专利名称：烧结机负能耗二恶英减排系统及其方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业烧结过程二恶英的减排及烧结机高温烟气的余热回收利用，具体地说是涉及一种钢铁制造业烧结工序中的烧结机负能耗二恶英减排系统及其方法。
背景技术：
二恶英类是多氯代二苯并二恶英和多氯代二苯并呋喃的总称，难降解、易于生物 富集，是迄今为止已发现的最具致癌潜力的物质，国际癌症研究中心已将其列入人类一级 致癌物。据分析，烧结二恶英的排放量占整个钢铁行业排放总量的95%左右；因此，钢铁行 业的二恶英减排首先应从烧结工序着手。目前，现有的二恶英减排技术主要有快速降温、活性炭吸附法、高温氧化、催化分 解等方法，但投资大、运行成本高，难以大范围推广，而且有的方法并不适用于烧结。钢铁行业是我国工业耗能大户，烧结工序能耗占全部钢铁冶炼过程的9% 12%，仅次于炼铁，但却是整个行业的第一污染大户。可见，烧结工序的节能减排对降低钢 铁生产能耗和整个行业的污染物减排意义重大。二恶英为白色结晶体，是一种非常稳定的化合物，熔点303°C 306°C，沸点 421 °C 447°C，没有极性，极难溶于水和酸碱，7000C以上才开始分解，IlOO0C以上可以快速 分解。二恶英沿烧结机台车水平方向各风箱中的毒性当量浓度是大不相同的。研究发 现，二恶英毒性当量浓度最高值一般出现在烧结台车大致80%左右的位置(从机头到机尾 按100%计算)，55% 95%位置都属高浓度区域，该区域的二恶英产生量约占全部总产生 量的80%左右。有鉴于此，寻求一种烧结机负能耗二恶英减排系统及其方法成为该领域技术人员 的追求目标。
发明内容
本发明的任务是提供一种烧结机负能耗二恶英减排系统及其方法，它解决了上述 现有技术所存在的问题，符合环境保护要求和节能减排要求，根据控制循环烟气量的大小 和调整循环烟气的抽取部位，以达到大量减排二恶英，保护环境的目的。本发明的技术解决方案如下一种烧结机负能耗二恶英减排系统，根据所在区域的二恶英浓度高低将烧结机台 车下部的所有抽风箱分为高浓度区域抽风箱和低浓度区域抽风箱，包括主排烟管道、除尘 器、旁路烟道、循环烟管道、循环风机以及循环烟罩；所述高浓度区域抽风箱设置在从烧结机台车的烧结机头到机尾间55%至95%的 长度区域；所述低浓度区域抽风箱连接主排烟管道，依次通过除尘器、风机、脱硫塔到达烟 囱，排放到大气中；
所述循环烟罩罩盖在烧结机台车上方，所述高浓度区域抽风箱通过循环烟管道连 接循环烟罩，所述循环烟管道上设有除尘器和循环风机；所述主排烟管道通过旁路烟道连接循环烟管道。所述烧结机负能耗二恶英减排系统还包括切换阀，设置在循环烟管道上且位于高 浓度区域抽风箱与除尘器之间。所述烧结机负能耗二恶英减排系统还包括混风阀，设置在循环烟管道上且位于切 换阀与除尘器之间。所述烧结机负能耗二恶英减排系统还包括切换阀，设置在旁路烟道上。所述烧结机负能耗二恶英减排系统还包括余热锅炉以及切换阀，所述余热锅炉设 置在除尘器与循环风机之间，余热锅炉两端分别设置切换阀。所述烧结机负能耗二恶英减排系统还包括旁通管以及切换阀，所述旁通管连通位 于余热锅炉两侧的循环烟管道，所述切换阀设置在旁通管上。所述循环风机上设有消声器。所述除尘器是旋风除尘器或隔板式除尘器。一种烧结机负能耗二恶英减排方法，采用所述的烧结机负能耗二恶英减排系统， 包括以下步骤A、收集高浓度区域的烟气，并从中抽取部分烟气除尘后，循环回到烧结机的上部 用作助燃气体；B、收集低浓度区域的烟气，与高浓度区域的烟气混合后除尘；C、将上述两部分的烟气共同脱硫；D、将脱硫后的气体排放到大气。所述步骤A中循环的烟气量为总烟气量的30%至50%。本发明的目的就是要根据上述研究结果和二恶英的性质提供一种负能耗或最低 成本的烧结二恶英减排技术方案，具体内容为将烧结机高二恶英烟气单独收集并循环到 烧结机上部用作助燃空气，通过烧结料层1300°C的高温将其快速分解；根据循环烟气量的 大小和循环烟气的抽取部位，可以达到减排二恶英70%左右或以上的目的。