铁矿石烧结烟气协同处理系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种铁矿石烧结烟气协同处理系统，包括烟气输送单元、碱吸收塔、等离子处理单元、第一除尘单元、除雾单元以及烟囱，所述烟气输送单元的进口连接有烧结台车，所述烟气输送单元的出口依次连接第一除尘单元、等离子处理单元、碱吸收塔、除雾单元、烟囱，所述等离子处理单元包括石英管以及高压电极，所述石英管的内部设置有容纳空间，所述容纳空间用于容纳催化剂以及高压电极，本实用新型专利技术采用低温等离子体处理单元与碱吸收装置偶联的结构，全面地降低了烟气中VOCs、NO

【技术实现步骤摘要】
铁矿石烧结烟气协同处理系统


[0001]本技术涉及钢铁行业铁矿石烧结生产
，具体地，涉及一种铁矿石烧结烟气协同处理系统。

技术介绍

[0002]铁矿石烧结是钢铁生产全过程的重要工序，也是污染负荷最高的工序。烧结过程是将含铁矿石的烧结料在不完全熔融的条件下烧结成块，在此过程中借助燃料燃烧所产生的高温，使物料发生一系列物理化学变化形成烧结矿，为高炉炼铁提供清洁而合格的原料。
[0003]烧结过程主要有：制备混合料，对放到台车上的混合料进行点火和抽风，使其中的煤(焦)粉燃烧产生高温，铁矿石中的硫、氮、氯等元素都在高温下与氧反应生成气态化合物而被排出。混合物软化或融化产生液相，随温度降低凝结成块，再经过破碎、冷却、筛分、整粒过程后进入成品仓，最后进入高炉。铁矿石烧结是通过负压抽风至上而下的燃烧方式，因此其床层温差大，且烧结料温度会随时间发生变化。烧结料上面的燃烧层温度大于1000℃，而出口平均温度约为150℃，整个烧结过程相当于上层高温烟气对下层含煤(焦)烧结料层的“干馏”，最终有大量高热能的污染气体组分和烟(粉)尘被带入主烟道，不同工况下平均生产每吨烧结矿需风量达4000～6000Nm3。
[0004]钢铁行业排放的气体污染物中，40％来自于烧结过程，SO2与NO
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的排放量分别约占钢铁行业总排放量的70％和50％。除了烧结原料中的含硫含氮物质燃烧释放出大量 PM2.5、SO2和NO
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以外，向下逐层燃烧的烧结料在“干馏”过程中会释放大量低凝点挥发性有机组分(volatile organic compounds，VOCs)，而且组分复杂，回收的含油铁皮在高温下也会释放一定量的VOCs，从而产生不可忽视的VOCs排放。
[0005]在铁矿石烧结烟气的VOCs中主要化合物有乙苯、三氯乙烯、苯、氯仿、1,1,2
‑ꢀ
三氯己烷、四氯化碳、三氯乙烷、甲苯、二甲苯、正戊烷、异戊烷、1
‑
丁烯、 1,2,4
‑
三甲基苯、2
‑
甲基戊烷、氯苯、溴甲烷及萘等。芳香族化合物是主要的VOCs 组成，占VOCs浓度的45
‑
70％。据报道，铁矿石烧结烟气中VOCs的总量可以达到 23.19ppm。铁矿石烧结烟气中的主要VOCs成分，其致癌症风险为8.7
×
10
‑3。铁矿石烧结烟气中的二噁英排放量为0.39～1.62ng/m3，仅为VOCs排放量的2.3万分之一，其致癌风险仅为2.5
×
10
‑6‑
5.2
×
10
‑5。另一方面，VOCs是有机气溶胶和对流层臭氧的重要前体，烧结烟气中卤素含量越高，分子量越大，更易冷凝成液滴，在灰霾形成中起着重要作用。区域雾霾模拟的相关研究成果表明，在成霾过程中二次细颗粒物可占PM
2.5
的60％～70％以上。烧结烟气中同时存在SO2、NO
X
、VOCs与金属氧化物等，而金属氧化物是SO2与NO
X
反应时的高活性催化剂，SO2在NO
X
与金属氧化物共同作用下很容易形成SO
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‑
，最终形成硫酸盐与酸雾等二次细颗粒污染物；而VOCs也能与SO2及NO
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等发生一系列物理、化学反应形成含硫、含氮或长链的有机物，这些化合物具有更高的凝结点，易凝并成霾；大部分VOCs还可直接吸附在各类细颗粒表面形成有机/无机复合霾颗粒。综上所述，在铁矿石烧结过程中VOCs的排放量较大，且其造成的环境影响不容忽视，应当尽快进行严格的减排控制。
[0006]在烧结烟气排放控制方面我国起步较晚，烧结烟气中VOCs的排放一直未受重视，现行国家和地方标准也未对VOCs的排放限值进行约束，VOCs的排放仍处于无检测、无监管和无治理的“三无”状态(王海风等,钢铁工业烧结过程VOCs减排研究进展。钢铁,2018,53(1),1
‑
7)。
[0007]烟气循环(flue gas recirculation，FGR)技术目前逐渐成为烧结烟气污染减排、能源及余热回收的通用技术，通过烟气循环技术可将出口NO
X
指标约束至200 mg/m3以下，在减少污染物排放的同时提高能量利用效率。该技术是在源头上对烧结烟气的排放进行“减负”，有助于降低末端治理成本。
[0008]目前常用的烧结烟气脱硫技术有石灰石/石灰法及循环流化床等。石灰石/石灰法是目前国内应用最广泛的脱硫技术，主要通过含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石/石灰浆液洗涤含硫烟气，生成亚硫酸盐和硫酸盐，其优点是脱硫率高，可达95％，同时也存在结构复杂、成本较高、电耗较大等问题。
[0009]常见的烧结烟气脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法 (SNCR)等。SCR是一种在国际范围内广泛应用的烧结烟气脱硝方法，该方法利用还原剂(液氮、氨水、尿素等)将烟气中的NO
X
还原为N2以脱除氮氧化物，其转化率可达60％
‑
90％。但随着SCR系统的运行和使用，其催化剂的活性会逐渐丧失，烟气中残留的氨会逐渐增加。SNCR法是将尿素或氨基化合物作为还原剂，将NO
X
还原为N2，该工艺的NO
x
还原率较低，通常为30
‑
60％。
[0010]现有技术中，专利文献CN106610230B公开了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。其缺点是结构复杂，成本较高。

