本发明属于钢铁冶金烧结技术领域。具体涉及一种多污染物减排的双层点火烧结方法。
背景技术：
钢铁工业是工业领域主要排污大户之一，烧结作为钢铁生产过程中污染最严重的工艺环节之一，其烟气中的颗粒物、so2、nox和二噁英排放量分别约占钢铁生产总排放量的20％、60％、50％和90％。由此可见，烧结工序烟气污染物的综合治理已经成为钢铁企业环保达标的重中之重。
chin-lumo等人(mocl,teocs,hamiltoni,etal.admixinghydrocarbonsinrawmixtoreducenoxemissioninironoresinteringprocess[j].isijinternational,1997,37(4):350-357.)研究表明在烧结料中添加生物质燃料(木质炭、秸秆炭及锯末等)替代焦粉可显著减少nox的生成。然而，优质的低氮原燃料较为缺乏，而以生物质过多地替代焦粉会对烧结产质量指标产生不利影响，故这类方法的工业应用存在一定的限制性。
活性炭吸附工艺在新日铁、jfe、浦项钢铁和太钢等大型钢铁企业烧结烟气净化方面的应用，取得了良好效果(高继贤，刘静，曾艳，等.活性焦(炭)干法烧结烟气净化技术在钢铁行业的应用与分析(ⅰ)—工艺与技术经济分析[j].烧结球团，2012，37(1):65-69)，但是活性炭吸附工艺存在运行成本高，设备庞大且造价高，腐蚀问题突出，外围系统复杂，活性炭反复使用后吸附率降低消耗大，活性炭再生能耗较高等问题。选择性催化还原法(scr)，其脱硝率虽可达80％以上，但由于烧结烟气温度低而需要加热装置，且需要消耗昂贵的催化剂，而该催化剂容易中毒而失活，进而使得催化nox还原的效果减弱(陈健.烧结烟气氮氧化物减排技术路径探讨[j].环境工程,2014,32(s1):462.)。
吴胜利等人(吴高明，杨秀林，肖扬，等.基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统:,cn203494380u[p].2014.)发明了基于烧结烟气自催化的烟气循环脱硝系统，该系统充分利用热烧结矿本身对nox还原的催化作用和系统余热，使nox排放量减少75％，与传统scr脱硝工艺相比，降低脱硝成本60％，在烧结生产中采用废气循环可明显减少废气排放的二噁英量(大约为60％)，同时也可减少烧结过程排放的nox和粉尘量。但是，烧结烟气循环系统复杂，随着烟气的不断循环，烟气中含有的硫等有害物质也会在料层内逐渐富集，且烧结烟气中氧含量较低，会影响烧结矿的质量。
潘建等人(潘建.铁矿烧结烟气减量排放基础理论与工艺研究[d].中南大学,2007.)分析了烧结体系中，烧结过程反应生成的铁酸钙，对在同一体系中生成的nox的还原反应起到了催化作用，即在烧结体系中，无需外加催化剂，就可以利用系统反应过程生成的铁酸钙来催化同一体系中co还原nox的反应，但论文中只讨论了铁酸钙体系中nox的催化还原，并没有将其实际应用到烧结体系中。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的提供一种工艺简单、生产成本低、节约燃料、环境友好的多污染物减排的双层点火烧结方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
步骤一、将含铁原料、燃料和熔剂进行一次混合和二次混合，得到二次混合料；其中，所述燃料为所述二次混合料的2～4wt％。
步骤二、将所述二次混合料的20～50wt％强化制粒，即得下层烧结料；再将剩余的所述二次混合料外裹燃料，即得上层烧结料；其中，所述上层烧结料中的燃料总含量为所述上层烧结料的4～6wt％。
步骤三、依次进行下层布料和下层点火，下层点火的负压为2～6kpa，下层点火完毕后调节负压至10～16kpa，烧结2～10min。
