CN218937053U - 一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统 - Google Patents

Abstract

一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，该系统包括回转窑和烧结机。所述烧结机的下方风箱包括头部风箱、中部风箱以及尾部风箱，头部风箱与头部烟道相连通，中部风箱与中部烟道相连通，尾部风箱与尾部烟道相连通。烧结机上方设有烟罩。回转窑的窑尾气体出口与烟罩的进气口相连通，头部烟道的排气口与第一烟气输送管道相连通。中部风箱的排气口与烟气净化单元的进气口相连通。尾部烟道的排气口与第一烟囱相连通。该系统针对回转窑、烧结机煅烧煤矸石不同阶段产生的烟气特点，将部分烟气集中混合脱硝，经过脱硝后的高温烟气加热烧结料层后再进行脱硫，不仅充分利用了烟气中的热量，而且降低了烟气治理成本，减少了烧结过程中的燃料消耗。

Description

一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统

技术领域

本实用新型涉及一种烟气循环系统，具体涉及一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，属于煤矸石处理技术领域。

背景技术

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中产出的固体废弃物，是与煤层伴生的一种含碳量较低、粒度坚硬的岩石，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还含有数量不等的Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃和微量稀有元素。据不完全统计，目前我国煤矸石堆存量高达100亿吨，占地超过2万亩。煤矸石也因此成为我国积存量和年产生量最大、占用堆积场地最多、对环境危害巨大的工业废物。

已有研究表明，煤矸石火法煅烧制备活性材料是消化巨量堆存煤矸石的有效方法。回转窑煅烧与烧结机烧结是火法处理煤矸石的常用工艺，因为烧结机与回转窑工艺处理煤矸石时对煤矸石粒度的要求存在互补性，所以目前火法煅烧煤矸石的工厂通常会同时布置烧结机和回转窑对煤矸石进行加工。

目前，烧结机、回转窑联合处理煤矸石时，烧结机和回转窑的烟气的分别单独进行治理的，具体见图3、图4所示。

回转窑内的高温烟气在抽风机的左右下依次经过电除尘器除尘、烟气脱硫装置脱硫、烟气脱硝装置脱硝后经烟囱排放。从图3可以看出回转窑烟气治理时存在以下问题：首先烟气中大量的热量没有进行回收。而且回转窑内高温烟气(温度在300℃以上)经过除尘和脱硫后进行脱硝时需要再次将烟气加热到SCR脱硝需要的温度(280～420℃)，脱硝难度大且成本高。

烧结机风箱内的烟气在抽风机的作用下收集到烟道中，然后依次经过电除尘器除尘、烟气脱硫装置脱硫、烟气脱硝装置脱硝后经烟囱排放。从图4中可以看出所有风箱内的烟气集中收集到大烟道后进行处理，存在以下问题：烧结机不同位置风箱内烟气性质差别大：点火保温炉因为点火时烧嘴处温度高容易产生大量的氮氧化物，所以氮氧化物主要集中在点火保温炉下方的风箱内；烧结机尾部冷却段因为煤矸石已经煅烧完成，所以烟气中有害物质少，该段烟气不用进行脱硫脱硝处理，经过除尘后即可排放；并且冷却段风箱内的烟气温度较烧结机其他位置风箱的高，所以冷却段烟气中的余热具有较高的利用价值。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的煤矸石火法处理工艺存在的烟气处理量大、氮氧化物治理难度大、烟气中大量余热难以回收利用的问题。本实用新型提出了一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，将回转窑中的高温烟气先脱硝，再将其通向烧结机，最后排出脱硫，有效利用了烟气余热。

根据本实用新型的实施方案，提供一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统。

一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，该系统包括回转窑和烧结机。所述烧结机的下方风箱包括头部风箱、中部风箱以及尾部风箱，头部风箱通过头部风箱支管与头部烟道相连通，中部风箱通过中部风箱支管与中部烟道相连通，尾部风箱通过尾部风箱支管与尾部烟道相连通。烧结机上方设有烟罩。回转窑的窑尾气体出口通过第一烟气输送管道与烟罩的进气口相连通，头部烟道的排气口通过第一烟气循环管道与第一烟气输送管道相连通。中部风箱的排气口通过第二烟气输送管道与烟气净化单元的进气口相连通。尾部烟道的排气口通过第三烟气输送管道与第一烟囱相连通。

优选的是，按照物料的流动方向，烧结机依次分为加热段、烧结段以及冷却段。加热段下方所对应的风箱为头部风箱，烧结段下方所对应的风箱为中部风箱，冷却段下方所对应的风箱为尾部风箱。