技术实现思路

[0011]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种铁矿石烧结烟气协同处理系统。
[0012]根据本技术提供一种铁矿石烧结烟气协同处理系统，包括烟气输送单元、碱吸收塔、等离子处理单元、第一除尘单元、除雾单元以及烟囱；
[0013]所述烟气输送单元的进口连接有烧结台车，所述烟气输送单元的出口依次连接第一除尘单元、等离子处理单元、碱吸收塔、除雾单元、烟囱；
[0014]所述等离子处理单元包括石英管以及高压电极，所述石英管的内部设置有容纳空间，所述容纳空间用于容纳催化剂以及高压电极。
[0015]优选地，所述等离子处理单元还包括第一接头以及第二接头；
[0016]所述第一接头、第二接头分别可拆卸的安装在石英管的两端并共同围成容纳空间。
[0017]优选地，所述第一接头、第二接头分别焊接有第一宝塔接头、第二宝塔接头，其中，第一宝塔接头作为等离子处理单元的出气口，第二宝塔接头作为等离子处理单元的进气口。
[0018]优选地，所述石英管的外部设置有接线柱，所述接线柱的一端连接所述高压电极，所述接线柱的另一端分别连接示波器、高压交流电源；
[0019]所述高压电极为锯齿形结构。
[0020]优选地，所述碱吸收塔包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁矿石烧结烟气协同处理系统，其特征在于，包括烟气输送单元、碱吸收塔(6)、等离子处理单元(7)、第一除尘单元(8)、除雾单元(11)以及烟囱(12)；所述烟气输送单元的进口连接有烧结台车(20)，所述烟气输送单元的出口依次连接第一除尘单元(8)、等离子处理单元(7)、碱吸收塔(6)、除雾单元(11)、烟囱(12)；所述等离子处理单元(7)包括石英管(22)以及高压电极(26)，所述石英管(22)的内部设置有容纳空间，所述容纳空间用于容纳催化剂(25)以及高压电极(26)。2.根据权利要求1所述的铁矿石烧结烟气协同处理系统，其特征在于，所述等离子处理单元(7)还包括第一接头(23)以及第二接头(24)；所述第一接头(23)、第二接头(24)分别可拆卸的安装在石英管(22)的两端并共同围成容纳空间。3.根据权利要求2所述的铁矿石烧结烟气协同处理系统，其特征在于，所述第一接头(23)、第二接头(24)分别焊接有第一宝塔接头(29)、第二宝塔接头(31)，其中，第一宝塔接头(29)作为等离子处理单元(7)的出气口，第二宝塔接头(31)作为等离子处理单元(7)的进气口。4.根据权利要求1所述的铁矿石烧结烟气协同处理系统，其特征在于，所述石英管(22)的外部设置有接线柱(32)，所述接线柱(32)的一端连接所述高压电极(26)，所述接线柱(32)的另一端分别连接示波器(33)、高压交流电源(34)；所述高压电极(26)为锯齿形结构。5.根据权利要求4所述的铁矿石烧结烟气协同处理系...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，崔家华，钱嘉珺，蔡澄霖，李珏秀，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：