CN117663812A - 一种烧结烟气高效增焓发电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结烟气高效增焓发电方法及系统，方法包括取烧结机排出的第一部分烟气作为循环烟气并再次鼓入烧结机进行循环利用或排入大气；烧结完毕的烧结红矿由烧结机卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器，取烧结机排出的第二部分烟气作为待减排烟气进入烧结烟气污染物逆流消置器与烧结红矿接触换热，得到升温减排烟气和低温烧结矿；取升温减排烟气的第一部分设为助燃烟气并与燃气混合进行燃烧生成高温烟气；取升温减排烟气的第二部分作为预热烟气对所述燃气在燃烧前进行预热；高温烟气进入余热锅炉被利用。本方法及相应的系统能够降低污染物排放并进行更好的余热回收利用。

Description

一种烧结烟气高效增焓发电方法及系统

技术领域

本发明涉及烧结烟气发电和污染物治理领域，尤其是涉及一种烧结烟气高效增焓发电方法及系统。

背景技术

目前，实际生产过程中，烧结烟气中的二噁英、重金属、VOCs等污染物尚未有合适的处理技术，只有部分钢铁企业采用烟气循环技术对烧结烟气中的CO进行了初步治理。烧结烟气循环的技术原理如下：将部分烧结风箱中的烧结烟气循环至烧结料面上与空气混合后进入烧结料层助燃，循环烧结烟气中的CO在经过烧结料层燃烧带时被氧气氧化燃尽，由于排烟量减少，所以烧结烟气携带的CO数量减少。但是该方法存在如下不足：烟气循环率低，CO减排效果有限。烧结烟气循环率一般仅有20%左右，循环总烟气量中，来自CO低浓度烧结烟气与来自CO高浓度烧结烟气的烟气量各占一半，即， CO高浓度区烧结烟气的循环率仅有10%左右，所以，CO减排效果最大只能达到减排10%，减排效果有限。因此，如何进一步实现一氧化碳、二噁英及重金属等污染物的减排，进一步回收烧结烟气化学热、提高烧结余热发电循环效率是本领域急需解决的具有重要意义的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种烧结烟气高效增焓发电方法，该方法不仅能够有效降低烧结烟气中一氧化碳的浓度，还能有效降低二噁英、重金属的含量，同时还能高效利用烧结矿显热余热并燃烧增焓显著提高发电效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种烧结烟气高效增焓发电方法，包括如下步骤：

步骤S1：取烧结机排出的第一部分烟气循环入烧结机或者排入大气；或者将第一部分烟气的一部分循环入烧结机而另一部分排入大气；

步骤S2：烧结完毕的烧结红矿由烧结机卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器（即竖冷窑），取烧结机排出的第二部分烟气作为待减排烟气进入烧结烟气污染物逆流消置器并与烧结烟气污染物逆流消置器内的烧结红矿料层进行接触、换热，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由上向下的运动趋势，待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由下向上的运动趋势，待减排烟气中所含的一氧化碳在烧结热矿料层中的铁基成分催化下与烧结烟气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳，并释放化学热用于加热待减排烟气，同时烧结红矿料层对待减排烟气中的二噁英、重金属进行吸附，从而得到升温减排烟气和低温烧结矿；

步骤S3：取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分升温减排烟气作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气；取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分升温减排烟气作为预热烟气对燃气在燃烧前进行预热；

步骤S4：高温烟气进入余热锅炉，在余热锅炉内进行换热后再被净化排出。

优选的，在所述步骤S3中，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器卸料后进入空冷机，常温空气进入空冷机并对空冷机中的低温烧结矿进行换热冷却，得到一次换热空气，一次换热空气与第一部分减排烟气共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气；在所述步骤S4中，高温烟气在余热锅炉内进行换热使余热锅炉产生蒸汽并用于汽轮机发电机。

优选的，在所述步骤S4中，高温烟气在余热锅炉内换热后排入冷凝水预热器，在冷凝水预热器内再次换热后净化排出。

优选的，在所述步骤S4中，取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第三部分升温减排烟气作为直回烟气排入余热锅炉外置受热面，高温烟气在余热锅炉内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面换热后再排入冷凝水预热器换热；所述汽轮机发电产生的乏汽经凝汽器冷凝形成冷凝水，冷凝水首先进入冷凝水预热器预热，再进入除氧器除氧，然后经给水泵加压后送入余热锅炉。