由于这部分烟气的温度可达350°C 400°C，对参与循环的高温烟气设置余热锅 炉回收蒸汽用于发电或烧结生产；从余热锅炉出来的烟气温度仍达150°C左右，用作烧结 助燃空气可以节约固体燃料的使用量，具有比较明显的节能效果，是一项综合性的节能减 排新技术，能够保证烧结矿质量不变。本发明的技术方案对新、改、扩建烧结机和现有烧结烟气二恶英的减排均适用。本发明从分析烧结工艺二恶英的产生入手，发现烧结二恶英主要产生在距离烧结 机头55% 95%的区域；通过模拟计算，认为这一区域二恶英的产生量占其总产生量的 80%左右。主流二恶英脱除技术以活性炭吸附法为代表，经活性炭吸附后能脱除烟气中的 绝大部分二恶英，脱除效率高，但投资巨大、运行成本高昂，难以大面积推广。本发明通过对 烧结高二恶英区域烟气单独收集，经除尘后送余热锅炉回收蒸汽，然后循环到烧结机上部 用作助燃空气，相对于其它工艺更加经济、合理，符合节能减排和国情，而且在建设施工安 装、运行管理维护等方面也更加简单、方便，其最大的特点是可以实现负成本运行。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，本发明具有以下优点
1、通过分析烧结过程二恶英的形成和毒性当量浓度的变化规律，有选择性地对烧 结高二恶英烟气进行循环，使循环烟气中的二恶英通过烧结料层高温氧化脱除，整个过程 无须添加脱除剂。2、通过余热锅炉回收循环烟气余热产生的蒸汽可用于发电或烧结自身生产，从余 热锅炉出来的烟气用作烧结助燃空气(烟气中含一定浓度的CO和一些有机物)，可以降低 烧结固体燃料的使用量，总节能效果可以达到8% 10%。3、由于烟气循环使得烧结机主抽风机抽风量减少，可以降低主抽风机、后续除尘、 脱硫系统以及以后的脱硝系统的建设投资和运行成本。4、由于烟气循环使得总排放烟气量的减少和烟气中SO2的富集，对于现有主除尘 器和脱硫装置的减排效果都将有所提高，对绝大部分大气污染物都有一定的减排效果。5、循环烟气除尘器可以采用投资和运行成本都很低的旋风除尘器甚至隔板式除 尘器，从而实现更低成本运行。6、如果不采用本技术，这部分循环烟气则必须直接送主除尘器和脱硫系统，将会 消耗更多的电能；本发明充分利用了循环烧结烟气的显热和潜热，可以实现负成本运行。7、本发明的系统除余热锅炉外并无关键性的重大设备，施工、安装、运行管理及维 修维护都比较简单、方便，而且施工周期较短，对现有烧结机改造可以不影响烧结生产。8、对二恶英的减排可以做到负成本运行，相对于目前二恶英减排存在的投资大、 运行费用高等难题，属一种全新的减排工艺，节能减排效果优势明显，也更容易为钢铁企业 所接受。9、建设初期或循环烟气量比较大时，可以不设余热锅炉，这样建设投资将更低，同 样也能实现负成本运行。本发明的关键在于揭示了烧结过程不同风箱烟气中二恶英毒性当量浓度的变化 规律，对烧结高二恶英区域烟气进行循环，循环烟气量可以达到全烟气量的30% 50%。
图1为本发明的实施例中一种设置余热锅炉的烧结机负能耗二恶英减排系统的 结构示意图。图2为本发明的实施例中一种不设置余热锅炉的烧结机负能耗二恶英减排系统 的结构示意图。图3为本发明的一种烧结机负能耗二恶英减排方法的流程图。图4为烧结机各抽风箱排出烟气中的PCDD/F相对浓度变化情况的示意图。附图标记1为切换阀，2为切换阀，3为混风阀，4为除尘器，5为切换阀，6为余热锅炉，7为切 换阀，8为旁通管，9为切换阀，10为旁路烟道，11为循环烟管道，12为循环风机，13为循环烟罩。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。首先参看图2，本发明的一种烧结机负能耗二恶英减排系统主要由切换阀1切换阀2、混风阀3、除尘器4、切换阀5、余热锅炉6、切换阀7、旁通管8、切换阀9、旁路烟道10、 循环烟管道11、循环风机12、循环烟罩13、除尘器、风机、脱硫塔以及烟 组成。本发明将烧结台车下部的抽风箱划分为高二恶英区域和低二恶英区域，将高二恶 英区域所产生的烟气单独收集，然后将这部分烟气循环至烧结机的上部用作助燃空气，二 恶英在高温下被分解，从而达到减排目的。