專利名稱：燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)燒結(jié)過程二惡英的減排及燒結(jié)機高溫煙氣的余熱回收利用，具體地說是涉及一種鋼鐵制造業(yè)燒結(jié)工序中的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
二惡英類是多氯代二苯并二惡英和多氯代二苯并呋喃的總稱，難降解、易于生物 富集，是迄今為止已發(fā)現(xiàn)的最具致癌潛力的物質(zhì)，國際癌癥研究中心已將其列入人類一級 致癌物。據(jù)分析，燒結(jié)二惡英的排放量占整個鋼鐵行業(yè)排放總量的95%左右；因此，鋼鐵行 業(yè)的二惡英減排首先應(yīng)從燒結(jié)工序著手。目前，現(xiàn)有的二惡英減排技術(shù)主要有快速降溫、活性炭吸附法、高溫氧化、催化分 解等方法，但投資大、運行成本高，難以大范圍推廣，而且有的方法并不適用于燒結(jié)。鋼鐵行業(yè)是我國工業(yè)耗能大戶，燒結(jié)工序能耗占全部鋼鐵冶煉過程的9% 12%，僅次于煉鐵，但卻是整個行業(yè)的第一污染大戶。可見，燒結(jié)工序的節(jié)能減排對降低鋼 鐵生產(chǎn)能耗和整個行業(yè)的污染物減排意義重大。二惡英為白色結(jié)晶體，是一種非常穩(wěn)定的化合物，熔點303°C 306°C，沸點 421 °C 447°C，沒有極性，極難溶于水和酸堿，7000C以上才開始分解，IlOO0C以上可以快速 分解。二惡英沿燒結(jié)機臺車水平方向各風箱中的毒性當量濃度是大不相同的。研究發(fā) 現(xiàn)，二惡英毒性當量濃度最高值一般出現(xiàn)在燒結(jié)臺車大致80%左右的位置(從機頭到機尾 按100%計算)，55% 95%位置都屬高濃度區(qū)域，該區(qū)域的二惡英產(chǎn)生量約占全部總產(chǎn)生 量的80%左右。有鑒于此，尋求一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)及其方法成為該領(lǐng)域技術(shù)人員 的追求目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)及其方法，它解決了上述 現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，符合環(huán)境保護要求和節(jié)能減排要求，根據(jù)控制循環(huán)煙氣量的大小 和調(diào)整循環(huán)煙氣的抽取部位，以達到大量減排二惡英，保護環(huán)境的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，根據(jù)所在區(qū)域的二惡英濃度高低將燒結(jié)機臺 車下部的所有抽風箱分為高濃度區(qū)域抽風箱和低濃度區(qū)域抽風箱，包括主排煙管道、除塵 器、旁路煙道、循環(huán)煙管道、循環(huán)風機以及循環(huán)煙罩；所述高濃度區(qū)域抽風箱設(shè)置在從燒結(jié)機臺車的燒結(jié)機頭到機尾間55%至95%的 長度區(qū)域；所述低濃度區(qū)域抽風箱連接主排煙管道，依次通過除塵器、風機、脫硫塔到達煙 囪，排放到大氣中；
所述循環(huán)煙罩罩蓋在燒結(jié)機臺車上方，所述高濃度區(qū)域抽風箱通過循環(huán)煙管道連 接循環(huán)煙罩，所述循環(huán)煙管道上設(shè)有除塵器和循環(huán)風機；所述主排煙管道通過旁路煙道連接循環(huán)煙管道。所述燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)還包括切換閥，設(shè)置在循環(huán)煙管道上且位于高 濃度區(qū)域抽風箱與除塵器之間。所述燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)還包括混風閥，設(shè)置在循環(huán)煙管道上且位于切 換閥與除塵器之間。所述燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)還包括切換閥，設(shè)置在旁路煙道上。所述燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)還包括余熱鍋爐以及切換閥，所述余熱鍋爐設(shè) 置在除塵器與循環(huán)風機之間，余熱鍋爐兩端分別設(shè)置切換閥。