优选的是，头部风箱为靠近烧结机机头一端的1-5个风箱，尾部风箱为靠近烧结机机尾一端的1-8个风箱，头部风箱与尾部风箱之间剩余的风箱均为中部风箱。

优选的是，该系统还包括烟气分配装置。所述烟气分配装置的气体入口与第一烟气输送管道相连接，烟气分配装置的内部设有多个烟气通道，并对应设置多个烟气出口，每个烟气出口均通过对应的烟气输入支管与烟罩连通。

优选的是，该系统还包括烟气混匀装置。所述烟气混匀装置设有多个气体入口，分别与第一烟气输送管道、第一烟气循环管道相连通。烟气混匀装置的气体出口通过第四烟气输送管道与烟气分配装置相连通。

优选的是，所述烟气混匀装置还与氨气输送管道相连通。

优选的是，该系统还包括脱硝反应装置。所述脱硝反应装置的气体入口与烟气混匀装置的气体出口相连通，脱硝反应装置的气体出口通过第四烟气输送管道与烟气分配装置相连通。

优选的是，所述尾部风箱支管为三通管道，三通管道的第一支管与尾部风箱相连通，第二支管与尾部烟道相连通，第三支管通过第二烟气循环管道与烟气混匀装置相连通。第二支管和第三支管上均设有切换阀。

优选的是，所述第二烟气循环管道上分支出第三烟气循环管道，第三烟气循环管道与第四烟气输送管道相连接。

作为优选，所述第二烟气循环管道分支出第三烟气循环管道位置的下游和第三烟气循环管道上均设有切换阀。

优选的是，所述烟气净化单元包括第一除尘装置、脱硫装置、第一抽风机以及第二烟囱。按气体的走向，第一除尘装置、脱硫装置、第一抽风机和第一烟囱依次串联。第一除尘装置的气体入口与第二烟气输送管道的出气端连通。

优选的是，所述第三烟气输送管道上设置有第二除尘装置。

优选的是，所述第一烟气输送管道上设置有第三除尘装置，所述第三除尘装置位于烟气混匀装置的上游。

优选的是，所述第一烟气输送管道上设置有第二抽风机，第二抽风机位于第三除尘装置的下游。所述第一烟气循环管道上设置有第三抽风机。第二烟气循环管道上设置有第四抽风机。所述第三烟气输送管道上还设有第五抽风机。

优选的是，所述第四抽风机位于第二烟气循环管道分支出第三烟气循环管道位置的上游。所述第五抽风机位于第二除尘装置的下游。

优选的是，所述烧结机的预热段上方沿机头至机尾的方向上还依次设置有布料装置和点火装置。烧结机的尾端还设置有烧结卸料装置。

优选的是，所述回转窑的窑头处设置有进料装置，窑尾处设置有回转窑卸料装置。

优选的是，所述脱硝反应装置内设有温度检测装置。

在本实用新型中，将回转窑中的高温烟气输入烧结机内部，并根据烧结机内不同的烧结阶段，将烧结机下方的风箱分为头部风箱、中部风箱和尾部风箱，头部风箱内的烧结烟气循环至烟罩，与回转窑尾气混合，通入烧结机穿过烧结料层后进入中部烟道，送往烟气净化单元统一净化，利用回转窑尾气和烧结烟气中大量余热加热烧结料层，有效减少了煤矸石火法烧结时燃料的消耗量。优选地，在第一烟气输送管道上设置烟气混匀装置和脱硝反应装置，将烧结机预热段产生的烧结烟气与回转窑尾气混合脱硝，脱硝完成后再将其通入烟罩加热烧结料层，减少了脱硝反应装置需要处理的烟气量。同时将冷却段下方风箱内的烧结烟气选择性地通入脱硝系统，利用冷却段风箱内的烟气调节脱硝反应装置内烟气的温度，使得脱硝反应装置内的烟气温度在SCR脱硝所需的最低温度280℃以上，并处于SCR适宜的温度范围内。由于SCR脱硝反应为放热反应，经过脱硝后的高温烟气可再次返回到烧结料层，用来加热料层，充分利用烟气中的余热，减少燃料消耗。

