基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置、方法及烟气脱硫系统制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置、方法及烟气脱硫系统。所述基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置包括铺底料料斗，至少用于将烧结铺底料均匀布置在所述烧结台车的底层；辊式给料机，至少用于将烧结混合料布置在烧结台车上；烧结台车，至少用于将所述烧结混合料依次输运至预热反应室、烧结反应室和冷却区反应室，所述烧结反应室内设置有氢气燃烧器，并且所述烧结反应室的烟气出口与冷凝器连通，所述冷凝器的冷凝水出口、高温气体出口分别与外部设备、预热反应室连通。本发明专利技术提供的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置及基于其的烧结方法和烟气脱硫系统，因使用氢燃料替代了化石燃料、且利用氢气燃烧产物水作为烟气脱硫原料之一，可大幅降低CO2、SO

【技术实现步骤摘要】
基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置、方法及烟气脱硫系统


[0001]本专利技术属于铁矿石烧结
，具体涉及一种基于钢渣和氢能的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置、方法及烟气脱硫系统。

技术介绍

[0002]烧结矿是高炉炼铁的主要原料，约占高炉入炉炉料的70％左右。当前，烧结矿主要在连续带式抽风烧结机(也称Dwight
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Lloyd型烧结机)上进行，该工艺具有生产连续性好、工艺简单、效率高等一些列优点，被广泛采用。然而，该工艺的最大缺点在于高能耗、高污染。原因如下：在点火和高温烧结阶段，该工艺分别使用煤气和冶金焦炭、无烟煤等化石燃料作为燃料，燃料燃烧产生了大量烧结所需的热量，但同时产生了大量温室气体CO2以及SO
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、NO
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、粉尘等污染物，对环境造成了严重危害。随着世界各国对环境污染控制要求日益严格，亟需研发清洁、高效的铁矿石烧结技术及其烟气净化技术。
[0003]随着各国陆续提出“去煤化”的时间表，利用清洁、可再生能源替代传统化石能源，已是大势所趋。氢能是一种清洁、高效的、应用广泛的二次能源，其燃烧热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是焦炭的4.5倍、汽油的3倍。氢燃烧的产物是水，是地球上最干净的资源。目前，氢气可通过传统能源与新能源制取，来源丰富。因此，可将氢能引入铁矿石烧结领域，开发出清洁、高效的铁矿石烧结工艺。
[0004]与此同时，钢渣是炼钢过程中大量生成的主要副产物，约占粗钢产量的12％～15％。目前，我国钢渣堆存量高达10亿吨，被称为工业界的“三座大山”之一。而我国钢渣实际综合利用率仅为28％，远低于发达国家水平。目前钢渣利用方法主要是返回钢铁企业回收铁及作冶炼溶剂，而大量的钢渣磁选尾矿用于生产水泥、混凝土及作填充材料等低附加值的产品或直接采用弃渣法处理，造成大量的资源浪费。由于钢渣具有一定的碱性，其中游离氧化钙 (f
‑
CaO)含量可高达钢渣总量的12％，具备作为烟气脱硫吸收剂的基本条件。但利用钢渣湿法脱硫技术中，需要额外补充大量的循环水。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种基于钢渣和氢能的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置、方法及烟气脱硫系统，以克服现有技术中存在的不足。
[0006]为实现前述专利技术的目的，本专利技术实施例采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置，包括：
[0008]铺底料料斗，至少用于将烧结铺底料均匀布置在所述烧结台车的底层；
[0009]辊式给料机，至少用于将烧结混合料布置在烧结台车上；
[0010]烧结台车，至少用于将所述烧结混合料依次输运至预热反应室、烧结反应室和冷却区反应室，所述烧结反应室内设置有氢气燃烧器，并且所述烧结反应室的烟气出口与冷凝器连通，所述冷凝器的冷凝水出口、高温气体出口分别与外部设备、预热反应室连通。
[0011]进一步地，所述预热反应室包括沿烧结混合料行进方向依次设置的低温预热反应
室、中低温预热反应室、中温预热反应室和高温预热反应室，所述中低温预热反应室的烟气出口与低温预热反应室连通，所述中温预热反应室的烟气出口与中低温预热反应室连通，所述高温预热反应室的烟气出口与中温预热反应室连通，所述高温预热反应室与冷凝器的高温气体出口连通。
[0012]进一步地，所述氢气燃烧器的燃烧火焰温度在1200℃至1450℃之间，且火焰面能够均匀覆盖烧结反应室内的全部床层表面。
[0013]更进一步地，所述冷凝器的高温气体出口及冷却区反应室的高温气体出口均与气体混合器的气体入口连通，所述气体混合器的气体出口与高温预热反应室连通。
[0014]本专利技术实施例还提供了一种基于钢渣和氢能的铁矿石烧结方法，包括：将不含焦炭的烧结混合料预热至给定温度，所述烧结混合料包括按照质量百分比计算的如下组分：40％
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70％铁矿石颗粒、5％
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20％熔剂颗、10％
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40％烧结返矿和5％
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15％水，之后利用氢气燃烧产生的热量和高温水蒸气进行高温烧结，然后冷却获得烧结矿；
[0015]和/或，所述熔剂颗粒包括石灰石、白云石或蛇纹石中的一种或几种。
[0016]进一步地，所述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结方法，包括：
[0017]提供前述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置；
[0018]将烧结铺底料和不含焦炭的烧结混合料经过预热反应室内预热至600℃
