一种铁矿烧结过程烟气PM10/2.5的选择性减排系统的制作方法

本实用新型涉及铁矿烧结烟气污染治理领域，更具体地说，涉及一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统。

背景技术：

可吸入颗粒物是指可通过鼻和嘴进入人体呼吸道的颗粒物的总称，用PM₁₀表示(环境空气中空气动力学直径小于10微米的颗粒)。PM_2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM_2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM_10/2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大，而且，它能够进入人体肺泡甚至血液循环系统，直接导致心血管病等疾病。

铁矿烧结工序是现代钢铁生产流程中必不可少的环节，同时又是钢铁工业最大的PM₁₀和PM_2.5排放源，占其总排放量的40％左右。目前烧结厂主要采用静电除尘器来净化烧结烟气中的颗粒物，除尘器对烟气中的粗颗粒物去除效果较好，但对于粒径小于10μm的微细颗粒物(PM₁₀和PM_2.5)，由于其颗粒直径小、比电阻高、荷电能力差。该微细颗粒物通过一般的除尘设备难以有效地去除，急需开发出一种烧结烟气微细颗粒物的减排系统，从而对烧结烟气中的微细颗粒物进行有效处理和减排。

经检索，中国专利申请号：201620055887.9，授权公告日为2016年6月29日，发明创造名称为一种烟气除尘系统，该申请案公开了一种烟气除尘系统，该除尘系统包括重力沉降室、惯性除尘装置、旋风除尘装置及湿式电除尘装置；其中惯性除尘装置设置于重力沉降室内并位于重力沉降室的烟气出口端，重力沉降室的烟气出口端与旋风除尘装置的烟气入口端相连接；湿式电除尘装置设置于旋风除尘装置的烟气出口端。该申请案在相对于现有湿式电除尘装置在一定程度上提高了除尘效率，但是其不足之处在于使用除尘设备种类较多，压损大，能耗高，设备投资成本较高。

另外，中国专利申请号：201610288719.9，申请日为2016年4月28日，发明创造名称为一种铁矿烧结烟气PM₁₀和PM_2.5的减排方法，该申请案公开了铁矿烧结过程微细颗粒物的减排系统，铁矿烧结过程中，在烧结烟气的烟气通道中喷入团聚液，烧结烟气中的微细颗粒物在团聚液的作用下团聚长大，并采用除尘装置除去团聚长大的微细颗粒物，所述的团聚剂包括聚合氯化铝、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺和固体添加剂。本申请案使得吸附有微细颗粒物的团聚液雾滴在低压情况下成核、碰撞、长大，形成的大颗粒团聚物，并采用除尘装置除去团聚长大的微细颗粒物。该申请案提出一种新型铁矿烧结烟气中微细颗粒物团聚减排的方法，提高铁矿烧结烟气中微细颗粒物的团聚效果实现微细颗粒物的减排，但是该申请案中如要提高团聚后颗粒物的捕集还需要配合更高效的捕集装置。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中，铁矿烧结过程微细颗粒物难以有效捕集和减排的问题，提供一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，其通过对烟气进行分段处理，提高了烟气中微细颗粒物减排的针对性，提高了烟气颗粒物的捕集效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，包括前部风箱、后部风箱、团聚捕集装置和主烟道，所述的前部风箱直接与排烟烟囱相连，所述的后部风箱经团聚捕集装置与主烟道相连。

优选地，团聚捕集装置包括：

颗粒团聚单元，该颗粒团聚单元内设置有团聚剂喷头；

折转捕集单元，该折转捕集单元包括储集部件、进气弯管和出气弯管，所述的进气弯管和出气弯管的底部相连通并构成折转弯管，所述的储集部件倾斜的设置于出气弯管上，颗粒物在折转弯管中沉降并储存于储集部件中；