在本实用新型中，烧结机冷却段靠近烧结机头部的风箱内的烟气温度最高，并向后方递减，故本实用新型将烧结机尾部风箱的下方风箱支管设置为三通管道，三通管道的第一支管与尾部风箱相连通，第二支管与尾部烟道相连通，第三支管通过第二烟气循环管道与烟气混匀装置相连通，并在第二支管和第三支管上设置切换阀，通过三通管道可以灵活取用冷却段内不同温度的烟气，调节脱硝反应装置内的烟气温度，为烟气的SCR脱硝过程提供保障。优选地，在第二烟气循环管道上分支出第三烟气循环管道，第三烟气循环支管直接与烟罩连通，如果SCR脱硝反应烟气的温度在最佳范围内，则将冷却段风箱内的烟气直接送往烟罩，用于加热烧结料层，避免增加SCR脱硝反应的烟气量。

在本实用新型中，在烧结机的烟罩上方设置烟气分配装置，烟气分配装置将脱硝后的烟气分配到烧结机上方的烟罩内，烟气罩的高温烟气在第一抽风机的作用下被抽入到烧结机上的料层中，充分利用高温烟气中的大量余热，减少燃料消耗量。

在本实用新型中，烟气混匀装置还与氨气输入管道连接，将SCR脱硝所需的氨气与烧结烟气充分混匀。优选地，在烟气混匀装置内设置温度检测装置，根据烟气混匀装置内的气体温度调节第二烟气循环管道和第三烟气循环管道内部切换阀的开度。

在本实用新型中，烧结过程产生的氮氧化物主要集中在烧结机头部风箱内的烟气中，与回转窑尾气一同混合处理，而烧结机冷却段风箱内的烟气中，氮氧化物、硫化物的含量较低，经过除尘后可直接排放，传统工艺将所有烟气收集后集中进行脱硫脱硝，集中处理过程中烟气量大且温度低，氮氧化物浓度也偏低，需要消耗大量热量加热烟气后才适合进行SCR烟气脱硝，本实用新型脱硝反应装置处理的烟气量较少，且处理过程中无需对烟气进行再加热，大大降低了烟气处理量和处理成本。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统针对回转窑、烧结机煅烧煤矸石不同阶段产生的烟气特点，将部分烟气集中混合脱硝，经过脱硝后的高温烟气加热烧结料层后再进行脱硫，不仅充分利用了烟气中的热量，而且降低了烟气治理成本，减少了烧结过程中的燃料消耗。

2、本实用新型提供的一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统根据烧结机各段烟气的特性，或根据需要将冷却段烟气直接处理排放，将其用于调节烟气混匀装置中的气体温度，使气体温度保持在SCR反应的适宜温度内，充分利用了冷却段烟气的特性，同时尽量减少了脱硝反应装置的烟气处理量，降低了处理成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统的一种结构示意图。

图2为本实用新型提供的一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统的另一种结构示意图。

图3为现有技术中回转窑的尾气处理系统的示意图。

图4为现有技术中烧结烟气的处理系统的示意图。

附图标记：1：回转窑；101：进料装置；102：回转窑卸料装置；2：烧结机；201：头部风箱；2011：头部风箱支管；202：中部风箱；2021：中部风箱支管；203：尾部风箱；2031：尾部风箱支管；204：头部烟道；205：中部烟道；206：尾部烟道；207：烟罩；208：加热段；209：烧结段；210：冷却段；211：布料装置；212：点火装置；213：烧结卸料装置；3：烟气净化单元；301：第一除尘装置；302：脱硫装置；303：第一抽风机；304：第二烟囱；4：第一烟囱；5：烟气分配装置；501：烟气输入支管；6：烟气混匀装置；7：脱硝反应装置；701：温度检测装置；8：切换阀；9：第二除尘装置；10：第三除尘装置；11：第二抽风机；12：第三抽风机；13：第四抽风机；14：第五抽风机；L1：第一烟气输送管道；L2：第二烟气输送管道；L3：第三烟气输送管道；L4：第四烟气输送管道；L5：氨气输送管道；R1：第一烟气循环管道；R2：第二烟气循环管道；R3：第三烟气循环管道。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行举例说明，本实用新型请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

根据本实用新型的实施方案，提供一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统。

一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，该系统包括回转窑1和烧结机2。所述烧结机2的下方风箱包括头部风箱201、中部风箱202以及尾部风箱203，头部风箱201通过头部风箱支管2011与头部烟道204相连通，中部风箱202通过中部风箱支管2021与中部烟道205相连通，尾部风箱203通过尾部风箱支管2031与尾部烟道206相连通。烧结机2上方设有烟罩207。回转窑1的窑尾气体出口通过第一烟气输送管道L1与烟罩207的进气口相连通，头部烟道204的排气口通过第一烟气循环管道R1与第一烟气输送管道L1相连通。中部风箱202的排气口通过第二烟气输送管道L2与烟气净化单元3的进气口相连通。尾部烟道206的排气口通过第三烟气输送管道L3与第一烟囱4相连通。