优选的，在所述步骤S3中，向所述升温减排烟气的第一部分补入工业高浓度氧后作为所述助燃烟气，烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分升温减排烟气对燃气预热后经烟囱排至大气。

进一步优选的，在所述步骤S2中，所述待减排烟气由立式烧结烟气污染物逆流消置器下部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器上部排出，烧结红矿料层由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器下部排出形成低温烧结矿；步骤S1中，烧结机排出的第一部分烟气作为循环烟气被鼓入烧结机进行循环利用；烧结机排出的第一部分烟气取自烧结机尾部烟箱和若干个烧结机前、中段烟箱。

本发明的另一个目的是提供一种实现上述方法的发电系统，具体采取如下方案：

一种烧结烟气高效增焓发电系统，包括烧结机，烧结机的烟箱分别经分支管路与主烟道相连，在若干分支管路上设有取气管路，取气管路经循环管路与烧结机相连，还包括立式烧结烟气污染物逆流消置器、燃烧装置和余热锅炉，所述主烟道与烧结烟气污染物逆流消置器相连，待减排烟气经主烟道进入烧结烟气污染物逆流消置器并在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由下向上的运动趋势，烧结完毕的烧结红矿由烧结机卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器并在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由上向下的运动趋势，待减排烟气与烧结烟气污染物逆流消置器内的烧结红矿料层进行接触、换热，使待减排烟气中所含的一氧化碳在烧结热矿料层中的铁基成分催化下与烧结烟气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳，并释放化学热用于加热待减排烟气，同时烧结红矿料层对待减排烟气中的二噁英、重金属进行吸附，从而得到减排烟气和低温烧结矿；所述燃烧装置包括燃烧管路，从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分减排烟气作为助燃烟气经第一分管与燃烧管路排出的燃气在余热锅炉的炉膛中汇合并燃烧生成高温烟气；从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气作为预热烟气经第二分管进入燃气预热器对燃气进行预热，高温烟气在余热锅炉内进行换热后再被净化器净化排出；所述余热锅炉与汽轮机相连，余热锅炉产生的蒸汽用于汽轮机发电；所述汽轮机与凝汽器相连，凝汽器经冷凝水预热器与除氧器相连，除氧器与余热锅炉相连，汽轮机发电产生的乏汽经凝汽器冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后进入余热锅炉。

优选的，还包括空冷机和一次换热管路，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器卸料后进入空冷机，空气进入空冷机并对空冷机中的低温烧结矿进行换热冷却得到一次换热空气，一次换热空气经一次换热管路与从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分减排烟气混合共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气。

优选的，还包括余热锅炉外置受热面，从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第三部分减排烟气作为直回烟气经第三分管排入余热锅炉外置受热面，高温烟气在余热锅炉内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面换热后再排入冷凝水预热器换热；所述汽轮机发电产生的乏汽经凝汽器冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后依次进入余热锅炉外置受热面、余热锅炉。

进一步优选的，还包括第一循环风机、第二循环风机、烟囱、除尘器和脱硫器，补氧管路对循环管路的循环烟气进行补氧，第一循环风机设在在循环管路上，所述待减排烟气经脱硫器脱硫后由烧结烟气污染物逆流消置器下部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器上部排出，烧结红矿料层由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器下部排出；烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分减排烟气先经自耦换热器后再作为助燃烟气并与燃气混合进行燃烧生成高温烟气；所述第二循环风机使空气由大气进入空冷机；所述主烟道还与第一排烟管路相连，烧结机排出的第三部分烟气经主烟道、第一排烟管路、脱硝、除尘净化后经烟囱排至大气；所述燃气预热器还与第二排烟管路相连，预热烟气对燃气进行预热后经第二排烟管路净化后再经烟囱排至大气；所述取气管路取自烧结机尾部烟箱和若干个烧结机前、中段烟箱。