所述的颗粒团聚单元设置于折转捕集单元的上部，颗粒团聚单元的底部与折转捕集单元的进气弯管相连。

优选地，所述的后部风箱为烧结台车中部至烧结台车末端位置处下方对应的风箱。

优选地，所述的后部风箱与团聚捕集装置之间设置有除尘器。

优选地，所述的颗粒团聚单元包括团聚剂喷头、扰流柱和颗粒团聚室，所述的团聚剂喷头和扰流柱设置于颗粒团聚室的内部，且团聚剂喷头位于扰流柱的上部。

优选地，还包括静电除尘单元，该静电除尘单元包括电晕电极、收尘电极和供电部件，所述的电晕电极设置于颗粒团聚单元内，收尘电极设置于折转捕集单元的出气弯管上，所述的电晕电极、收尘电极分别与供电部件的负正电极相连。

优选地，所述的团聚剂喷头的喷射方向与烟气的流动方向相反；所述的扰流柱的横截面形状为等腰三角形。

优选地，所述的颗粒团聚室的底部设置有收缩管道，该收缩管道的横截面积沿着竖直向下的方向逐渐减小，颗粒团聚室通过收缩管道与进气弯管相连。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，在团聚捕集装置中，烟气中的微细颗粒物先进行团聚长大，再被倾斜设置的储集部件捕集，提高了烟气颗粒物的捕集效率，储集部件倾斜的设置于出气弯管上，储集部件倾斜的设置于出气弯管的底部，在重力和颗粒运动过程中的惯性力的共同作用下，颗粒沉降在折转弯管的底部，并且主要聚集在出气弯管的底部，由于储集部件的上端开口与水平面的夹角为10-30°，颗粒在出气弯管的底部沉降过程中，可直接由储集部件的上端开口处直接运动至储集部件中，从而促进了颗粒物直接被储集部件所捕集，提高了烟气颗粒物的去除效率；

(2)本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，团聚捕集装置的进气弯管顶部的烟气流入端通过震荡波纹管与上部的烟气管道相连，出气弯管顶部的烟气流出端通过震荡波纹管与上部的烟气管道相连，即折转弯管能相对于烟气管道作竖直方向的震动，在震动的过程中烟气中的微细颗粒物同时随烟气在折转弯管中发生扰动，从而促进了颗粒物在折转弯管中发生碰撞，并促进着微细颗粒物团聚长大，提高了烟气颗粒物的去除效率；

(3)本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，团聚剂喷头和扰流柱设置于颗粒团聚室的内部，团聚剂喷头位于扰流柱的上部，喷射方向与烟气的流动方向相反，烟气中微细颗粒物与团聚剂喷头迎面喷出的团聚剂雾滴接触机会增大，促进了颗粒物的快速团聚；

(4)本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，电晕电极与供电部件的负极相连，收尘电极与供电部件的正极相连，烟气中的颗粒物在颗粒团聚单元的下部被荷载上负电荷，而后进入静电除尘单元，在储集部件入口处上方处，携带负电荷的颗粒物被收尘电极所捕集，而且折转弯管能相对于颗粒团聚单元作竖直方向的震动，震动而产生相互的碰撞，增大了颗粒物与收尘电极的接触概率，从而促进了颗粒物在储集部件入口处上方处被收尘电极捕集，并沉降在储集部件中；

(5)本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，选择性的将烧结台车后部风箱内的烟气引入团聚捕集装置，后部风箱为烧结台车中部至烧结台车末端位置处下方对应的风箱，团聚捕集装置将烟气中的微细颗粒团聚、捕集去除，净化后的烟气再次由管道引入烧结台车主烟道，通过对烟气进行分段处理，提高了烟气中微细颗粒物减排的针对性，从而降低了烟气的处理量，降低了污染物的减排成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统整体结构示意图；

图2为本实用新型的团聚捕集装置的整体结构示意图；

图3为本实用新型的储集部件的结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、颗粒团聚单元；101、团聚剂喷头；102、扰流柱；103、收缩管道；104、颗粒团聚室；105、扩展管道；

200、折转捕集单元；201、震荡波纹管；202、震动器；210、储集部件；211、集尘扰流板；212、水雾喷头；213、卸尘阀；214、集尘波纹管；220、进气弯管；221、烟气流入端；230、出气弯管；231、烟气流出端；