所述燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)還包括旁通管以及切換閥，所述旁通管連通位 于余熱鍋爐兩側(cè)的循環(huán)煙管道，所述切換閥設(shè)置在旁通管上。所述循環(huán)風機上設(shè)有消聲器。所述除塵器是旋風除塵器或隔板式除塵器。一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排方法，采用所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)， 包括以下步驟A、收集高濃度區(qū)域的煙氣，并從中抽取部分煙氣除塵后，循環(huán)回到燒結(jié)機的上部 用作助燃氣體；B、收集低濃度區(qū)域的煙氣，與高濃度區(qū)域的煙氣混合后除塵；C、將上述兩部分的煙氣共同脫硫；D、將脫硫后的氣體排放到大氣。所述步驟A中循環(huán)的煙氣量為總煙氣量的30%至50%。本發(fā)明的目的就是要根據(jù)上述研究結(jié)果和二惡英的性質(zhì)提供一種負能耗或最低 成本的燒結(jié)二惡英減排技術(shù)方案，具體內(nèi)容為將燒結(jié)機高二惡英煙氣單獨收集并循環(huán)到 燒結(jié)機上部用作助燃空氣，通過燒結(jié)料層1300°C的高溫將其快速分解；根據(jù)循環(huán)煙氣量的 大小和循環(huán)煙氣的抽取部位，可以達到減排二惡英70%左右或以上的目的。由于這部分煙氣的溫度可達350°C 400°C，對參與循環(huán)的高溫煙氣設(shè)置余熱鍋 爐回收蒸汽用于發(fā)電或燒結(jié)生產(chǎn)；從余熱鍋爐出來的煙氣溫度仍達150°C左右，用作燒結(jié) 助燃空氣可以節(jié)約固體燃料的使用量，具有比較明顯的節(jié)能效果，是一項綜合性的節(jié)能減 排新技術(shù)，能夠保證燒結(jié)礦質(zhì)量不變。本發(fā)明的技術(shù)方案對新、改、擴建燒結(jié)機和現(xiàn)有燒結(jié)煙氣二惡英的減排均適用。本發(fā)明從分析燒結(jié)工藝二惡英的產(chǎn)生入手，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)二惡英主要產(chǎn)生在距離燒結(jié) 機頭55% 95%的區(qū)域；通過模擬計算，認為這一區(qū)域二惡英的產(chǎn)生量占其總產(chǎn)生量的 80%左右。主流二惡英脫除技術(shù)以活性炭吸附法為代表，經(jīng)活性炭吸附后能脫除煙氣中的 絕大部分二惡英，脫除效率高，但投資巨大、運行成本高昂，難以大面積推廣。本發(fā)明通過對 燒結(jié)高二惡英區(qū)域煙氣單獨收集，經(jīng)除塵后送余熱鍋爐回收蒸汽，然后循環(huán)到燒結(jié)機上部 用作助燃空氣，相對于其它工藝更加經(jīng)濟、合理，符合節(jié)能減排和國情，而且在建設(shè)施工安 裝、運行管理維護等方面也更加簡單、方便，其最大的特點是可以實現(xiàn)負成本運行。
本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、通過分析燒結(jié)過程二惡英的形成和毒性當量濃度的變化規(guī)律，有選擇性地對燒 結(jié)高二惡英煙氣進行循環(huán)，使循環(huán)煙氣中的二惡英通過燒結(jié)料層高溫氧化脫除，整個過程 無須添加脫除劑。2、通過余熱鍋爐回收循環(huán)煙氣余熱產(chǎn)生的蒸汽可用于發(fā)電或燒結(jié)自身生產(chǎn)，從余 熱鍋爐出來的煙氣用作燒結(jié)助燃空氣(煙氣中含一定濃度的CO和一些有機物)，可以降低 燒結(jié)固體燃料的使用量，總節(jié)能效果可以達到8% 10%。3、由于煙氣循環(huán)使得燒結(jié)機主抽風機抽風量減少，可以降低主抽風機、后續(xù)除塵、 脫硫系統(tǒng)以及以后的脫硝系統(tǒng)的建設(shè)投資和運行成本。4、由于煙氣循環(huán)使得總排放煙氣量的減少和煙氣中SO2的富集，對于現(xiàn)有主除塵 器和脫硫裝置的減排效果都將有所提高，對絕大部分大氣污染物都有一定的減排效果。5、循環(huán)煙氣除塵器可以采用投資和運行成本都很低的旋風除塵器甚至隔板式除 塵器，從而實現(xiàn)更低成本運行。6、如果不采用本技術(shù)，這部分循環(huán)煙氣則必須直接送主除塵器和脫硫系統(tǒng)，將會 消耗更多的電能；本發(fā)明充分利用了循環(huán)燒結(jié)煙氣的顯熱和潛熱，可以實現(xiàn)負成本運行。