上述技术方案中，取烧结机排出的大部分烧结烟气即待减排烟气作为烧结红矿的冷却介质并通入立式的烧结烟气污染物逆流消置器下部，使待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由下向上的运动趋势，而烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由上向下的运动趋势，对流换热效率更高，并且使待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器由下向上运动过程中温度逐渐累积升高，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内由上向下温度逐渐降低。相比于以往的空冷环冷机，待减排烟气由于初始温度更高并且其是由烧结红矿低温部逐渐向上流动至高温部因此待减排烟气在运动至烧结烟气污染物逆流消置器上部时温度更高，甚至能稳定在550℃以上，因此相比于环冷机空冷方式，烧结红矿热利用率更高。利用烧结烟气污染物逆流消置器内烧结红矿高温及烧结红矿中铁基材料的催化作用，高效去除引入烧结烟气污染物逆流消置器内的待减排烟气中的CO、VOCs等可燃气成分，从而大幅度降低CO、VOCs等可燃气的浓度及绝对数量，实现一氧化碳、VOCs等可燃气的减排。由于烧结热矿具有多孔吸附特性，可以净化烧结烟气中的部分二噁英及重金属，实现二噁英和重金属的净化。温度逐渐累积升高的减排烟气一部分作为助燃烟气与燃气混合并进行燃烧使烧结烟气进一步燃烧增焓生成更高温度的高温烟气，同时进一步提高并保证进入余热锅炉的高温烟气的温度和流量，使余热锅炉稳定、持续的产生高压蒸汽内进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气作为预热烟气对燃气进行预热，辅助提高燃气温度，进而辅助提高高温烟气温度。低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器卸料后进入空冷机，空气进入空冷机并对空冷机中的低温烧结矿进行换热冷却，得到一次换热空气，一次换热空气与第一部分减排烟气共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气，进一步保证助燃烟气助燃效果和助燃温度，并对低温烧结矿的显热极致利用。取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第三部分减排烟气作为直回烟气排入余热锅炉外置受热面，高温烟气在余热锅炉内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面换热后再排入冷凝水预热器换热，因此汽轮机发电产生的乏汽经凝汽器冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后依次进入余热锅炉外置受热面、余热锅炉，使余热锅炉稳定、持续的产生高压蒸汽内进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。通过更针对性的提取最后2-4风箱（氧气含量更高并且温度更高）的高温烧结烟气可以更好的实现烧结机中的点火炉烧嘴点火助燃，使最后2-4烟箱的高温低污染物烟气更加合理化利用，不仅减少了高温低污染物烟气的循环量，还使循环烟气实现了更大程度的升温。

综上，本发明整个工艺流程始终紧紧围绕如何净化烧结烟气和如何尽可能回收利用热量这一价值目标，其有益效果在于，通过烧结烟气污染物逆流消置器将烧结烟气与烧结红矿接触换热，接触换热过程中既净化了烧结烟气，又提升了烧结烟气的温度，然后进一步利用升温的烧结烟气对燃气预热来提升了燃气温度，升温的燃气相对于升温之前可以释放更多的燃烧热并通过发电得以有效利用，另一部分升温的烧结烟气作为助燃气体则有助于减少燃气用量，从而实现减少污染物排放并充分回收利用热量的目的。同时，为了弥补烧结红矿冷却效果的不足，加设了空冷机并将空冷机出来的空气合理利用（未直接排入大气），这样既可以使烧结矿冷却达到要求，又避免直接排放空冷机出来的一次换热空气造成的热量损失，整体增强了本发明工艺流程的艺术性、环保性和经济性。

附图说明

图1为本烧结烟气高效增焓发电系统第一种实施方式示意图；

图2为本烧结烟气高效增焓发电系统第二种实施方式示意图。

附图编号：

1烧结机、11烟箱、2烧结烟气污染物逆流消置器、3余热锅炉、4汽轮机、5冷凝水预热器换热、6空冷机、7余热锅炉外置受热面、41凝汽器、42除氧器、8烟囱、12分支管路、13主烟道、14取气管路、15循环管路、16取气联箱、17除尘器、19第一循环风机、84第二循环风机、91燃烧管路、92点火器、101第一分管、108第一燃烧管路、102第二分管、104燃气预热器、105净化器、107一次换热管路、103第三分管、81第一排烟管路、82第二排烟管路、86脱硫器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，从烧结烟气高效增焓发电方法以及实现该方法的发电系统两个方面进行说明，如图1、图2所示，本烧结烟气高效增焓发电方法，包括如下步骤：

