一种烧结烟气减量和余热综合利用方法和装置制造方法及图纸

一种烧结烟气减量和余热综合利用工艺，由烟气循环烧结、烧结矿竖式冷却、循环风冷却、余热发电等组成。具体步骤如下：部分烧结烟气自烧结台车头、尾风箱支管引出，经除尘增压后，再循环至烧结台车中部料层表面；烧结机台车中部的烧结废气引出除尘净化后大部排放，少部分参与高温烧结矿竖式冷却；烧结台车尾端的烧结矿破碎后进入竖式冷却炉，并与底部鼓入的循环风逆流冷却排出；循环冷风经热交换一次除尘后进入余热发电系统；经余热发电系统的循环风经二次除尘，与部分净化后的烧结废气混合，增压后进竖炉进行热矿循环风冷却。本发明专利技术可有效利用烧结烟气及烧结矿显热，削减烟气排放量，可同时脱除粉尘、SO2、NOx、二噁英等污染物、占地小、投资低。

Method and apparatus for sintering flue gas reduction and comprehensive utilization of waste heat

Comprehensive utilization technology for sintering flue gas and waste reduction, composed of flue gas circulating sintering, sinter cooling, vertical circulating air cooling, heat generation etc.. The specific steps are as follows: part of sintering flue gas self sintering Taiwan head, tail bellows branch led by the dust after the booster, recycled to the sintering trolley middle material layer; the middle sintering waste gas sintering machine trolley lead dust purification after large emissions, less part of high temperature sinter vertical cooling; sinter trolley is broken enter the vertical cooling furnace, and is discharged with circulating air cooling at the bottom of the drum into the air after heat exchange cycle; a dust into the waste heat power generation system; the wind circulation waste heat power generation system by two times of dust, and part of the net after the sintering exhaust gas, pressurized backward circulating air cooling heat of mine shaft. The invention can effectively utilize the sintering flue gas and the sensible heat of the sinter, reduce the discharge amount of the flue gas, and can simultaneously remove dust, SO2, NOx, dioxin and other pollutants.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及节能减排和污染综合治理领域，特别是，本专利技术涉及一种钢铁冶金烧结过程的烧结废气减量、污染物减排和废气余热利用，以及烧结矿显热高效利用和烧结矿冷却过程中的扬尘治理等的新工艺。
技术介绍
钢铁冶金产业是一个高耗能、高污染的产业。2014年我国粗钢产量约8.23亿吨，超过全球产量的一半。烧结矿是我国高炉炼铁的主要炉料，约占入炉铁料的70％以上，2014年全国烧结矿产量超过7亿吨。在烧结混合料点火后、随台车运行至台车末端生成烧结矿的过程中，会产生大量烧结废气，此部分废气具有如下特点：烟气量大且波动范围宽(一台450m2的烧结机，产生的烧结烟气量一般在140～180×104Nm3/h)、烟气成分复杂且污染物浓度高(SO2波动范围一般为300～2000mg/m3，NOx波动范围一般为100～700mg/m3，并含有CO、HCl、HF以及二恶英、PAHs、PCDF、VOCs等有机污染物)、烟气温度变化范围大(通常在80～250℃，烧结台车前部风箱烟温约80～150℃，后部风箱烟温约180～350℃，)、烧结烟尘浓度高(4～10g/m3)、烟气流速(10～20m/s)和负压(-15000Pa以上)高且波动量大等。另据统计，烧结工序能耗约占整个钢铁冶金企业能耗的10％。钢铁冶金生产消耗的有效能量仅占28.3％，而余热余能的利用占71.7％，达到14.34GJ/t。