）位于烟气处置室（1）内的部分，外壁上设置一层30-50mm耐火浇注料。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311617590.8A Pending CN117553586A (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种直接还原回转窑烟气处理工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117553586A (zh) |
-
2023
- 2023-11-30 CN CN202311617590.8A patent/CN117553586A/zh active Pending
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