步骤S1：取烧结机1排出的第一部分烟气作为循环烟气并再次鼓入烧结机1进行循环利用。在一个具体实施例中，循环烟气一部分来自于烧结机尾部烟箱烟气，保证循环烟气温度为100℃以上；循环烟气另一部分可以是若干个烧结机中段烟箱。这是因为烧结机烟箱11有多个并沿烧结机1长度方向彼此分隔分布，一般而言，第一个烟箱与最后几个烟箱中烧结烟气中含氧浓度最高，含氧量接近空气含氧量，其余位于中间的烟箱烧结烟气含氧浓度较低，氧气的体积百分含量为12-15%。最后几个烟箱中的烧结烟气烟温较高，高达200-400℃以上，其余烟箱烧结烟气温度较低一般低于100℃。另外，各烟箱之间烧结烟气所含污染物浓度也不相同，中间烟箱中靠后烟箱中所含污染物浓度高，第一个和最后的几个烟箱所含污染物浓度低。而烧结机1的点火炉点火瞬时相较于燃料燃烧过程所需的氧气含量更高（不是总量），并且助燃温度越高越容易实现点火炉点火，这样通过更针对性的提取最后2-4烟箱（氧气含量更高并且温度更高）的高温烧结烟气可以更好的实现点火炉点火助燃，使最后2-4烟箱的高温低污染物烟气的余热更加合理化利用。

步骤S2：烧结完毕的烧结红矿由烧结机1卸料后进入立式烧结烟气污染物逆流消置器2（也可称竖冷窑），取烧结机1排出的第二部分烟气（烧结机排出的大部分烧结烟气）作为待减排烟气进入烧结烟气污染物逆流消置器2并与烧结烟气污染物逆流消置器2内的烧结红矿料层进行接触、换热，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器2内大致呈由上向下的运动趋势，待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器内大致呈由下向上的运动趋势，具体是待减排烟气由烧结烟气污染物逆流消置器2下部进入烧结烟气污染物逆流消置器2内并由烧结烟气污染物逆流消置器2上部排出，烧结红矿由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器2内并由烧结烟气污染物逆流消置器2下部排出，这种逆向流动换热效率更高，并且使待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器由下向上运动过程中温度逐渐累积升高，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内由上向下温度逐渐降低。相比于以往的空冷环冷机，待减排烟气由于初始温度更高并且其是由烧结红矿低温部逐渐向上流动至高温部因此待减排烟气在运动至烧结烟气污染物逆流消置器2上部时温度更高，甚至能稳定在550℃以上，因此相比于环冷机空冷方式中的空气，烧结烟气被加热的温度更高从而可以被后续步骤进行更有价值的利用。在此过程中待减排烟气中所含的一氧化碳在烧结热矿料层中的铁基成分催化下与烧结烟气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳，并释放化学热用于加热待减排烟气，高效去除了引入烧结烟气污染物逆流消置器内的待减排烟气中的CO、VOCs等可燃气成分，从而大幅度降低CO、VOCs等可燃气的浓度及绝对数量，实现一氧化碳等污染物的减排，同时由于烧结红矿还具有多孔吸附特性，可以起到净化烧结烟气中的部分二噁英及重金属，烧结烟气污染物逆流消置器2内中的强还原气氛还能部分还原分解二噁英、重金属等，实现二噁英和重金属的减排。最终使进入烧结烟气污染物逆流消置器2之前温度较低的待减排烟气逐渐累积变为温度升高、一氧化碳、二噁英及重金属含量降低的升温减排烟气，烧结红矿得到冷却得到低温烧结矿。

步骤S3：取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分升温减排烟气被补充氧气后作为助燃烟气并与燃气混合并进行燃烧使烧结烟气进一步燃烧增焓生成更高温度的高温烟气，进一步提高并保证高温烟气的温度和流量，同时将残留的CO等可燃气体进一步燃烧；取烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气作为预热烟气对燃气在燃烧前进行预热，辅助提高燃气温度，进而提高燃烧后生成的高温烟气温度；控制燃气量进而控制高温烟气流量和温度。本步骤中，升温减排烟气分两路，一路用于预热燃气，一路用于助燃气体，作为助燃气体与燃气混合后有助于减少燃气用量，因为本步的目的在于如何充分利用消化升温减排烟气所含热量，而不在于利用燃气燃烧的热量发电（因为这种发电方式并非最佳）。

