CN209541449U - 一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，烧结台车上的风箱分段连通有第一烟道、第二烟道和第三烟道；所述第一烟道依次连通有第四除尘装置、第三引风机和烟囱；所述第二烟道依次连通有除湿器、第一除尘装置、第一引风机、活化塔、炭化反应器、第二除尘装置以及烟气分离装置；所述第三烟道依次连通有换热装置、第三除尘装置、第二引风机、脱硫脱硝反应器以及烟囱。本系统根据烟气的性质分别进行处理，实现对烧结烟气中SO2、NOx、CO、二噁英等多种污染物的综合治理；能对烟气的热能和COx进行再利用；具有治理成本低、效果好、效率高等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种废气处理系统，尤其是一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统。
背景技术
铁矿粉烧结工序是钢铁冶金领域的主要烟气排放源。烧结烟气是我国大气环保治理的重点对象，其主要特点是：①排放量大，目前国内大中型烧结机的吨矿排放量为1500～4500Nm3/t；②治理前的烟气湿度高（6～13%）、粉尘浓度高（50～200mg/Nm3）、温度高（150～180℃）；③含有SO2、NOx、HF、HCl、二噁英以及COx等多种污染物。已工业化的治理颗粒物、SO2的多种治理技术可满足当下最严的环保要求，但NOx与二噁英的脱除以及COx的减排仍是烧结烟气治理的薄弱环节。主流烧结烟气治理技术的缺点还有：（1）脱硫脱硝装置的规模大、烟气处理量大、基础投资和运行成本高；（2）烟气热能没获得充分、合理的再利用；（3）没有涉及烟气COx的减排与回收。
公开号CN104988264A公开了一种烧结烟气处理和利用的方法，具体思路为：利用热风炉将烧结烟气加热至1000～1400℃后代替空气喷入高炉风口，利用高炉内的高温还原性气氛脱除SO2、NOx和二噁英等，并对烟气显热、COx进行再利用。该方法的主要不足有：①烟气中SO2、HF、HCl以及重金属元素等有害组分全部被带入高炉，会增大高炉硫负荷和后续铁水脱硫负担、对炉渣性质和高炉寿命造成不利影响；②为保障高炉炉缸有充沛热能，需严格控制烟气进入高炉风口时H2O和CO2的上限含量。
公开号CN101532782A公开了一种烧结烟气净化和余热回收工艺，其技术方案是：烧结烟气经风机加压以后，通过调节阀与来自空气预热器的热空气混合，然后被一次、二次风管送入循环流化床锅炉内，参与锅炉内的流化和燃烧，石灰石和煤通过气力加料装置送入炉膛，石灰石在炉膛内分解出CaO并吸收烟气的SO2，净化后的烟气经过循环流化床锅炉换热器、烟气净化系统、空气预热器、排风机、并最终由烟囱排出。该技术的缺陷有：①氟、氯以及重金属元素等有害成分会富集于燃烧灰渣；②仅靠换热器进行热能再利用时，烟气的能量损失率仍然较高；③烟气的COx仍然大量排向空气中。
采用以上公开的或已工业化的烟气治理技术处理烧结烟气时，烟气污染物综合治理水平、能源回收再利用水平仍然存在一些不足。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，以实现烟气能源的高效回收以及COx的分离与再利用。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：烧结台车上的风箱分段连通有第一烟道、第二烟道和第三烟道；所述第一烟道依次连通有第四除尘装置、第三引风机和烟囱；所述第二烟道依次连通有除湿器、第一除尘装置、第一引风机、活化塔、炭化反应器、第二除尘装置以及烟气分离装置；所述第三烟道依次连通有换热装置、第三除尘装置、第二引风机、脱硫脱硝反应器以及烟囱。
本实用新型所述烧结台车沿运行方向分为Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段三个长度段；所述Ⅰ段长度为烧结机全长的8%～16%，Ⅰ段的风箱与第一烟道连通；所述Ⅱ段长度为烧结机全长的30%～50%，Ⅱ段的风箱与第二烟道连通；所述Ⅲ段长度为烧结机全长的40%～60%，Ⅲ段的风箱与第三烟道连通。
本实用新型所述活化塔还连接有活性焦后处理系统。
本实用新型所述烟气分离装置为变压吸附分离装置。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型能将烟气按照O2、H2O、NOx、COx、SO2以及二噁英的浓度差异分别收集于第一烟道、第二烟道和第三烟道，然后根据烟气的性质分别进行处理，实现对烧结烟气中SO2、NOx、二噁英等多种污染物的综合治理；并能对烟气的热能和COx进行再利用。本实用新型可削减烟气末端脱硫脱硝的治理规模和投资；实现烟气多种污染物的综合治理；实现烟气能源的高效回收、COx等资源的分离与利用；具有治理成本低、效果好、效率高等特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的系统结构示意图。
