[发明专利]一种节能环保型烧结废气余热利用和污染物净化工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能环保型烧结废气余热利用和污染物净化工艺及系统，具体地说是一种钢铁厂烧结废气分级处理实现余热利用与污染物分段净化处理的工艺及系统。

背景技术

钢铁产业属于高污染、高能耗产业，由于铁矿石中含有一定量的硫、氮元素，在烧结过程中，会产生含大量的二氧化硫、氮氧化物等污染物的烧结废气，若直接排放到大气中，会造成严重的环境污染，因此有必要对烧结废气进行污染物净化，达到环保减排效果。

烧结矿燃料中如果碳燃烧不充分，也会产生一定量的一氧化碳。由于焦炭粉燃烧不完全，造成燃料的极大浪费。同时烧结废气温度在70～350℃之间，100℃以下余热品质不高，回收效率不高，100～250℃之间的余热适合直接利用，用于供暖或对烧结矿进行预热，250℃以上的烧结废气可以通过热交换来产生锅炉蒸汽进行发电。烧结过程产生的二次能源占钢铁冶炼总能耗的12％左右，而烧结废气余热占到4％。因此，有必要对烧结废气的余热进行利用，达到节能效果。

在烧结层上部，由于机头透气性较好导致高温保持时间短，燃料不能充分燃烧，热量供应不充足；在烧结层下部，虽然高温保持时间长，但透气性差，氧位低，燃料也难以充分燃烧，因此导致热量分布不均匀。而且在烧结过程中，从烧结机头点火处至烧结机机尾，温度分布也是极为不均匀，从而导致沿烧结段各风箱抽出的烧结废气中SO₂、烧结废气温度均有很大的变化。根据现有数据和技术水平显示，温度沿烧结机分布呈现先增长后下降趋势，即在烧结机机头和机尾，烧结废气温度较低，烧结废气余热品质较低；在烧结机中间部分，废气温度较高，余热品质相对较高。而且对应低温段烧结废气硫含量很低，中温段硫含量较高，高温段硫含量介于两者之间，因此在技术上通过对烧结机进行区域热力学调节，促进烧结废气进行区域耦合排放，并对其余热利用是可行的。

烧结废气余热利用主要分为以下利用方式：1.将烧结废气引入点火器进行燃料混合用热；2.将余热废气引入烧结机进行热风烧结；3.将余热废气引入余热锅炉，产生蒸汽，推动蒸汽轮机从而进行发电；4.将烧结废气余热利用与脱硫脱硝等工业废气净化工艺联合运行。

CN102997697A基于废气净化，开发了一种烧结矿余热利用工艺。此专利将净化后的烧结废气与烧结矿在塔式冷却设备进行换热，使气体温度升温至380℃以上，根据氮氧化物的含量选择直接排出或者进行SCR脱硝。此工艺提高了烧结矿余热利用，降低了烧结废气净化成本，能够解决氨法脱硫中氨逃逸的问题。此工艺对于烧结废气没有分级净化，脱硫成本比较高。CN101532783A通过热筛收集烧结矿中的高温空气，并与环冷废气混合，引入到烧结机中的热风罩，参与热风烧结。此专利余热废气富氧水平高，有利于烧结矿中的燃料充分燃烧，而且能够提高烧结矿的质量，节约固体燃料。但是废气净化成本较高，对于烧结废气没有分级利用，烧结废气余热的利用率低。

鉴于上述问题，本发明通过区域热力学调节，对烧结废气余热进行分级回收，并对污染物进行耦合排放、分段处理，进而实现节能环保的钢铁厂余热利用工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种既能增加余热利用、又能减少污染物排放的节能环保型烧结废气余热利用和污染物净化工艺及系统。

本发明通过调节工艺参数和操作条件，调控硫氮氧化物的生成和温度的高低，通过区域热力学调节，进行烧结机烧结废气区域耦合排放，达到节能减排的目的。具体实现起来是根据废气温度和污染物排放特征，对烧结废气进行分级再循环和净化，从而降低废气净化成本，并且降低污染物的排放量。并且通过合理布置烧结废气循环系统，根据不同温度段余热品质和热工特性，对烧结废气进行分级回收、梯级利用，提高了烧结余热的回收效率。本发明工艺节能环保，能够实现烧结废气余热利用和污染物协同控制。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种节能环保型烧结废气余热利用和污染物净化工艺，根据废气温度和污染物排放特征，将烧结机产生的烧结废气分为低温低硫段烧结废气、中温高硫段烧结废气和高温中硫段烧结废气；

低温低硫段烧结废气SO₂低于国家排放标准直接排放；中温高硫段烧结废气经脱硫处理达到国家排放标准后排放；高温中硫段烧结废气与环冷废气混合后引入烧结机，进行热风点火与热风烧结。

本发明通过区域热力学调节，调控烧结机中废气温度和硫氮氧化物浓度的分布，从而对低温低硫段烧结废气、中温高硫段烧结废气和高温中硫段烧结废气进行具体调节，由风箱引出。