7、本發(fā)明的系統(tǒng)除余熱鍋爐外并無關(guān)鍵性的重大設(shè)備，施工、安裝、運行管理及維 修維護都比較簡單、方便，而且施工周期較短，對現(xiàn)有燒結(jié)機改造可以不影響燒結(jié)生產(chǎn)。8、對二惡英的減排可以做到負成本運行，相對于目前二惡英減排存在的投資大、 運行費用高等難題，屬一種全新的減排工藝，節(jié)能減排效果優(yōu)勢明顯，也更容易為鋼鐵企業(yè) 所接受。9、建設(shè)初期或循環(huán)煙氣量比較大時，可以不設(shè)余熱鍋爐，這樣建設(shè)投資將更低，同 樣也能實現(xiàn)負成本運行。本發(fā)明的關(guān)鍵在于揭示了燒結(jié)過程不同風箱煙氣中二惡英毒性當量濃度的變化 規(guī)律，對燒結(jié)高二惡英區(qū)域煙氣進行循環(huán)，循環(huán)煙氣量可以達到全煙氣量的30% 50%。


圖1為本發(fā)明的實施例中一種設(shè)置余熱鍋爐的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的實施例中一種不設(shè)置余熱鍋爐的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排方法的流程圖。圖4為燒結(jié)機各抽風箱排出煙氣中的PCDD/F相對濃度變化情況的示意圖。附圖標記1為切換閥，2為切換閥，3為混風閥，4為除塵器，5為切換閥，6為余熱鍋爐，7為切 換閥，8為旁通管，9為切換閥，10為旁路煙道，11為循環(huán)煙管道，12為循環(huán)風機，13為循環(huán)煙罩。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。首先參看圖2，本發(fā)明的一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)主要由切換閥1切換閥2、混風閥3、除塵器4、切換閥5、余熱鍋爐6、切換閥7、旁通管8、切換閥9、旁路煙道10、 循環(huán)煙管道11、循環(huán)風機12、循環(huán)煙罩13、除塵器、風機、脫硫塔以及煙 組成。本發(fā)明將燒結(jié)臺車下部的抽風箱劃分為高二惡英區(qū)域和低二惡英區(qū)域，將高二惡 英區(qū)域所產(chǎn)生的煙氣單獨收集，然后將這部分煙氣循環(huán)至燒結(jié)機的上部用作助燃空氣，二 惡英在高溫下被分解，從而達到減排目的。本發(fā)明的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)根據(jù)所在區(qū)域的二惡英濃度高低將燒結(jié) 機臺車下部的所有抽風箱分為高濃度區(qū)域抽風箱和低濃度區(qū)域抽風箱。高濃度區(qū)域抽風箱 設(shè)置在從燒結(jié)機臺車的燒結(jié)機頭到機尾間55%至95%的長度區(qū)域，通過模擬計算，認為這 一區(qū)域二惡英的產(chǎn)生量占總產(chǎn)生量的80%左右。低濃度區(qū)域抽風箱連接主排煙管道，依次 通過除塵器、風機、脫硫塔到達煙囪，排放到大氣中，循環(huán)煙罩13罩蓋在燒結(jié)機臺車上方， 高濃度區(qū)域抽風箱通過循環(huán)煙管道11連接循環(huán)煙罩13，將循環(huán)煙氣均勻分布并保證煙罩 內(nèi)為負壓。循環(huán)煙管道11上設(shè)置除塵器4和循環(huán)風機12，主排煙管道通過旁路煙道10連 接循環(huán)煙管道11。切換閥1設(shè)置在循環(huán)煙管道11上且位于高濃度區(qū)域抽風箱與除塵器4之間。混 風閥3設(shè)置在循環(huán)煙管道11上且位于切換閥1與除塵器4之間，可以將空氣或環(huán)冷機熱風 引入用來調(diào)節(jié)循環(huán)煙氣中的含氧量。切換閥2設(shè)置在旁路煙道10上。主排煙管道與循環(huán) 煙氣管道11之間用旁路管道10連接，當循環(huán)煙氣系統(tǒng)需要檢修時關(guān)閉閥門1、開啟閥門2， 這樣可以不影響燒結(jié)生產(chǎn)，同時可利用閥門的開度控制抽風箱的負壓。按照現(xiàn)場實際需要，可以在循環(huán)風機12上設(shè)置消聲器。采用的除塵器4可以是旋 風除塵器或是隔板式除塵器。