步骤四、依次进行上层布料和上层点火，上层点火的负压为4～8kpa，点火完毕后调节负压至10～16kpa，富氧烧结。
所述下层布料的料层厚度和所述上层布料的料层厚度之和为600～1200mm。
所述下层烧结料的粒径为5～8mm占上层烧结料的50～80wt％。
所述上层烧结料的粒径为3～6mm占上层烧结料的50～90wt％。
所述燃料为焦粉、或为无烟煤、或为焦粉和无烟煤的混合物。
所述富氧的氧气浓度为21～40vol％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明充分利用下层烧结矿本身含有的起还原催化剂作用的成分，在烧结过程中利用下层高温烧结矿作为脱硝催化剂有效的对烧结过程中产生的nox进行催化还原，保护环境，且烧结和脱硝同步在线进行，保证了烧结效率和催化剂的需求，不需要额外脱硝设备，不需要外购脱硝催化剂，工艺简单，大大降低了烧结过程的脱硝运行成本。
本发明通过双层点火烧结，利用下层烧结矿的高温环境，将上层烧结过程产生的二噁英热分解从而降低其排放浓度，同时粉尘也部分被吸收并保留在烧结矿内，环境友好。
本发明充分利用烧结矿余热，不需要给烟气加热的升温设备。由于下层烧结矿温度较高，总体能达到800～900℃，在800～900℃的温度区间内能完全满足脱硝催化反应的温度要求，能节约脱硝过程的投资成本。
本发明通过双层点火烧结，烧结料层总厚度为600～1200mm，相对于一般烧结工艺的料层厚度有所增加，能实现对烧结废气余热的利用，上层烧结烟气温度较高，且其中的co等可燃成分也能被充分利用，为下层烧结混合料的预热干燥提供热量，充分利用烧结余热，从而节约固体燃料的消耗。
因此，本发明具有工艺简单、生产成本低、节约燃料和环境友好的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种多污染物减排的双层点火烧结方法。本实施例所述的双层点火烧结方法的步骤是：
步骤一、将含铁原料、燃料和熔剂进行一次混合和二次混合，得到二次混合料；其中，所述燃料为所述二次混合料的2～2.5wt％。
步骤二、将所述二次混合料的20～35wt％强化制粒，即得下层烧结料；再将剩余的所述二次混合料外裹燃料，即得上层烧结料；其中，所述上层烧结料中的燃料总含量为所述上层烧结料的4～4.5wt％。
步骤三、依次进行下层布料和下层点火，下层点火的负压为2～3kpa，下层点火完毕后调节负压至5～6.5kpa，烧结2～10min。
步骤四、依次进行上层布料和上层点火，上层点火的负压为4～6.5kpa，点火完毕后调节负压至10～13kpa，富氧烧结。
所述下层布料的料层厚度和所述上层布料的料层厚度之和为600～900mm。
所述下层烧结料的粒径为5～8mm占上层烧结料的50～65wt％。
所述上层烧结料的粒径为3～6mm占上层烧结料的50～75wt％。
所述燃料为焦粉。
所述富氧的氧气浓度为21～40vol％。
实施例2
一种多污染物减排的双层点火烧结方法。本实施例所述的双层点火烧结方法的步骤是：
步骤一、将含铁原料、燃料和熔剂进行一次混合和二次混合，得到二次混合料；其中，所述燃料为所述二次混合料的2.5～3wt％。
步骤二、将所述二次混合料的25～40wt％强化制粒，即得下层烧结料；再将剩余的所述二次混合料外裹燃料，即得上层烧结料；其中，所述上层烧结料中的燃料总含量为所述上层烧结料的4.5～5wt％。
步骤三、依次进行下层布料和下层点火，下层点火的负压为3～4kpa，下层点火完毕后调节负压至5.5～7kpa，烧结2～10min。
步骤四、依次进行上层布料和上层点火，上层点火的负压为4.5～7kpa，点火完毕后调节负压至11～14kpa，富氧烧结。