300、静电除尘单元；301、电晕电极；302、收尘电极；303、供电部件；

410、烧结台车；411、前部风箱；412、后部风箱；420、除尘器；430、排烟烟囱；440、增压泵；450、主烟道。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排系统，包括前部风箱411、后部风箱412、团聚捕集装置和主烟道450，所述的前部风箱411直接与排烟烟囱430相连，所述的后部风箱412经团聚捕集装置与主烟道450相连，主烟道450末端与排烟烟囱430相连，排烟烟囱430用于将烟气排出(如图1所示)。团聚捕集装置与主烟道450之间设置有增压泵440，烟气经增压泵440增压，从而消除了团聚捕集装置对后部风箱412 中烟气的压力降，从而保证了烧结过程中的风量平衡。

后部风箱412与团聚捕集装置之间设置有除尘器420，除尘器420可以先将较大的颗粒物去除，团聚捕集装置可专用于烟气中的微细颗粒物的去除，从而提高了微细颗粒物减排的针对性，提高了对微细颗粒物的减排效率，后部风箱412为烧结台车410中部至烧结台车410末端位置处下方对应的风箱。前部风箱411为烧结台车410前端至烧结台车410中部位置处下方对应的风箱。

本实施例的团聚捕集装置包括颗粒团聚单元100和折转捕集单元200，其中颗粒团聚单元100内设置有团聚剂喷头101；折转捕集单元200为上述的折转捕集单元；颗粒团聚单元100设置于折转捕集单元200的上部，颗粒团聚单元100的底部与折转捕集单元200的进气弯管220相连，颗粒物在颗粒团聚单元100内团聚长大，并被折转捕集单元200捕集，提高了烟气中颗粒物的捕集效率。

颗粒团聚单元100设置于折转捕集单元200的上部，颗粒团聚单元100的底部与折转捕集单元200的进气弯管220相连，颗粒团聚单元100包括团聚剂喷头101、扰流柱102和颗粒团聚室104，所述的团聚剂喷头101和扰流柱102设置于颗粒团聚室104的内部，团聚剂喷头101位于扰流柱102的上部，喷射方向与烟气的流动方向相反，烟气中微细颗粒物与团聚剂喷头101迎面喷出的团聚剂雾滴接触机会增大，从而提高了团聚效果。

值得说明的是颗粒团聚室104的直径大于烟气管道的直径，在颗粒团聚室104上方管道设置有一个扩展管道105，扩展管道105将烟气管道与颗粒团聚室104连接，烟气在扩展管道105处产生初步湍流，同时降低烟气速率。烟气由上部的烟气管道进入颗粒团聚室104后，烟气流速减慢，使得微细颗粒物与团聚剂雾滴接触更加充分，有利于烟气中的颗粒物与团聚剂混合；扰流柱102的横截面形状为等腰三角形，三角形底边垂直于烟气流动方向，顶角指向方向与烟气流动方向相对，烟气经过扰流柱102时产生湍流，通过旋转与相互碰撞，微细颗粒物与团聚剂雾滴之间以及与其他颗粒之间充分接触，增强团聚效果，促使着微细颗粒物团聚长大，从而增加颗粒物粒径，利于被接下来的折转捕集单元200捕集。

颗粒团聚室104的底部设置有收缩管道103，该收缩管道103的横截面积沿着竖直向下的方向逐渐减小，颗粒团聚室104通过收缩管道103与进气弯管220相连，增大气流速率，使得烟气进入折转捕集单元200中有较高的初速度，产生较大的惯性力，有利于颗粒物在折转捕集单元200发生沉降。

进气弯管220顶部的烟气流入端221通过震荡波纹管201与上部的收缩管道103相连，出气弯管230顶部的烟气流出端231通过震荡波纹管201与上部的烟气管道相连，即折转弯管能相对于颗粒团聚单元100作竖直方向的震动。

本实施例折转捕集单元200包括储集部件210、进气弯管220和出气弯管230，所述的进气弯管220和出气弯管230的底部相连通并构成折转弯管，所述的储集部件210倾斜的设置于出气弯管230上，储集部件210倾斜的设置于出气弯管230的底部，如图1所示，储集部件210设置于折转弯管底部偏右侧，所述的储集部件210设置为圆球形，使得微细颗粒物一旦进入储集部件210后就难以由储集部件210飞出，防止了储集部件210内的颗粒发生二次扬尘。