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1000℃，之后转移至高温烧结反应室内通过氢气燃烧产生的热量和高温水蒸气进行高温烧结，最后在冷却区反应室内进行冷却获得烧结矿。
[0019]进一步地，所述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结方法，包括：通过铺底料料斗将烧结返矿布置在烧结台车上，形成铺底料层，并通过辊式给料机将不含焦炭的烧结混合料均匀地布置在铺底料上，形成混合料层，之后使所述混合料层依次通过低温预热反应室、中低温预热反应室、中温预热反应室和高温预热反应室，从而将烧结混合料预热至所述的给定温度，其后使烧结混合料进入烧结反应室进行所述的高温烧结，然后在冷却区反应室内进行冷却获得烧结矿。
[0020]本专利技术实施例还提供了一种烟气脱硫系统，包括钢渣湿法脱硫设备，所述钢渣湿法脱硫设备与前述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置配合设置，所述基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置内低温预热反应室的烟气出口、冷凝器的冷凝水出口分别与钢渣湿法脱硫设备的烟气入口、进水口连通。
[0021]进一步地，所述钢渣湿法脱硫设备还具有钢渣入口和排气口，所述排气口与烟囱连通。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0023](1)本专利技术基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置及其烧结方法，取消了传统铁矿石烧结工艺中的天然气(或煤气)点火以及焦炭燃烧过程，没有化石燃料燃烧，只利用清洁的氢气燃烧过程来提供铁矿石烧结的能量来源，因此可从源头降低烧结CO
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、NO
x
、SO
x
排放，烟气无需进行CO
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、NO
x
、SO
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处理或者仅需要简单处理即可满足排放标准，大幅降低了烧结烟气净化设备投入成本。
[0024](2)本专利技术的烟气脱硫系统，利用氢气燃烧产物水和废钢渣实现烧结烟气湿法脱硫，可进一步降低烧结工序的SO2排放，该过程可在已商业化的钢渣湿法脱硫设备中进行；其中，脱硫用的水来自于高温烧结反应室排出的高温烟气(主要成分为水蒸气)经冷凝获得
Dwight
‑
Lloyd型烧结机的台车。
[0036]在一些优选实施例中，所述氢气燃烧器数量可根据燃烧器自身尺寸以及烧结反应室空间大小来合理确定，氢气燃烧器的燃烧火焰温度在1200℃至1450℃之间，且火焰面能够均匀覆盖烧结反应室内的全部床层表面。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置，其特征在于，包括：铺底料料斗(2)，至少用于将烧结铺底料均匀布置在所述烧结台车(1)的底层；辊式给料机(3)，至少用于将烧结混合料布置在烧结台车(1)上；烧结台车(1)，至少用于将所述烧结混合料依次输运至预热反应室(4)、烧结反应室(45)和冷却区反应室(7)，所述烧结反应室(45)内设置有氢气燃烧器(6)，并且所述烧结反应室(45)的烟气出口与冷凝器(8)连通，所述冷凝器(8)的冷凝水出口、高温气体出口分别与外部设备、预热反应室(4)连通。2.根据权利要求1所述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置，其特征在于：所述预热反应室(4)包括沿烧结混合料行进方向依次设置的低温预热反应室(41)、中低温预热反应室(42)、中温预热反应室(43)和高温预热反应室(44)，所述中低温预热反应室(42)的烟气出口与低温预热反应室(41)连通，所述中温预热反应室(43)的烟气出口与中低温预热反应室(42)连通，所述高温预热反应室(44)的烟气出口与中温预热反应室(43)连通，所述高温预热反应室(44)与冷凝器(8)的高温气体出口连通；和/或，所述烧结台车(1)为连续带式抽风烧结台车；和/或，所述氢气燃烧器(6)的燃烧火焰温度在1200℃至1450℃之间，且火焰面能够均匀覆盖烧结反应室(45)内的全部床层表面。3.根据权利要求2所述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置，其特征在于：所述冷凝器(8)的高温气体出口及冷却区反应室(7)的高温气体出口均与气体混合器(9)的气体入口连通，所述气体混合器(9)的气体出口与高温预热反应室(44)连通。4.根据权利要求3所述的基于钢渣和氢能的铁矿石烧结装置，其特征在于：由所述气体混合器(9)输出的高温混合气进入高温预热反应室(44)并自下而上流过高温预热反应室(44)内的床料，而后从高温预热反应室(44)顶部流出且进入中温预热反应室(43)，然后自上而下流过中温预热反应室(43)内的床料，再从中温预热反应室(43)底部流出并进入中低温预热反应室(42)并自下而上流过中低温预热反应室(42)内的床料，而后从中低温预热反应室(42)顶部流出且进入低温预热反应室(41)，之后自上而下流过低温预热反应室(41)内的床料，最后从低温预热反应室(41)底部流出。5.一种基于钢渣和氢能的铁矿石烧结方法，其特征在于，包括：将不含焦炭的烧结混合料预热至给定温度，所述烧结混合料包括按照质量百分比计算的如下组分：40％
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70％铁矿石颗粒、5％
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20％熔剂颗、10％
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40％烧结返矿和5％
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15％水，之后利用氢气燃烧产生的热量和高温水蒸气进行高温烧结，然后冷却获得烧结矿；和/或，所述熔剂颗粒包括石灰石、白云石或蛇纹石中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的基于钢渣和氢能的铁矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵加佩，袁金良，张后程，王甫，段佳彬，周帅，李培政，李欣珂，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：