在钢铁冶金烧结工序中，烧结过程余热资源主要由两部分组成：一部分是来自于烧结机尾部、温度约为650～800℃，烧结矿所携带的显热，这部分显热约占烧结过程余热资源总量的70％；另一部分来自于烧结机主排烟管道的烧结烟气的余热，这部分约占余热资源总量的30％。当前，我国钢铁冶金企业烧结工序单位吨烧结矿的能源消耗指标比国外先进同行能耗指标要高出20％以上，而我国钢铁冶金企业的烧结废气余热回收利用比例较低，是其中的一个主要因素。目前，烧结废气传统的处理方式为：烧结废气经各风箱支管引至主抽烟道混合后，由主抽风机送至静电除尘器，然后经烟气脱硫设施处理后烟囱排放。该工艺带来的缺点是：(1)烧结主抽烟道外排废气量大，导致后续除尘、脱硫设施一次性投资和运行成本居高不下；(2)烧结机后部风箱烟温高，余热未经利用直接外排，造成余热损失；(3)烧结废气中NOx、CO、二噁英等污染物在后续烟气脱硫设施内去除率低，烟囱排放可能超标。另一方面，高温红热的烧结矿经烧结台车尾端落入矿仓，一般经单辊破碎后，进入环式或带式冷却机，在冷却风机的作用下，热矿由600～800℃降至150℃以下，经输送皮带送往高炉利用。与此同时，以往烧结矿冷却过程产生的废气主要利用方式有：一是直接用于预热混合料、烧结热风点火、热风烧结等；二是将收集的高温段废气引至热管装置或余热锅炉，生产低压蒸汽并网回用；三是将高温段废气产生蒸汽驱动汽轮机组发电。但由于冷却机废气的温度不高，且波动范围较大，造成余热利用效率低、浪费严重，发电装置运行工况不稳。实践表明，烧结矿传统的鼓风式环冷或带冷工艺存在如下缺点：(1)台车在移动过程中进行鼓风或抽风，台车与风箱之间的密封问题难以解决，一般漏风率达20％以上，甚至高达50％；(2)冷却机两端由于不能密封而掺入了大量野风，由于野风是不经过烧结料层的，因此不仅加大了风机的功率和耗电量，而且大大降低了加热后的烟气温度，在烧结矿温度750℃的条件下，烟气温度一般只有250～350℃，而且冷却机只有前部三分之一的风箱抽的烟气能达到250～350℃，后部风箱抽出的烟气由于温度太低而无法利用。为此，目前每吨烧结矿冷却时从烟气中回收的热量只占烟气中总热量的20～30％。此外，无论带式冷却机还是环形冷却机，其均体积庞大、投资高、能耗大、区域扬尘大、设备维护工作量大等缺点。因此，烧结矿的冷却工艺及由此带来区域性扬尘和余热利用问题，也一直是钢铁生产余热利用和环境治理的难点。针对烧结废气污染治理及烧结烟气/烧结矿显热综合利用，CN103954139A专利文献提出了一种烧结余能发电系统，其技术特征在于将低温烧结废气用作高温烧结矿的冷却气体，换热后的获得的高温气体用于余热发电。该技术路线难以工程应用的原因在于：(1)烧结废气量大，气料比(气体量与烧结矿质量之比)过大后，换热后气体升温有限，难以满足后续余热发电系统对烟温的要求；(2)来自主抽烟道的烧结废气负压高达15000Pa，再升压克服竖炉内料层阻力，对风机提出了非常苛刻的要求，造成风机功率剧增；(3)烧结废气中SO2浓度高，并含有SO3、HCl、HF等腐蚀性成分，未经处理直接进入余热锅炉，会带来严重的设备腐蚀。CN102588933A专利文献公开了一种在一体化炉膛内，直接利用高温烧结矿料的显热产生蒸汽的系统及方法。该专利技术的缺点是：烧结矿颗粒粗大、密度大、温度高，对一体化装置承重、材质、磨损要求高，同时固液间接换热效率低，难以满足烧结矿快速冷却的生产要求。CN103424001A专利文献公开了一种高温物料竖式冷却机及余热利用系统，其圆筒状机体下部为冷风输入段，中部为冷却段，上部为物料输入段，在冷却段内，通过抽风和鼓风相结合的方式冷却物料。其缺点在于机体内设置复杂结构件，阻碍高温烧结矿物流，而热矿未经破碎直接冷却，换热时间长，同时机体内冷却采取水冷壁的间接换热结构，换热效率低，所产生的蒸汽难以满足余热发电的要求。在新环保法实施的背景下，烧结区域的节能减排，已成为钢铁企业低温余热利用和废气治理的重点和难点。因此，立足烧结机整体，开展烟气减量、污染物减排、粉尘治理和废气/烧结矿显热高附加值利用等节能减排技术开发，对于钢铁企业，具有重要意义。为此，本领域迫切需要针对烧结过程的污染排放和余热利用，尤其是烧结废气减量、污染物减排、粉尘治理和废气/烧结矿显热高附加值利用等一系列行业难点问题，突破传统工艺的局限，提供一套完整的工艺技术，以彻底消除烧结区域的环境污染、实现烧结全流程的节能减排，满足日益严格的烧结工序节能减排和达标排放要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术目的在于：提供一种烧结烟气减量和余热综合利用方法及装置，本专利技术一种烧结烟气减量和余热综合利用方法技术方案如下：一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，所述方法包括烟气循环烧结、烧结矿竖式冷却、循环风冷却、余热发电阶段；(1)烟气循环烧结阶段烟气循环过程如下：部分烧结烟气自烧结台车头、尾风箱支管引出，经除尘、增压后，再次循环至烧结台车中部料层表面，实现循环烧结，烧结机台车中部风箱支管的烧结废气引出后，经除尘、增压和烟气净化后大部分由烟囱排放，少部分参与高温烧结矿竖式冷却；(2)烧结矿竖式冷却阶段从烧结台车尾端落下的高温烧结矿，经破碎后进入热矿储仓，通过炉顶布料装置进入竖式冷却炉，控制烧结矿在竖炉内的停留时间与气料比，并保持炉料缓慢下移，炉料在下移过程中，与底部鼓入的循环风逆流冷却至排矿温度后通过炉底出料装置排出竖炉；(3)循环风冷却阶段从竖炉底部鼓入的冷风经布风装置后向上流动，与