[发明专利]一种烧结机烟气循环利用系统及方法

说明书

本发明涉及一种烧结机烟气循环利用系统及方法，所述系统包括烧结机、环冷机、机头段烟气循环管路、中间段烟气循环管路、机尾段烟气循环管路、烟气循环主管路及烟气净化外排系统；本发明采用烧结烟气内循环与外循环相结合的方式，解决了烧结烟气内循环方式或烧结烟气外循环方式存在的弊端；将机头段和中间段的低温烧结烟气首先通过环冷机中温段烧结矿层以提高其温度和含氧量，降低了烧结燃耗，减少了烟气循环对烧结矿质量的影响；将烧结烟气纯氧补氧和环冷机废气补氧相结合，提高了烧结烟气的循环比例；将烧结烟气循环与蒸汽加湿烧结相结合，降低了烧结氮氧化物和硫化物的产生量和循环量，降低了烟气处理成本。

技术领域

本发明涉及烧结生产技术领域，尤其涉及一种烧结机烟气循环利用系统及方法。

背景技术

为了减排烧结过程烟气污染物总量，烧结烟气循环作为一项重要的减排方案早已受到业界关注。烧结烟气循环工艺是将部分风箱支管的烧结烟气或大烟道总管上一部分烧结烟气循环到烧结机台车上部烟气密封罩中，在主抽风机的作用下，循环废气重新参与烧结。

烧结烟气循环的目的是为了回收烟气中的显热和潜热，降低燃料消耗，减少烟气污染物排放；烟气循环到烧结料层时，其中的粉尘部分会被吸附并滞留于烧结料层中，NOx被部分降解，二噁英在高温下会被热解，CO和CH化合物等在烧结过程中会发生二次燃烧，可降低固体燃耗，进一步降低NOx和SO₂等的排放。烧结烟气循环工艺具有明显的节能减排优势，具体体现在：(1)烧结大烟道烟气温度约为150℃，烧结机后部风箱烟气温度可达到350～400℃，循环烟气中的显热可以得到利用；(2)烧结烟气中CO体积浓度约为0.4％～1.0％，此外还有一定数量的其它可燃有机物，这些物质的潜热可以得到利用；(3)由于烧结烟气实现循环，使最终排放到大气的烟气量可减少20％～30％，脱硫设施的投资和运行成本显著降低；(4)烟气循环使用的风机由电机驱动，将消耗部分电能，这部分烟气如果不循环就要通过烟气处理后经烟囱排放，而这无疑将消耗更多的电能。

目前烧结机烟气循环技术主要分为两种，即烟气内循环技术和烟气外循环技术。烟气内循环技术的特点为：(1)考虑烧结机各风箱烟气污染物及温度分布特征，使污染物在烧结料层中发生一系列复杂化学反应过程，包括CO的二次燃烧放热、二噁英的高温分解等，理论上会降低SO₂、NOx等其他一些污染物的排放浓度。但由于烧结过程伴随着众多物理、化学反应，过程非常复杂，因此内循环并未达到预期效果，并且还带来了一些其他问题。(2)在风箱支管取风，操作灵活，可以随意切换不同风箱进入烟气循环系统，但同时造成设备、钢结构、土建、阀门仪表等工程量加大，导致投资成本升高，检修工作量加大。烟气外循环的技术特点为：(1)在烧结主抽风机后的烟道取烟气，工程改动量小，固定投资低；在业内推广程度上，比烟气内循环系统更多；(2)工艺流程简单、阀门、仪表数量少，检修工作量小；(3)由于烧结主抽风机后的烟气温度低(一般在130～150℃之间)，热量利用效果一般；烟气含氧量相对较低，导致烧结烟气减排率较低(仅30％左右)。因此，尽管烧结烟气循环技术具有节能、减排的效果，但在烧结机实际运行中，烧结烟气循环的实际减排效果差异很大。

烧结成矿主要是靠燃料燃烧提供热量，燃料中的碳在风机抽风的作用下从上到下依次燃烧并传递热量，从而使烧结料粘结成矿。为加快空气与料层之间的热交换过程，通常采用提高混合料的透气性、增加主抽风机抽风量来实现，但此种方法存在瓶颈，不易实施。由于蒸汽的比热是干燥空气的1.8倍，可以通过往烧结料层上面喷射高温蒸汽来提高空气的比热，这样同等数量的空气增添蒸汽就可以在料层内部产生更强烈的热交换能力；同时蒸汽中的H+和OH-对烧结烟气中的鲍氏反应有催化作用，促使CO与CO₂发生反应的速率提高。随着蒸汽喷入烧结料层，烧结料层内空气湿度加大，燃料燃烧效率提高。

发明内容