步骤S4：高温烟气在余热锅炉3内进行换热使余热锅炉3产生蒸汽并用于汽轮机4发电，因为高温烟气经前述步骤得以温度提升，所以具有更好的发电效果。高温烟气在余热锅炉3内换热后排入冷凝水预热器换热5，在冷凝水预热器5再次换热后净化排出。高温烟气进入余热锅炉的温度和流量均得到提高并保持稳定，因此余热锅炉可以稳定、持续的产生高压蒸汽进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。

优选的，在步骤S3中，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器2卸料后进入空冷机6，空气进入空冷机6并对空冷机6中的低温烧结矿进行换热冷却，得到一次换热空气，一次换热空气与第一部分减排烟气共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气，进一步保证助燃烟气助燃效果和助燃温度，减少氧气用量。本步骤在于保证烧结矿的冷却效果（因为在烧结烟气污染物逆流消置器2中采用温度比空气高的烧结烟气冷却，出来的低温烧结矿的冷却效果较差，本步可以弥补这一不足），而本步产生的一次换热空气未直接排入大气而是进行合理利用，所以保证了热回收效果。

在一个优选实施例中，在步骤S4中，取烧结烟气污染物逆流消置器2排出的第三部分减排烟气作为直回烟气排入余热锅炉外置受热面7，高温烟气在余热锅炉3内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面7换热后再排入冷凝水预热器5换热；汽轮机4发电产生的乏汽经凝汽器41冷凝形成冷凝水，冷凝水首先进入冷凝水预热器5预热，再进入除氧器42除氧，然后经给水泵加压后进入余热锅炉外置受热面7二次加热后再进入余热锅炉3换热，进一步保证余热锅炉稳定、持续的产生高压蒸汽，进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。在步骤S3中，当循环烟气、烧结烟气污染物逆流消置器均不能消耗烧结机排出的所有烧结烟气时，取烧结机排出的剩余部分即第三部分烟气，使其脱硝、除尘净化后经经烟囱8排至大气；烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气对燃气预热后也经脱硝、除尘净化后经烟囱8排至大气。在一个实施例中，也可以将循环烟气直接排入大气而不进行循环。