由上而下的热矿进行换热，换热后升温的热风由竖炉上部引出，经一次除尘后，进入余热回收系统，出风再经第二次除尘后，与部分净化后的烧结废气在混合器中混合，经增压后进入竖炉进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，所述方法包括烟气循环烧结、烧结矿竖式冷却、循环风冷却、余热发电阶段；(1)烟气循环烧结阶段烟气循环过程如下：部分烧结烟气自烧结台车头、尾风箱支管引出，经除尘、增压后，再次循环至烧结台车中部料层表面，实现循环烧结，烧结机台车中部风箱支管的烧结废气引出后，经除尘、增压和烟气净化后大部分由烟囱排放，少部分参与高温烧结矿竖式冷却；(2)烧结矿竖式冷却阶段从烧结台车尾端落下的高温烧结矿，经破碎后进入热矿储仓，通过炉顶布料装置进入竖式冷却炉，控制烧结矿在竖炉内的停留时间与气料比，并保持炉料缓慢下移，炉料在下移过程中，与底部鼓入的循环风逆流冷却至排矿温度后通过炉底出料装置排出竖炉；(3)循环风冷却阶段从竖炉底部鼓入的冷风经布风装置后向上流动，与由上而下的热矿进行换热，换热后升温的热风由竖炉上部引出，经一次除尘后，进入余热回收系统，出风再经第二次除尘后，与部分净化后的烧结废气在混合器中混合，经增压后进入竖炉进行热矿循环冷却；(4)余热发电阶段循环冷却风经竖炉内换热后变热风后，经炉顶一次除尘，进入余热锅炉，与锅炉内给水系统进行换热，热蒸汽经汽轮机驱动发电装置发电，锅炉内换热后冷却的废气再排出，经过余热发电系统的循环风经第二次除尘后，与部分净化后的烧结废气混合，经增压后进入竖炉进行热矿循环风冷却。...

【技术特征摘要】
1.一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，所述方法包括烟气循环烧结、烧结矿竖式冷却、循环风冷却、余热发电阶段；(1)烟气循环烧结阶段烟气循环过程如下：部分烧结烟气自烧结台车头、尾风箱支管引出，经除尘、增压后，再次循环至烧结台车中部料层表面，实现循环烧结，烧结机台车中部风箱支管的烧结废气引出后，经除尘、增压和烟气净化后大部分由烟囱排放，少部分参与高温烧结矿竖式冷却；(2)烧结矿竖式冷却阶段从烧结台车尾端落下的高温烧结矿，经破碎后进入热矿储仓，通过炉顶布料装置进入竖式冷却炉，控制烧结矿在竖炉内的停留时间与气料比，并保持炉料缓慢下移，炉料在下移过程中，与底部鼓入的循环风逆流冷却至排矿温度后通过炉底出料装置排出竖炉；(3)循环风冷却阶段从竖炉底部鼓入的冷风经布风装置后向上流动，与由上而下的热矿进行换热，换热后升温的热风由竖炉上部引出，经一次除尘后，进入余热回收系统，出风再经第二次除尘后，与部分净化后的烧结废气在混合器中混合，经增压后进入竖炉进行热矿循环冷却；(4)余热发电阶段循环冷却风经竖炉内换热后变热风后，经炉顶一次除尘，进入余热锅炉，与锅炉内给水系统进行换热，热蒸汽经汽轮机驱动发电装置发电，锅炉内换热后冷却的废气再排出，经过余热发电系统的循环风经第二次除尘后，与部分净化后的烧结废气混合，经增压后进入竖炉进行热矿循环风冷却。2.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烟气循环烧结阶段，所述部分烧结烟气，为取自烧结机头部、尾部若干风箱支管的烟气，烟气量占原主抽大烟道烟气排放总量的20％～60％；头、尾风箱支管取气数量的比例为1:6。3.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烟气循环烧结阶段，所述烟气量占原主抽大烟道烟气排放总量的30～50％；头、尾风箱支管取气数量的比例为1：3～5。4.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烧结矿竖式冷却阶段，所述部分烧结烟气，通过相应风箱支管的烟气三通切换阀，实现烟气循环系统和主抽烟道混合系统的切换。5.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烧结矿竖式冷却阶段，所述破碎机为双齿辊破碎机、颚式破碎机、单辊破碎机、复合式破碎机、圆锥式破碎机的一种，优选双齿辊破碎机，两个齿辊的间隙为50～150mm。6.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烧结矿竖式冷却阶段，竖冷过程的关键工艺参数如下：烧结矿料层高度4～15m、高径比：0.2～5:1；热矿在竖炉内的停留时间为1～5h；冷却风与热矿的气料比为500～3000m3/t-烧结矿。7.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在烧结矿竖式冷却阶段，竖冷过程的关键工艺参数如下：烧结矿料层高度5～8m、高径比：1～2:1；热矿在竖炉内的停留时间为2～3h；冷却风与热矿的气料比为800～1500m3/t。8.如权利要求1所述一种烧结烟气减量和余热综合利用方法，其特征在于，在循环风冷却阶段，烧结废气经循环利用后，烟气量可减排20～50％，减排后的烟气经静电除尘、增压后，再经由烟气净化装置后，大部分从烟囱排出，少部分参与竖炉冷却烧结矿的循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，李咸伟，胡子国，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31