颗粒物在折转弯管中沉降并储存于储集部件210中，且储集部件210与竖直方向的倾斜角为10-30°，即储集部件210的几何中心线与竖直方向的倾斜角为δ，δ＝10-30°，即储集部件210的上端开口与水平面的夹角为10-30°，本实施例优选20°。当烟气及颗粒物在折转弯管运动时，颗粒物在重力和惯性力的共同作用下，烟气中的颗粒物会沉降在折转弯管，并且主要聚集在出气弯管230的底部，由于储集部件210的上端开口与水平面的夹角为10-30°，颗粒在出气弯管230的底部沉降过程中，可直接由储集部件210的上端开口处直接运动至储集部件210中。

值得进一步说明的是，折转弯管曲率半径最小的位置位于折转弯管的最底部，而本实用新型的储集部件210并不设置于折转弯管曲率半径最小的位置，而是倾斜的设置于出气弯管230上，该位置并不是曲率半径最小的位置，储集部件210倾斜设置，打破了折转式收尘器将捕集装置设置在折转弯管曲率最小处或者竖直最低处的惯性思维，反而对颗粒物具有更好的捕集和捕集效果。其原因可能是，烟气中的颗粒原有初速度的基础上，在重力和颗粒运动过程中的惯性力的共同作用下，更易聚集在靠近出气弯管230的底部，该设置使得颗粒物更容易在折转弯管中沉降并储存于储集部件210中。

上述的储集部件210入口处还设置有水雾喷头212，颗粒物经过水雾湿润后，在储集部件210中进行二次团聚，使得微细颗粒物进行团聚长大、增加重量，避免沉降在储集部件210底部的颗粒物再次飞入出气弯管230中。而且，在储集部件210底部设置有卸尘阀213，当储集部件210中储集了一部分颗粒物后，可以打开卸尘阀213，将聚集在储集部件210的颗粒物排出。

上述的进气弯管220和出气弯管230通过震荡波纹管201与烟气管道相连，即进气弯管220顶部的烟气流入端221通过震荡波纹管201与上部的烟气管道相连，出气弯管230顶部的烟气流出端231通过震荡波纹管201与上部的烟气管道相连，即折转弯管能相对于烟气管道作竖直方向的震动，在震动的过程中烟气中的微细颗粒物同时随烟气在折转弯管中发生扰动，从而促进了颗粒物在折转弯管中发生碰撞，并促进着微细颗粒物发生团聚长大，此外折转弯管在震动的过程中同时增大了颗粒在折转弯管中运动的复杂性，促使着颗粒物更易进入储集部件210之中。折转捕集单元200上设置有震动器202，震动器202可以促使着折转弯管发生震动。

本实施例的一种铁矿烧结过程烟气PM_10/2.5的选择性减排方法，步骤如下：选择烧结台车410后部风箱412，先将后部风箱412中的烟气经除尘器420进行粗除尘，除尘器420可以先将较大的颗粒物去除，团聚捕集装置可专用于烟气中的微细颗粒物的去除，从而提高了微细颗粒物减排的针对性。将后部风箱412中的烟气引入团聚捕集装置，烟气中的微细颗粒物在团聚捕集装置中被团聚捕集，在团聚捕集装置中向烟气中喷入团聚剂，微细颗粒物与团聚剂充分混合，团聚剂雾滴与烟气充分混合并团聚长大，在团聚捕集装置将烟气中的微细颗粒团聚、捕集去除，净化后的烟气再由管道引入烧结台车410的主烟道450；其中团聚捕集装置对微细颗粒物的团聚捕集方法如下：