本发明的烧结机负能耗二恶英减排系统根据所在区域的二恶英浓度高低将烧结 机台车下部的所有抽风箱分为高浓度区域抽风箱和低浓度区域抽风箱。高浓度区域抽风箱 设置在从烧结机台车的烧结机头到机尾间55%至95%的长度区域，通过模拟计算，认为这 一区域二恶英的产生量占总产生量的80%左右。低浓度区域抽风箱连接主排烟管道，依次 通过除尘器、风机、脱硫塔到达烟囱，排放到大气中，循环烟罩13罩盖在烧结机台车上方， 高浓度区域抽风箱通过循环烟管道11连接循环烟罩13，将循环烟气均勻分布并保证烟罩 内为负压。循环烟管道11上设置除尘器4和循环风机12，主排烟管道通过旁路烟道10连 接循环烟管道11。切换阀1设置在循环烟管道11上且位于高浓度区域抽风箱与除尘器4之间。混 风阀3设置在循环烟管道11上且位于切换阀1与除尘器4之间，可以将空气或环冷机热风 引入用来调节循环烟气中的含氧量。切换阀2设置在旁路烟道10上。主排烟管道与循环 烟气管道11之间用旁路管道10连接，当循环烟气系统需要检修时关闭阀门1、开启阀门2， 这样可以不影响烧结生产，同时可利用阀门的开度控制抽风箱的负压。按照现场实际需要，可以在循环风机12上设置消声器。采用的除尘器4可以是旋 风除尘器或是隔板式除尘器。再参看图1，也可以对参与循环的高温烟气设置余热锅炉回收蒸汽，用于发电或烧 结生产，除尘器4与循环风机12之间设置余热锅炉6，余热锅炉6两端分别设置切换阀5与 切换阀7。旁通管8连通位于余热锅炉6两侧的循环烟管道11，旁通管8上设有切换阀9。 当余热锅炉6需要检修时关闭阀门5和7，同时开启阀门9，不影响本工艺运行。最后参看图3，按本发明的一种烧结机负能耗二恶英减排方法，采用上述的烧结机 负能耗二恶英减排系统，包括以下步骤A、收集高浓度区域的烟气，并从中抽取部分烟气除尘后，循环回到烧结机的上部 用作助燃气体。B、收集低浓度区域的烟气，与高浓度区域的烟气混合后除尘。C、将上述两部分的烟气共同脱硫。D、将脱硫后的气体排放到大气。其中，步骤A中循环的烟气量为总烟气量的30%至40%。本发明适用于烧结过程中的二恶英减排、烧结机尾部高温烟气的余热回收。本发明的实施例中，沿烧结机台车水平方向，将台车下部所有的抽风箱划分为高二恶英区域和 低二恶英区域(见图4)，将烧结烟气按烧结台车水平方向分段收集。高二恶英区域二恶英的产生量占总产生量的80%左右，将这部分烟气单独收集经 除尘后送入余热锅炉回收蒸汽，然后循环到烧结机上部用作助燃空气。该系统由以下几部 分组成(见图1和图2)循环烟罩，余热锅炉，循环烟气除尘器，循环烟气管道，各种切换阀 等。具体实现方式为
高二恶英风箱与循环烟气管道11连接，循环烟气除尘器4安装在余热锅炉6之 前，用于去除烟气中的大粒径颗粒物，以保证余热锅炉和风机的正常稳定运行。
主排烟管道与循环烟气管道11之间通过旁路管道10连接，当循环系统需要检修 时关闭阀门1、开启阀门2，这样可以不影响烧结生产，同时可以利用阀门的开度控制抽风 箱中的负压。循环烟气除尘器4与余热锅炉6连接，在余热锅炉6两端设置旁通管8，当余热锅 炉6需要检修时关闭阀门5和7，同时开启阀门9，不影响本工艺运行。余热锅炉6与循环风机12连接，并在除尘器前设置混风阀3，必要时用来提高循环 烟气中的氧气含量，可以将环冷机热风接入以进一步提高节能效果。循环风机12与循环烟罩1连接，将循环烟气均勻分布并减少空气的泄入量，要求 保证烟罩内为负压。如果循环烟气量比较大，循环烟气的平均温度将降低，此时设余热锅炉已不经济， 可以将余热锅炉取消，见图2。通过分析研究发现，沿烧结机台车水平方向各风箱中二恶英的毒性当量浓度是 不同的，其最高值一般出现在烧结台车大致80%左右的位置(从机头到机尾为100% )， 55% 95%的位置都属高二恶英区域，该区域的二恶英产生量占全部总产生量的80%左右 。将这部分烟气单独收集循环到烧结机台车上部用作助燃空气，二恶英在烧结料层 1300°C的高温下被分解，可以将二恶英排放总量减少70%左右。由于这部分烧结烟气的温 度最高，通过余热锅炉回收蒸汽，循环烟气剩余部分的显热和潜热被烧结料层利用，可以减 少烧结固体燃料的使用量，从而达到负能耗二恶英减排的目的。当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发 明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、 变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