所述下层布料的料层厚度和所述上层布料的料层厚度之和为700～1000mm。
所述下层烧结料的粒径为5～8mm占上层烧结料的55～70wt％。
所述上层烧结料的粒径为3～6mm占上层烧结料的55～80wt％。
所述燃料为无烟煤。
所述富氧的氧气浓度为21～40vol％。
实施例3
一种多污染物减排的双层点火烧结方法。本实施例所述的双层点火烧结方法的步骤是：
步骤一、将含铁原料、燃料和熔剂进行一次混合和二次混合，得到二次混合料；其中，所述燃料为所述二次混合料的3～3.5wt％。
步骤二、将所述二次混合料的30～45wt％强化制粒，即得下层烧结料；再将剩余的所述二次混合料外裹燃料，即得上层烧结料；其中，所述上层烧结料中的燃料总含量为所述上层烧结料的5～5.5wt％。
步骤三、依次进行下层布料和下层点火，下层点火的负压为4～5kpa，下层点火完毕后调节负压至6～7.5kpa，烧结2～10min。
步骤四、依次进行上层布料和上层点火，上层点火的负压为5～7.5kpa，点火完毕后调节负压至12～15kpa，富氧烧结。
所述下层布料的料层厚度和所述上层布料的料层厚度之和为800～1100mm。
所述下层烧结料的粒径为5～8mm占上层烧结料的60～75wt％。
所述上层烧结料的粒径为3～6mm占上层烧结料的60～85wt％。
所述燃料为焦粉和无烟煤的混合物。
所述富氧的氧气浓度为21～40vol％。
实施例4
一种多污染物减排的双层点火烧结方法。本实施例所述的双层点火烧结方法的步骤是：
步骤一、将含铁原料、燃料和熔剂进行一次混合和二次混合，得到二次混合料；其中，所述燃料为所述二次混合料的3.5～4wt％。
步骤二、将所述二次混合料的35～50wt％强化制粒，即得下层烧结料；再将剩余的所述二次混合料外裹燃料，即得上层烧结料；其中，所述上层烧结料中的燃料总含量为所述上层烧结料的5.5～6wt％。
步骤三、依次进行下层布料和下层点火，下层点火的负压为5～6kpa，下层点火完毕后调节负压至6.5～8kpa，烧结2～10min。
步骤四、依次进行上层布料和上层点火，上层点火的负压为5.5～8kpa，点火完毕后调节负压至13～16kpa，富氧烧结。
所述下层布料的料层厚度和所述上层布料的料层厚度之和为900～1200mm。
所述下层烧结料的粒径为5～8mm占上层烧结料的65～80wt％。
所述上层烧结料的粒径为3～6mm占上层烧结料的65～90wt％。
所述燃料为无烟煤。
所述富氧的氧气浓度为21～40vol％。
本具体实施方式与现有技术相比的有益效果是：
本具体实施方式充分利用下层烧结矿本身含有的起还原催化剂作用的成分，在烧结过程中利用下层高温烧结矿作为脱硝催化剂有效的对烧结过程中产生的nox进行催化还原，保护环境，且烧结和脱硝同步在线进行，保证了烧结效率和催化剂的需求，不需要额外脱硝设备，不需要外购脱硝催化剂，工艺简单，大大降低了烧结过程的脱硝运行成本。
本具体实施方式通过双层点火烧结，利用下层烧结矿的高温环境，将上层烧结过程产生的二噁英热分解从而降低其排放浓度，同时粉尘也部分被吸收并保留在烧结矿内，环境友好。
本具体实施方式充分利用烧结矿余热，不需要给烟气加热的升温设备。由于下层烧结矿温度较高，总体可以达到800～900℃，在800～900℃的温度区间内能完全满足脱硝催化反应的温度要求，能节约脱硝过程的投资成本。
本具体实施方式通过双层点火烧结，烧结料层总厚度为600～1200mm，相对于一般烧结工艺的料层厚度有所增加，能实现对烧结废气余热的利用，上层烧结烟气温度较高，且其中的co等可燃成分也能被充分利用，为下层烧结混合料的预热干燥提供热量，充分利用烧结余热，从而节约固体燃料的消耗。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低、节约燃料和环境友好的特点。