再參看圖1，也可以對參與循環(huán)的高溫煙氣設(shè)置余熱鍋爐回收蒸汽，用于發(fā)電或燒 結(jié)生產(chǎn)，除塵器4與循環(huán)風機12之間設(shè)置余熱鍋爐6，余熱鍋爐6兩端分別設(shè)置切換閥5與 切換閥7。旁通管8連通位于余熱鍋爐6兩側(cè)的循環(huán)煙管道11，旁通管8上設(shè)有切換閥9。 當余熱鍋爐6需要檢修時關(guān)閉閥門5和7，同時開啟閥門9，不影響本工藝運行。最后參看圖3，按本發(fā)明的一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排方法，采用上述的燒結(jié)機 負能耗二惡英減排系統(tǒng)，包括以下步驟A、收集高濃度區(qū)域的煙氣，并從中抽取部分煙氣除塵后，循環(huán)回到燒結(jié)機的上部 用作助燃氣體。B、收集低濃度區(qū)域的煙氣，與高濃度區(qū)域的煙氣混合后除塵。C、將上述兩部分的煙氣共同脫硫。D、將脫硫后的氣體排放到大氣。其中，步驟A中循環(huán)的煙氣量為總煙氣量的30%至40%。本發(fā)明適用于燒結(jié)過程中的二惡英減排、燒結(jié)機尾部高溫煙氣的余熱回收。本發(fā)明的實施例中，沿燒結(jié)機臺車水平方向，將臺車下部所有的抽風箱劃分為高二惡英區(qū)域和 低二惡英區(qū)域(見圖4)，將燒結(jié)煙氣按燒結(jié)臺車水平方向分段收集。高二惡英區(qū)域二惡英的產(chǎn)生量占總產(chǎn)生量的80%左右，將這部分煙氣單獨收集經(jīng) 除塵后送入余熱鍋爐回收蒸汽，然后循環(huán)到燒結(jié)機上部用作助燃空氣。該系統(tǒng)由以下幾部 分組成(見圖1和圖2)循環(huán)煙罩，余熱鍋爐，循環(huán)煙氣除塵器，循環(huán)煙氣管道，各種切換閥 等。具體實現(xiàn)方式為
高二惡英風箱與循環(huán)煙氣管道11連接，循環(huán)煙氣除塵器4安裝在余熱鍋爐6之 前，用于去除煙氣中的大粒徑顆粒物，以保證余熱鍋爐和風機的正常穩(wěn)定運行。
主排煙管道與循環(huán)煙氣管道11之間通過旁路管道10連接，當循環(huán)系統(tǒng)需要檢修 時關(guān)閉閥門1、開啟閥門2，這樣可以不影響燒結(jié)生產(chǎn)，同時可以利用閥門的開度控制抽風 箱中的負壓。循環(huán)煙氣除塵器4與余熱鍋爐6連接，在余熱鍋爐6兩端設(shè)置旁通管8，當余熱鍋 爐6需要檢修時關(guān)閉閥門5和7，同時開啟閥門9，不影響本工藝運行。余熱鍋爐6與循環(huán)風機12連接，并在除塵器前設(shè)置混風閥3，必要時用來提高循環(huán) 煙氣中的氧氣含量，可以將環(huán)冷機熱風接入以進一步提高節(jié)能效果。循環(huán)風機12與循環(huán)煙罩1連接，將循環(huán)煙氣均勻分布并減少空氣的泄入量，要求 保證煙罩內(nèi)為負壓。如果循環(huán)煙氣量比較大，循環(huán)煙氣的平均溫度將降低，此時設(shè)余熱鍋爐已不經(jīng)濟， 可以將余熱鍋爐取消，見圖2。通過分析研究發(fā)現(xiàn)，沿燒結(jié)機臺車水平方向各風箱中二惡英的毒性當量濃度是 不同的，其最高值一般出現(xiàn)在燒結(jié)臺車大致80%左右的位置(從機頭到機尾為100% )， 55% 95%的位置都屬高二惡英區(qū)域，該區(qū)域的二惡英產(chǎn)生量占全部總產(chǎn)生量的80%左右 。將這部分煙氣單獨收集循環(huán)到燒結(jié)機臺車上部用作助燃空氣，二惡英在燒結(jié)料層 1300°C的高溫下被分解，可以將二惡英排放總量減少70%左右。由于這部分燒結(jié)煙氣的溫 度最高，通過余熱鍋爐回收蒸汽，循環(huán)煙氣剩余部分的顯熱和潛熱被燒結(jié)料層利用，可以減 少燒結(jié)固體燃料的使用量，從而達到負能耗二惡英減排的目的。當然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當認識到，上述實施例僅是用來說明本發(fā) 明，而并非用作對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述實施例的變化、 變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，根據(jù)所在區(qū)域的二惡英濃度高低將燒結(jié)機臺車下部的所有抽風箱分為高濃度區(qū)域抽風箱和低濃度區(qū)域抽風箱，其特征在于包括主排煙管道、除塵器、旁路煙道、循環(huán)煙管道、循環(huán)風機以及循環(huán)煙罩；所述高濃度區(qū)域抽風箱設(shè)置在從燒結(jié)機臺車的燒結(jié)機頭到機尾間55％至95％的長度區(qū)域；所述低濃度區(qū)域抽風箱連接主排煙管道，依次通過除塵器、風機、脫硫塔到達煙囪，排放到大氣中；所述循環(huán)煙罩罩蓋在燒結(jié)機臺車上方，所述高濃度區(qū)域抽風箱通過循環(huán)煙管道連接循環(huán)煙罩，所述循環(huán)煙管道上設(shè)有除塵器和循環(huán)風機；所述主排煙管道通過旁路煙道連接循環(huán)煙管道。
