[发明专利]一种烧结烟气余热利用和深度净化方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及烧结烟气净化领域，特别是涉及烧结烟气余热利用和深度净化的新方法及其系统。

背景技术

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，2012年全国烧结矿产量超过6亿吨。烧结工序能耗高、废气量大、污染严重、余热利用率低，历来是钢铁企业低温余热利用和废气治理的重点和难点。

烧结烟气是烧结矿用于高炉炼铁时的烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。

烧结烟气与其它含尘气体有着明显的区别，其主要区别特点是：

(1)烧结烟气量大，

一台450m²的烧结机，产生的烧结烟气量一般在140×10⁴Nm³/h；

(2)烟气波动范围宽，

烟气波动范围一般是设计烟气量的0.5～1.5倍，这给后续净化装置的选型参数设计提出了严峻挑战；

(3)烟气中污染物含量波动大，

如随着烧结混合料的含硫量、料层厚度、空气过剩系数、烧结温度、碱度等工况的变化，烟气中SO₂波动范围一般为300～2000mg/m³，NOx波动范围一般为100～700mg/m³，其下限甚至比燃煤锅炉烟气湿法脱硫后的排烟浓度更低；

(4)经电除尘后的烟气温度变化范围大，

经电除尘后的烟气温度通常在80～160℃，最高200℃；

(5)烧结烟尘粒径细，

烧结烟尘粒径在微米级和亚微米级的占60％以上，其主要成分是矿物组分及其氧化物，氧化铁粉占40％以上，其上富集有重金属、碱金属、二恶英等有害物质；

(6)烟气中HCl、HF及卤化物含量高，

烟气中HCl、HF及卤化物含量在通常为电厂燃煤烟气的5倍以上；

(7)烟气含氧量高，

烟气含氧量通常在16％左右，原高于电厂燃煤烟气含氧量(一般6％)；

(8)含湿量大，

为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以烧结烟气中水分体积含量一般在10％左右；

(9)烟气成分复杂，

烟气成分，特别是不同烧结支管的烟气成分，如NOx，SO₂，CO，以及二恶英、PAHs、PCDF、VOCs等有机污染物含量各异，在主抽烟道一旦混合，就增加了后续治理的难度。

烧结烟气的净化技术沿革可分为三个阶段。第一阶段以除尘为主，第二阶段以脱硫为主，第三阶段在脱硫脱硝的同时，还兼顾了二恶英、汞、重金属、微细粉尘等污染物的脱除。我国目前第一阶段完成，第二阶段已开始启动，第三阶段尚在探索之中。

近年来，我国燃煤电厂脱硫设施已强制增设完毕，为进一步改善大气污染状况，国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》已将烧结烟气的深度净化提上日程。随着我国对钢铁工业二氧化硫减排工作的大力推进，宝钢、柳钢、济钢、包钢、石钢、三钢、攀钢等企业已陆续兴建数十套烧结烟气净化设施。

借鉴电厂烟气治理的经验，国内烧结烟气净化方法往往侧重于除尘后脱硫方法的技术经济比选，如有关石灰/石灰石-石膏法(CN101890291A、CN2629812Y等专利)、氨法(CN201658945U等专利)、氧化镁法(CN1733656A、CN1762550A等专利)、双碱法(CN101862589A等专利)等的湿法方法，及有关LJS循环流化床(CN101306311A、CN101532782A等专利)、旋转喷雾法(CN102380308A等专利)、LEC法、NID法、MEROS法、电子束辐照法、ENS法、密相干塔法等的干法/半干法方法进行反复论证，并根据自身条件做出选择。

自2007年国内首套烧结烟气脱硫工程在梅钢3号烧结机投运以来(沈晓林等，2009，宝钢技术，第3期)，国内数十台烧结烟气脱硫装置的运行实践表明，无论所述湿法还是干法，都存在一系列问题，亟待改进。例如，湿法方法占地大、防腐成本高、脱硫塔易结垢、附属设备磨损严重、脱硫废水需要单独处理、无法消除湿烟气排放产生的烟囱雨问题；以循环流化床为代表的干法/半干法方法运行费用高、易塌床糊袋、运行控制困难、吸收剂利用率和脱硫率较低、脱硫灰资源化难度大。