本烧结烟气高效增焓发电系统包括烧结机1、立式烧结烟气污染物逆流消置器2、燃烧装置和余热锅炉3，烧结机1具有若干烟箱11，烧结机1的烧结烟气从烟箱11排出，并且靠近烧结机1尾部的烟箱11排出的烟气的温度高于烧结机机头段和中段。烟箱均经分支管路12与主烟道13相连，在若干分支管路12上设有取气管路14，取气管路14经循环管路15与烧结机1相连。进一步的，各取气管路14与取气联箱16相连，分支管路的一部分烧结烟气经取气管路14进入取气联箱16后混合，并且部分取气管路与烧结机尾部烟箱（最后2-4烟箱）相连，保证循环烟气温度为100℃以上。取气联箱16经除尘器17与循环管路15相连，在循环管路15上设有第一循环风机19，循环烟气在第一循环风机19作用下流动至烧结料层的上方。上述主烟道13与烧结烟气污染物逆流消置器2相连，烧结机排出的第二部分烟气（烧结机排出的大部分烧结烟气）作为待减排烟气经主烟道13进入烧结烟气污染物逆流消置器2并在烧结烟气污染物逆流消置器2内大致呈由下向上的运动趋势，烧结完毕的烧结红矿由烧结机1卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器2并在烧结烟气污染物逆流消置器2内大致呈由上向下的运动趋势，待减排烟气与烧结烟气污染物逆流消置器内的烧结红矿料层进行接触、换热，使待减排烟气中所含的一氧化碳在烧结热矿料层中的铁基成分催化下与烧结烟气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳，并释放化学热用于加热待减排烟气，高效去除了引入烧结烟气污染物逆流消置器内的待减排烟气中的CO、VOCs等可燃气成分，从而大幅度降低CO、VOCs等可燃气的浓度及绝对数量，实现一氧化碳、VOCs等可燃气的减排，同时由于烧结红矿还具有多孔吸附特性，可以起到净化烧结烟气中的部分二噁英及重金属，烧结烟气污染物逆流消置器内中的强还原气氛还能部分还原分解二噁英、还原重金属，并且得到高温的减排烟气；具体是待减排烟气由烧结烟气污染物逆流消置器2下部进入烧结烟气污染物逆流消置器2内并由烧结烟气污染物逆流消置器上部排出，烧结红矿料层由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器下部排出，这种逆向流动换热效率更高，并且使待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器由下向上运动过程中温度逐渐累积升高，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内由上向下温度逐渐降低。相比于以往的空冷环冷机，待减排烟气由于初始温度更高并且其是由烧结红矿低温部逐渐向上流动至高温部因此待减排烟气在运动至烧结烟气污染物逆流消置器上部时温度更高，甚至能稳定在550℃以上，因此相比于环冷机空冷方式，烧结红矿余热利用率更高。在此过程中高效去除了引入烧结烟气污染物逆流消置器内的待减排烟气中的CO成分，从而大幅度降低CO的浓度及绝对数量，实现一氧化碳的减排，同时烧结红矿净化烧结烟气中的部分二噁英及重金属，最终使进入烧结烟气污染物逆流消置器2之前温度较低的待减排烟气逐渐累积变为温度升高、一氧化碳、二噁英及重金属大幅降低的减排烟气；当待减排烟气和烧结红矿温度在350℃以上时，减排烟气中的一氧化碳基本无残留。上述燃烧装置包括燃烧管路91和点火器92，从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第一部分减排烟气作为助燃烟气经第一分管101与燃烧管路91的燃气混合，在与燃烧管路91的燃气混合前第一燃烧管路108可对助燃烟气进行补氧，助燃烟气与燃气燃烧使烧结烟气进一步燃烧增焓生成更高温度的高温烟气，进一步提高并保证高温烟气的温度和流量，同时将残留的CO、二氧化硫等可燃气体进一步燃烧殆尽。从烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气作为预热烟气经第二分管102进入燃气预热器104对燃气进行预热，进一步提高燃气温度，辅助提高高温烟气温度，高温烟气在余热锅炉3内进行换热后再被净化器105净化排出；余热锅炉3与汽轮机4相连，余热锅炉产生的蒸汽用于汽轮机4发电；汽轮机4与凝汽器41相连，凝汽器41经冷凝水预热器5与除氧器42相连，除氧器42与余热锅炉3相连，这样汽轮机4发电产生的乏汽经凝汽器41冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器5预热后经除氧器42除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后进入余热锅炉3，由于进入余热锅炉的高温烟气温度和流量稳定，并且温度更高，流量更大，因此余热锅炉可以稳定、持续的产生高压蒸汽，进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。控制燃气量进而控制高温烟气流量和温度，进一步保证汽轮机持续、稳定高效发电。

在本实施例中，本烧结烟气高效增焓发电系统还包括空冷机6和一次换热管路107，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器2卸料后进入空冷机6，空气在第二循环风机84作用下鼓入空冷机6并对空冷机6中的低温烧结矿进行换热冷却，得到一次换热空气，一次换热空气经一次换热管路107与从烧结烟气污染物逆流消置器2排出的第一部分减排烟气混合共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气，进一步保证助燃烟气助燃效果和助燃温度，更为节约成本，同时低温烧结矿的余热可以得到更好运用（如图2所示）。在一个实施例中，本烧结烟气高效增焓发电系统还包括余热锅炉外置受热面7，余热锅炉外置受热面7设置在余热锅炉3和冷凝水预热器换热5之间（如图2所示），烧结烟气污染物逆流消置器2排出的第三部分减排烟气作为直回烟气经第三分管103排入余热锅炉外置受热面7，高温烟气在余热锅炉3内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面7换热后再排入冷凝水预热器换热5；这样汽轮机4发电产生的乏汽经凝汽器41冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后依次进入余热锅炉外置受热面二次换热、余热锅炉三次换热，进一步保证余热锅炉稳定、持续的产生高压蒸汽，进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。当循环烟气、烧结烟气污染物逆流消置器均不能消耗烧结机排出的所有烧结烟气时，取烧结机排出的剩余部分即第三部分烟气，使其经第一排烟管路81、脱硝、除尘净化后经烟囱8排至大气；烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气对燃气预热后经第二排烟管路82、脱硝、除尘净化后经烟囱8排至大气。