优选的是，按照物料的流动方向，烧结机2依次分为加热段208、烧结段209以及冷却段210。加热段208下方所对应的风箱为头部风箱201，烧结段209下方所对应的风箱为中部风箱202，冷却段210下方所对应的风箱为尾部风箱203。

优选的是，头部风箱201为靠近烧结机2机头一端的1-5个风箱，尾部风箱203为靠近烧结机2机尾一端的1-8个风箱，头部风箱201与尾部风箱203之间剩余的风箱均为中部风箱202。

优选的是，该系统还包括烟气分配装置5。所述烟气分配装置5的气体入口与第一烟气输送管道L1相连接，烟气分配装置5的内部设有多个烟气通道，并对应设置多个烟气出口，每个烟气出口均通过对应的烟气输入支管501与烟罩207连通。

优选的是，该系统还包括烟气混匀装置6。所述烟气混匀装置6设有多个气体入口，分别与第一烟气输送管道L1、第一烟气循环管道R1相连通。烟气混匀装置6的气体出口通过第四烟气输送管道L4与烟气分配装置5相连通。

优选的是，所述烟气混匀装置6还与氨气输送管道L5相连通。

优选的是，该系统还包括脱硝反应装置7。所述脱硝反应装置7的气体入口与烟气混匀装置6的气体出口相连通，脱硝反应装置7的气体出口通过第四烟气输送管道L4与烟气分配装置5相连通。

优选的是，所述尾部风箱支管2031为三通管道，三通管道的第一支管与尾部风箱203相连通，第二支管与尾部烟道206相连通，第三支管通过第二烟气循环管道R2与烟气混匀装置6相连通。第二支管和第三支管上均设有切换阀8。

优选的是，所述第二烟气循环管道R2上分支出第三烟气循环管道R3，第三烟气循环管道R3与第四烟气输送管道L4相连接。

作为优选，所述第二烟气循环管道R2分支出第三烟气循环管道R3位置的下游和第三烟气循环管道R3上均设有切换阀8。

优选的是，所述烟气净化单元3包括第一除尘装置301、脱硫装置302、第一抽风机303以及第二烟囱304。按气体的走向，第一除尘装置301、脱硫装置302、第一抽风机303和第一烟囱4依次串联。第一除尘装置301的气体入口与第二烟气输送管道L2的出气端连通。

优选的是，所述第三烟气输送管道L3上设置有第二除尘装置9。

优选的是，所述第一烟气输送管道L1上设置有第三除尘装置10，所述第三除尘装置10位于烟气混匀装置6的上游。

优选的是，所述第一烟气输送管道L1上设置有第二抽风机11，第二抽风机11位于第三除尘装置10的下游。所述第一烟气循环管道R1上设置有第三抽风机12。第二烟气循环管道R2上设置有第四抽风机13。所述第三烟气输送管道L3上还设有第五抽风机14。

优选的是，所述第四抽风机13位于第二烟气循环管道R2分支出第三烟气循环管道R3位置的上游。所述第五抽风机14位于第二除尘装置9的下游。

优选的是，所述烧结机2的预热段上方沿机头至机尾的方向上还依次设置有布料装置211和点火装置212。烧结机2的尾端设置有烧结卸料装置213。

优选的是，所述回转窑1的窑头处设置有进料装置101，窑尾处设置有回转窑卸料装置102。

优选的是，所述脱硝反应装置7内设有温度检测装置701。

Claims (15)

1.一种烧结机立窑联合工艺的烟气循环系统，其特征在于：该系统包括回转窑(1)和烧结机(2)；所述烧结机(2)的下方风箱包括头部风箱(201)、中部风箱(202)以及尾部风箱(203)，头部风箱(201)通过头部风箱支管(2011)与头部烟道(204)相连通，中部风箱(202)通过中部风箱支管(2021)与中部烟道(205)相连通，尾部风箱(203)通过尾部风箱支管(2031)与尾部烟道(206)相连通；烧结机(2)上方设有烟罩(207)；回转窑(1)的窑尾气体出口通过第一烟气输送管道(L1)与烟罩(207)的进气口相连通，头部烟道(204)的排气口通过第一烟气循环管道(R1)与第一烟气输送管道(L1)相连通；中部风箱(202)的排气口通过第二烟气输送管道(L2)与烟气净化单元(3)的进气口相连通；尾部烟道(206)的排气口通过第三烟气输送管道(L3)与第一烟囱(4)相连通。