2.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于還包括切換閥，設(shè) 置在循環(huán)煙管道上且位于高濃度區(qū)域抽風箱與除塵器之間。
3.如權(quán)利要求2所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于還包括混風閥，設(shè) 置在循環(huán)煙管道上且位于切換閥與除塵器之間。
4.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于還包括切換閥，設(shè) 置在旁路煙道上。
5.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于還包括余熱鍋爐 以及切換閥，所述余熱鍋爐設(shè)置在除塵器與循環(huán)風機之間，余熱鍋爐兩端分別設(shè)置切換閥。
6.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于還包括旁通管以 及切換閥，所述旁通管連通位于余熱鍋爐兩側(cè)的循環(huán)煙管道，所述切換閥設(shè)置在旁通管上。
7.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)風機上 設(shè)有消聲器。
8.如權(quán)利要求1所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于所述除塵器是旋 風除塵器或隔板式除塵器。
9.一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排方法，采用如權(quán)利要求1至8中任意一項所述的燒結(jié) 機負能耗二惡英減排系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟A、收集高濃度區(qū)域的煙氣，并從中抽取部分煙氣除塵后，循環(huán)回到燒結(jié)機的上部用作 助燃氣體；B、收集低濃度區(qū)域的煙氣，與高濃度區(qū)域的煙氣混合后除塵；C、將上述兩部分的煙氣共同脫硫；D、將脫硫后的氣體排放到大氣。
10.如權(quán)利要求9所述的燒結(jié)機負能耗二惡英減排方法，其特征在于所述步驟A中循 環(huán)的煙氣量為總煙氣量的30%至50%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燒結(jié)機負能耗二惡英減排系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括主排煙管道、除塵器、旁路煙道、循環(huán)煙管道、循環(huán)風機以及循環(huán)煙罩。高濃度區(qū)域抽風箱設(shè)置在從燒結(jié)機臺車的燒結(jié)機頭到機尾間55％至95％的長度區(qū)域。低濃度區(qū)域抽風箱連接主排煙管道，依次通過除塵器、風機、脫硫塔到達煙囪，排放到大氣中。循環(huán)煙罩罩蓋在燒結(jié)機臺車上方，高濃度區(qū)域抽風箱通過循環(huán)煙管道連接循環(huán)煙罩，循環(huán)煙管道上設(shè)有除塵器和循環(huán)風機。該方法包括收集煙氣、除塵、低濃度區(qū)域的煙氣與高濃度區(qū)域的煙氣混合后除塵、脫硫、排放到大氣等步驟。本發(fā)明的系統(tǒng)施工、安裝、運行管理及維修維護都比較簡單、方便，而且施工周期較短，對二惡英的減排可以做到負成本運行，節(jié)能減排效果優(yōu)勢明顯。
文檔編號B01D53/48GK101829482SQ20101017450
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者冀蓉, 劉平, 劉旭華, 吳偉, 張傳秀, 王彥寧, 王永忠 申請人:寶鋼工程技術(shù)集團有限公司