在一个优选实施例中，本烧结烟气高效增焓发电系统还包括脱硫器86，待减排烟气经脱硫器86脱硫后由烧结烟气污染物逆流消置器2下部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器上部排出，烧结红矿料层由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器下部排出。

本发明烧结烟气高效增焓发电方法的具体工艺流程如下：

取烧结机1排出的一部分烟气作为循环烟气再次鼓入烧结机1进行循环利用；烧结完毕的烧结红矿由烧结机1卸料后进入立式烧结烟气污染物逆流消置器2，取烧结机1排出的大部分烟气作为待减排烟气进入烧结烟气污染物逆流消置器并与烧结烟气污染物逆流消置器内的烧结红矿料层进行接触、换热，具体是待减排烟气由烧结烟气污染物逆流消置器2下部进入烧结烟气污染物逆流消置器2内并由烧结烟气污染物逆流消置器上部排出，烧结红矿料层由烧结烟气污染物逆流消置器上部进入烧结烟气污染物逆流消置器内并由烧结烟气污染物逆流消置器下部排出，使待减排烟气在烧结烟气污染物逆流消置器由下向上运动过程中温度逐渐累积升高，烧结红矿在烧结烟气污染物逆流消置器内由上向下温度逐渐降低。在此过程中待减排烟气中所含的一氧化碳在烧结热矿料层中的铁基成分催化下与烧结烟气中的氧气发生氧化反应（尤其是温度较高的烧结烟气污染物逆流消置器2上部），生成二氧化碳，并释放化学热用于加热待减排烟气，同时烧结红矿料层对待减排烟气中的二噁英、重金属进行吸附（尤其是温度较高的烧结烟气污染物逆流消置器2下部），从而得到减排烟气和低温烧结矿，最终使进入烧结烟气污染物逆流消置器2之前温度较低的待减排烟气逐渐累积变为温度升高、一氧化碳、二噁英及重金属降低的减排烟气。低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器2卸料后进入空冷机6，空气进入空冷机6并对空冷机6中的低温烧结矿进行换热冷却，得到一次换热空气，一次换热空气与第一部分减排烟气共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气，并且烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气作为预热烟气对燃气进行预热，进一步辅助提高燃气温度，进而辅助提高高温烟气温度，保证高温烟气流量和温度；烧结烟气污染物逆流消置器2排出的第三部分减排烟气作为直回烟气经第三分管103排入余热锅炉外置受热面7，高温烟气在余热锅炉3内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面7换热后再排入冷凝水预热器换热5；这样汽轮机4发电产生的乏汽经凝汽器41冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后依次进入余热锅炉外置受热面、余热锅炉多次换热，进一步保证余热锅炉稳定、持续的产生高压蒸汽，进而实现汽轮机的持续、稳定高效发电。当循环烟气、烧结烟气污染物逆流消置器均不能消耗烧结机排出的所有烧结烟气时，取烧结机排出的剩余部分即第三部分烟气，使其经第一排烟管路81、烟囱8排至大气；烧结烟气污染物逆流消置器排出的第二部分减排烟气对燃气预热后经第二排烟管路82、烟囱8排至大气。

本实施例只是对本发明构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (10)

1.一种烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：取烧结机排出的第一部分烟气循环入烧结机或者排入大气；或者将第一部分烟气的一部分循环入烧结机而另一部分排入大气；

步骤S2：烧结完毕的烧结红矿由烧结机卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器，取烧结机排出的第二部分烟气作为待减排烟气进入烧结烟气污染物逆流消置器并与烧结红矿料层进行接触换热，然后排出得到升温减排烟气和低温烧结矿；

步骤S3：取所述升温减排烟气的第一部分设为助燃烟气并与燃气混合进行燃烧生成高温烟气；取所述升温减排烟气的第二部分作为预热烟气对所述燃气在燃烧前进行预热；

步骤S4：高温烟气进入余热锅炉被利用。

2.如权利要求1所述的烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于：在所述步骤S3中，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器卸料后进入空冷机，空气进入空冷机并对空冷机中的低温烧结矿进行冷却，得到一次换热空气，一次换热空气与所述升温减排烟气的第一部分共同作为助燃烟气与所述燃气混合进行燃烧生成所述高温烟气；在所述步骤S4中，高温烟气在余热锅炉内进行换热使余热锅炉产生蒸汽并用于汽轮机发电机。