2.根据权利要求1所述的烟气循环系统，其特征在于：按照物料的流动方向，烧结机(2)依次分为加热段(208)、烧结段(209)以及冷却段(210)；加热段(208)下方所对应的风箱为头部风箱(201)，烧结段(209)下方所对应的风箱为中部风箱(202)，冷却段(210)下方所对应的风箱为尾部风箱(203)。

3.根据权利要求2所述的烟气循环系统，其特征在于：头部风箱(201)为靠近烧结机(2)机头一端的1-5个风箱，尾部风箱(203)为靠近烧结机(2)机尾一端的1-8个风箱，头部风箱(201)与尾部风箱(203)之间剩余的风箱均为中部风箱(202)。

4.根据权利要求2所述的烟气循环系统，其特征在于：该系统还包括烟气分配装置(5)；所述烟气分配装置(5)的气体入口与第一烟气输送管道(L1)相连接，烟气分配装置(5)的内部设有多个烟气通道，并对应设置多个烟气出口，每个烟气出口均通过对应的烟气输入支管(501)与烟罩(207)连通。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的烟气循环系统，其特征在于：该系统还包括烟气混匀装置(6)；所述烟气混匀装置(6)设有多个气体入口，分别与第一烟气输送管道(L1)、第一烟气循环管道(R1)相连通；烟气混匀装置(6)的气体出口通过第四烟气输送管道(L4)与烟气分配装置(5)相连通。

6.根据权利要求5所述的烟气循环系统，其特征在于：所述烟气混匀装置(6)还与氨气输送管道(L5)相连通。

7.根据权利要求5所述的烟气循环系统，其特征在于：该系统还包括脱硝反应装置(7)；所述脱硝反应装置(7)的气体入口与烟气混匀装置(6)的气体出口相连通，脱硝反应装置(7)的气体出口通过第四烟气输送管道(L4)与烟气分配装置(5)相连通。

8.根据权利要求7所述的烟气循环系统，其特征在于：所述尾部风箱支管(2031)为三通管道，三通管道的第一支管与尾部风箱(203)相连通，第二支管与尾部烟道(206)相连通，第三支管通过第二烟气循环管道(R2)与烟气混匀装置(6)相连通；第二支管和第三支管上均设有切换阀(8)。

9.根据权利要求8所述的烟气循环系统，其特征在于：所述第二烟气循环管道(R2)上分支出第三烟气循环管道(R3)，第三烟气循环管道(R3)与第四烟气输送管道(L4)相连接。

10.根据权利要求9所述的烟气循环系统，其特征在于：所述第二烟气循环管道(R2)分支出第三烟气循环管道(R3)位置的下游和第三烟气循环管道(R3)上均设有切换阀(8)。

11.根据权利要求10所述的烟气循环系统，其特征在于：所述烟气净化单元(3)包括第一除尘装置(301)、脱硫装置(302)、第一抽风机(303)以及第二烟囱(304)；按气体的走向，第一除尘装置(301)、脱硫装置(302)、第一抽风机(303)和第一烟囱(4)依次串联；第一除尘装置(301)的气体入口与第二烟气输送管道(L2)的出气端连通；和/或

所述第三烟气输送管道(L3)上设置有第二除尘装置(9)；和/或

所述第一烟气输送管道(L1)上设置有第三除尘装置(10)，所述第三除尘装置(10)位于烟气混匀装置(6)的上游。

12.根据权利要求11所述的烟气循环系统，其特征在于：所述第一烟气输送管道(L1)上设置有第二抽风机(11)，第二抽风机(11)位于第三除尘装置(10)的下游；所述第一烟气循环管道(R1)上设置有第三抽风机(12)；第二烟气循环管道(R2)上设置有第四抽风机(13)；所述第三烟气输送管道(L3)上还设有第五抽风机(14)。

13.根据权利要求12所述的烟气循环系统，其特征在于：所述第四抽风机(13)位于第二烟气循环管道(R2)分支出第三烟气循环管道(R3)位置的上游；所述第五抽风机(14)位于第二除尘装置(9)的下游。

14.根据权利要求12所述的烟气循环系统，其特征在于：所述烧结机(2)的预热段上方沿机头至机尾的方向上还依次设置有布料装置(211)和点火装置(212)；烧结机(2)的尾端还设置有烧结卸料装置(213)；和/或

所述回转窑(1)的窑头处设置有进料装置(101)，窑尾处设置有回转窑卸料装置(102)。

15.根据权利要求7-14中任一项所述的烟气循环系统，其特征在于：所述脱硝反应装置(7)内设有温度检测装置(701)。

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