权利要求
一种烧结机负能耗二恶英减排系统，根据所在区域的二恶英浓度高低将烧结机台车下部的所有抽风箱分为高浓度区域抽风箱和低浓度区域抽风箱，其特征在于包括主排烟管道、除尘器、旁路烟道、循环烟管道、循环风机以及循环烟罩；所述高浓度区域抽风箱设置在从烧结机台车的烧结机头到机尾间55％至95％的长度区域；所述低浓度区域抽风箱连接主排烟管道，依次通过除尘器、风机、脱硫塔到达烟囱，排放到大气中；所述循环烟罩罩盖在烧结机台车上方，所述高浓度区域抽风箱通过循环烟管道连接循环烟罩，所述循环烟管道上设有除尘器和循环风机；所述主排烟管道通过旁路烟道连接循环烟管道。
2.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于还包括切换阀，设 置在循环烟管道上且位于高浓度区域抽风箱与除尘器之间。
3.如权利要求2所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于还包括混风阀，设 置在循环烟管道上且位于切换阀与除尘器之间。
4.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于还包括切换阀，设 置在旁路烟道上。
5.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于还包括余热锅炉 以及切换阀，所述余热锅炉设置在除尘器与循环风机之间，余热锅炉两端分别设置切换阀。
6.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于还包括旁通管以 及切换阀，所述旁通管连通位于余热锅炉两侧的循环烟管道，所述切换阀设置在旁通管上。
7.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于所述循环风机上 设有消声器。
8.如权利要求1所述的烧结机负能耗二恶英减排系统，其特征在于所述除尘器是旋 风除尘器或隔板式除尘器。
9.一种烧结机负能耗二恶英减排方法，采用如权利要求1至8中任意一项所述的烧结 机负能耗二恶英减排系统，其特征在于包括以下步骤A、收集高浓度区域的烟气，并从中抽取部分烟气除尘后，循环回到烧结机的上部用作 助燃气体；B、收集低浓度区域的烟气，与高浓度区域的烟气混合后除尘；C、将上述两部分的烟气共同脱硫；D、将脱硫后的气体排放到大气。
10.如权利要求9所述的烧结机负能耗二恶英减排方法，其特征在于所述步骤A中循 环的烟气量为总烟气量的30%至50%。
全文摘要
本发明涉及一种烧结机负能耗二恶英减排系统及其方法，该系统包括主排烟管道、除尘器、旁路烟道、循环烟管道、循环风机以及循环烟罩。高浓度区域抽风箱设置在从烧结机台车的烧结机头到机尾间55％至95％的长度区域。低浓度区域抽风箱连接主排烟管道，依次通过除尘器、风机、脱硫塔到达烟囱，排放到大气中。循环烟罩罩盖在烧结机台车上方，高浓度区域抽风箱通过循环烟管道连接循环烟罩，循环烟管道上设有除尘器和循环风机。该方法包括收集烟气、除尘、低浓度区域的烟气与高浓度区域的烟气混合后除尘、脱硫、排放到大气等步骤。本发明的系统施工、安装、运行管理及维修维护都比较简单、方便，而且施工周期较短，对二恶英的减排可以做到负成本运行，节能减排效果优势明显。
文档编号B01D53/48GK101829482SQ20101017450
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者冀蓉, 刘平, 刘旭华, 吴伟, 张传秀, 王彦宁, 王永忠 申请人:宝钢工程技术集团有限公司