3.如权利要求2 所述的烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于：在所述步骤S4中，高温烟气在余热锅炉内换热后排入冷凝水预热器，在冷凝水预热器内再次换热后净化排出。

4.如权利要求3所述的烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于：在所述步骤S4中，取所述升温减排烟气的第三部分作为直回烟气排入余热锅炉外置受热面，高温烟气在余热锅炉内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面换热后再排入冷凝水预热器换热。

5.如权利要求1至4任一项所述的烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于：在所述步骤S3中，向所述升温减排烟气的第一部分补入工业高浓度氧后作为所述助燃烟气。

6.如权利要求1至4任一项所述的烧结烟气高效增焓发电方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述待减排烟气由立式烧结烟气污染物逆流消置器下部进入而由上部排出形成所述升温减排烟气，烧结红矿料层由立式烧结烟气污染物逆流消置器上部进入而由下部排出形成所述低温烧结矿；步骤S1中，所述第一部分烟气取自烧结机尾部烟箱和若干个烧结机前、中段烟箱。

7.一种烧结烟气高效增焓发电系统，包括烧结机，烧结机的烟箱分别经分支管路与主烟道相连，在若干分支管路上设有取气管路，取气管路经循环管路与烧结机相连，其特征在于，还包括立式烧结烟气污染物逆流消置器、燃烧装置和余热锅炉，所述主烟道与烧结烟气污染物逆流消置器相连，待减排烟气经主烟道进入烧结烟气污染物逆流消置器，烧结完毕的烧结红矿由烧结机卸料后进入烧结烟气污染物逆流消置器，待减排烟气与烧结烟气污染物逆流消置器内的烧结红矿料层进行接触换热，得到升温减排烟气和低温烧结矿；所述燃烧装置包括燃烧管路，所述升温减排烟气的第一部分作为助燃烟气经第一分管和补氧装置与燃烧管路排出的燃气在余热锅炉中汇合并燃烧生成高温烟气；所述升温减排烟气的第二部分作为预热烟气经第二分管进入燃气预热器对所述燃气在燃烧前进行预热，高温烟气在余热锅炉内进行换热后再被净化器净化排出；所述余热锅炉与汽轮机相连，余热锅炉产生的蒸汽用于汽轮机发电。

8.如权利要求7所述的烧结烟气高效增焓发电系统，其特征在于，还包括空冷机和一次换热管路，低温烧结矿由烧结烟气污染物逆流消置器卸料后进入空冷机，空气进入空冷机并对空冷机中的低温烧结矿进行冷却得到一次换热空气，一次换热空气经一次换热管路与所述升温减排烟气的第一部分混合共同作为助燃烟气与燃气混合进行燃烧生成高温烟气。

9.如权利要求7所述的烧结烟气高效增焓发电系统，其特征在于，还包括余热锅炉外置受热面，所述升温减排烟气的第三部分作为直回烟气经第三分管排入余热锅炉外置受热面，高温烟气在余热锅炉内换热后先与直回烟气混合并经余热锅炉外置受热面换热后再排入冷凝水预热器换热；所述汽轮机与凝汽器相连，凝汽器经冷凝水预热器与除氧器相连，除氧器与余热锅炉相连，汽轮机发电产生的乏汽经凝汽器冷凝形成冷凝水，冷凝水经冷凝水预热器预热后经除氧器除氧生成除氧水，除氧水经给水泵加压后进入余热锅炉。

10.如权利要求7所述的烧结烟气高效增焓发电系统，其特征在于，还包括第一循环风机、第二循环风机、烟囱、除尘器和脱硫器，第一循环风机设在所述循环管路上，所述待减排烟气经脱硫器脱硫；所述第二循环风机使空气由大气进入空冷机；所述主烟道还与第一排烟管路相连，烧结机排出的第三部分烟气经主烟道、第一排烟管路、脱硝、除尘净化后经烟囱排至大气；所述燃气预热器还与第二排烟管路相连，预热烟气对燃气进行预热后经第二排烟管路净化后再经烟囱排至大气；所述取气管路取自烧结机尾部烟箱和若干个烧结机前、中段烟箱。