图中：带式烧结机1、第一烟道2、第二烟道3、第三烟道4、除湿器5；第一除尘装置6-1、第二除尘装置6-2、第三除尘装置6-3、第四除尘装置6-4、第一引风机7-1、第二引风机7-2、第三引风机7-3、活化塔8、输送管道8-A、运输线8-B、运输线8-C、炭化反应器9、烟气分离装置10、活性焦后处理系统11、换热装置12、脱硫脱硝反应器13、烟囱14。
具体实施方式
本烧结烟气的综合治理系统包括有带式烧结机1，沿着带式烧结机1台车运行方向设有若干个风箱。沿着烧结机台车运行方向，从带式烧结机1的起始端至末端，将带式烧结机1分为三段，分别为Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段；所述Ⅰ段为烧结机全长的8%～16%，Ⅱ段为烧结机全长的30%～50%，Ⅲ段为烧结机全长的40%～60%。这样Ⅰ段收集的是高O2、低H2O、低NOx、低COx、低SO2和低二噁英的烟气；Ⅱ段收集的是低O2、高H2O、高NOx、高COx、低SO2和低二噁英的烟气；Ⅲ段收集的是高O2、低H2O、低NOx、低COx、高SO2和高二噁英的烟气。Ⅰ段的风箱与第一烟道2连通，Ⅱ段的风箱与第二烟道3连通，Ⅲ段的风箱与第三烟道4连通，这样即可实现不同成分烟气的分离，进而分别实施处理。所述第一烟道2依次连通有第四除尘装置6-4、第三引风机7-3和烟囱14。所述第二烟道3依次连通有除湿器5、第一除尘装置6-1、第一引风机7-1、活化塔8、煤粉的炭化反应器9、第二除尘装置6-2以及烟气分离装置10；所述烟气分离装置10为基于变压吸附法的变压吸附分离装置。所述活化塔8为一备一用型活化塔；活化塔8通过运输线8-C连接有活性焦后处理系统11，用于运输活化塔8卸出的活性焦；炭化反应器9通过运输线8-B连接活化塔8，这样炭化反应器9便可以经运输线8-B为活化塔8提供高温未活化的焦炭。所述第三烟道4依次连通有换热装置12、第三除尘装置6-3、第二引风机7-2、基于活性炭的脱硫脱硝反应器13以及烟囱14。
本系统的治理思路为：将烧结机头部的Ⅰ段风箱烟气经除尘处理后直接排放；将高COx、高NOx的中部Ⅱ段风箱烟气经除湿后用高温焦炭的活化反应系统来还原脱除NOx、消耗O2和CO2、富集CO，将富CO的烟气作为燃气向煤粉炭化过程提供热量，再通过烟气分离装置将燃烧后的烟气分成富CO2气体和富N2气体；用换热装置和基于活性炭的脱硫脱硝反应器来处理烧结机中后段的Ⅲ段风箱烟气，回收烟气热能并脱除SO2、NOx、二噁英。
本烧结烟气的综合治理系统的治理过程为：（1）烧结风箱烟气的分段收集：将Ⅰ段风箱的烟气汇集于第一烟道2；Ⅱ段风箱的烟气汇入第二烟道3；Ⅲ段风箱的烟气收集到第三烟道4。
（2）将第一烟道2的烟气由第四除尘装置6-4处理后经第三引风机7-3由烟囱14排出。
（3）第二烟道3的烟气经除湿器5除湿、第一除尘装置6-1除尘后，由第一引风机7-1送入一备一用型活化塔8内，与900～1100℃的高温焦炭进行反应活化与降温冷却，同时实现NOx的还原脱除、O2与CO2的消耗、CO的富集；当第二烟道3的烟气离开活化塔8的温度≤160℃时，来自第一引风机7-1的烟气切换通入活化塔8的另一个已经填装900～1100℃高温焦炭的活化塔内；已卸完活性焦的活化塔经运输线8-B接受来自炭化反应器9所提供的900～1100℃炙热炭化焦炭。经活化塔8后的富CO烟气由输送管道8-A送往炭化反应器9的加热室内，作为高热值燃气为煤粉在炭化反应器9内的炭化过程提供热量；活性焦由活化塔8卸出后经运输线8-C送往活性焦后处理系统11作后续加工处理；活化塔8内高温未活化的焦炭由炭化反应器9经运输线8-B来提供。离开炭化反应器9的燃烧换热后的烟气经第二除尘装置6-2后进入烟气分离装置10，采用变压吸附法将燃烧后烟气分离成富CO2、富N2两种气体产物，并对其进行高附加值利用。所得富CO2气体中CO2的体积分数≥98%；分离出的富N2气体中N2体积分数≥95%、O2的体积分数为0～4%。
（4）第三烟道4的烟气经换热装置12降温、第三除尘装置6-3除尘后，由第二引风机7-2送往基于活性炭的脱硫脱硝反应器13以脱除SO2、NOx和二噁英，进入脱硫脱硝反应器13之前的烟气温度为130～160℃；最后由烟囱14排向大气。
使用案例1：本烧结烟气综合治理与回收利用系统的具体治理过程如下。
（1）针对一台360m2烧结机的22个风箱；将Ⅰ段的1～3风箱烟气汇集于第一烟道2、Ⅱ段的4～11风箱烟气汇集到第二烟道3、Ⅲ段的12～22风箱烟气进入第三烟道4，三个烟道烟气的温度和成分见表1。
表1：治理前各烟道烟气的温度和成分
（2）将第一烟道2的烟气经第四除尘装置6-4处理后由第三引风机7-3、烟囱14排向大气；第三烟道4的烟气经换热装置12以及第三除尘装置6-3的降温除尘后，以135～145℃的温度进入基于活性炭的脱硫脱硝反应器13，脱除SO2、NOx和二噁英的烟气再由烟囱14排出；烟囱14内烟气的温度和成分如表2所示。
表2：烟囱中排放烟气的温度和成分
（3）将第二烟道3的烟气经除湿器5以及第一除尘装置6-1的除湿与除尘后由第一引风机7-1送往一备一用型活化塔8内，利用CO2对900～1100℃的高温焦炭进行反应活化与换热冷却，同时还原脱除NOx、消耗O2并富集CO；反应后的富CO烟气进入炭化反应器9的加热室内作为燃气向炭化反应器9内煤粉的炭化提供热量；用烟气分离装置10将燃烧后烟气通过变压吸附法分离成富CO2气体和富N2气体，其中富CO2气体的主要组成（体积分数）为：98.6%的CO2、0.25%的CO、0.74%的O2和0.28%的N2；富N2气体的主要组成（体积分数）为：0.64%的CO2、0.08%的CO、2.55%的O2和96.5%的N2。富CO2气体可作为原料气用于合成尿素，富N2气体可代替高纯N2作为消耗介质用于工业生产过程。
使用案例2：本烧结烟气综合治理与回收利用系统的具体治理过程如下。
（1）针对一台435m2烧结机的26个风箱，将Ⅰ段的1～4风箱烟气汇集于第一烟道2、Ⅱ段的5～13风箱烟气汇集到第二烟道3、Ⅲ段的14～26风箱烟气进入第三烟道4，三个烟道烟气的温度和成分见表3。
表3：治理前各烟道烟气的温度和成分
（2）将第一烟道2的烟气经第四除尘装置6-4处理后由第三引风机7-3、烟囱14排向大气；第三烟道4的烟气经换热装置12以及第三除尘装置6-3的降温除尘后，以130～155℃的温度进入基于活性炭的脱硫脱硝反应器13，脱除SO2、NOx和二噁英的烟气再由烟囱14排出；烟囱14内烟气的温度和成分如表4所示。
表4：烟囱中排放烟气的温度和成分
（3）将第二烟道3的烟气经除湿器5以及第一除尘装置6-1的除湿与除尘后由第一引风机7-1送往一备一用型活化塔8内，利用CO2对900～1100℃的高温焦炭进行反应活化与换热冷却，同时还原脱除NOx、消耗O2并富集CO；反应后的富CO烟气进入炭化反应器9的加热室内作为燃气而燃烧向炭化反应器9内煤粉的炭化提供热量；用烟气分离装置10将燃烧后烟气通过变压吸附法分离成富CO2气体和富N2气体，其中富CO2气体的主要组成（体积分数）为：98.2%的CO2、0.15%的CO、0.34%的O2和0.54%的N2；富N2气体的主要组成（体积分数）为：0.60%的CO2、0.08%的CO、2.12%的O2和97.15%的N2。富CO2气体可作为原料气用于合成碳酸盐等高附加值产品，富N2气体代替高纯N2作为消耗介质用于工业过程。
Claims (4)
1.一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，其特征在于：烧结台车上的风箱分段连通有第一烟道（2）、第二烟道（3）和第三烟道（4）；所述第一烟道（2）依次连通有第四除尘装置（6-4）、第三引风机（7-3）和烟囱（14）；所述第二烟道（3）依次连通有除湿器（5）、第一除尘装置（6-1）、第一引风机（7-1）、活化塔（8）、炭化反应器（9）、第二除尘装置（6-2）以及烟气分离装置（10）；所述第三烟道（4）依次连通有换热装置（12）、第三除尘装置（6-3）、第二引风机（7-2）、脱硫脱硝反应器（13）以及烟囱（14）。
2.根据权利要求1所述的一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，其特征在于：所述烧结台车沿运行方向分为Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段三个长度段；所述Ⅰ段长度为烧结机全长的8%～16%，Ⅰ段的风箱与第一烟道（2）连通；所述Ⅱ段长度为烧结机全长的30%～50%，Ⅱ段的风箱与第二烟道（3）连通；所述Ⅲ段长度为烧结机全长的40%～60%，Ⅲ段的风箱与第三烟道（4）连通。
3.根据权利要求1所述的一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，其特征在于：所述活化塔（8）还连接有活性焦后处理系统（11）。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种烧结烟气的综合治理与回收利用系统，其特征在于：所述烟气分离装置（10）为变压吸附分离装置。
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Granted publication date: 20191025 |
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