步骤一、微细颗粒物团聚

烟气进入团聚捕集装置，在团聚捕集装置中向烟气中喷入团聚剂，微细颗粒物与团聚剂充分混合，团聚剂雾滴与烟气充分混合并团聚长大；详细说明如下：

A、烟气进入颗粒团聚室104，在颗粒团聚室104的顶部向烟气中喷入团聚剂雾滴，且团聚剂雾滴的喷射方向与烟气的流动方向相反，烟气在扰流柱102扰流作用下，微细颗粒物发生不规则方向运动，团聚剂雾滴与烟气中的颗粒物充分混合并团聚长大；

B、颗粒物团聚长大后，电晕电极301对颗粒物进行电晕放电，使颗粒物上带上电荷，且电晕电极301与供电部件303的负极相连，从而使颗粒物带上负电荷。

步骤二、捕集颗粒物

微细颗粒物团聚长大后进入团聚捕集装置的折转弯管中，在折转弯管下部的转向部位烟气急速的改变气体流向，使得烟气中的颗粒物与烟气分离，折转弯管倾斜的设置有储集部件210，颗粒物被储集部件210捕集并储存。详细说明如下：

A、烟气中的颗粒物经团聚长大、电晕放电后进入折转捕集单元200，颗粒物随烟气沿着折转弯管中运动，颗粒物在重力和颗粒惯性力的共同作用下沉降、捕集在折转弯管下部的储集部件210中；

B、供电部件303为收尘电极302供电，使得收尘电极302带上与颗粒物相异的电荷，未沉降的颗粒被收尘电极302捕集，经震动后储存于储集部件210；其中收尘电极302与供电部件303的正极相连，被电晕电极301荷载上负电的颗粒物被收尘电极302所吸附，在震动的过程中吸附在收尘电极302的颗粒物落入储集部件210中，并被储集部件210捕集。

而后烟气再经增压泵440增压引入主烟道450，烟气经增压泵440增压消除了团聚捕集装置对后部风箱412中烟气的压力降，从而保证了烧结过程中的风量平衡。后部风箱412中的烟气经除尘器420除尘后再引入团聚捕集装置团聚捕集，后部风箱412为烧结台车410中部至烧结台车410末端位置处下方对应的风箱。通过对烟气进行分段处理，提高了烟气中微细颗粒物减排的针对性，从而降低了烟气的处理量，降低了污染物的减排成本。

实施例2

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：还包括静电除尘单元300，静电除尘单元300包括电晕电极301、收尘电极302和供电部件303，所述的电晕电极301设置于颗粒团聚单元100的下部，烧结烟气中微细颗粒物经过扰流柱102扰流团聚之后速度降低，故经过电晕电极301需要更长时间，荷电更加充分，而且微细颗粒在颗粒团聚室104上部团聚长大，使得团聚长大的颗粒能更好的被电晕电极301荷电；收尘电极302设置于储集部件210入口处上方，收尘电极302捕集的颗粒物落入储集部件210中。本实施例中电晕电极301、收尘电极302分别与供电部件303的负正电极相连，即电晕电极301与供电部件303的负极相连，收尘电极302与供电部件303的正极相连。

电晕电极301放电的情况下，烟气中的颗粒物在颗粒团聚单元100的下部被荷载上负电荷，而后进入静电除尘单元300，在储集部件210入口处上方处，携带负电荷的颗粒物被收尘电极302所捕集，而且折转弯管能相对于颗粒团聚单元100作竖直方向的震动，震动而产生相互的碰撞，增大了颗粒物与收尘电极302的接触概率。从而促进了颗粒物在储集部件210入口处上方处被收尘电极302捕集，并在震动的过程中收尘电极302的颗粒物沉降在储集部件210中。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的折转捕集单元200上设置有震动器202，整个折转捕集单元200都会产生震动，颗粒物在到达储集部件210上方收尘电极302之前，震动而产生相互的碰撞，更易被收尘电极302捕集，到达收尘电极302后因为震动增加颗粒物与收尘电极302接触概率，中和后的颗粒物震动弹出收尘电极302，并落入储集部件210中，捕获捕集到更多的颗粒物。进气弯管220和出气弯管230通过震荡波纹管201与烟气管道相连，折转捕集单元200在震动的过程中，上部的颗粒团聚单元100并不会发生震动，减少折转捕集单元200捕集过程中对于颗粒团聚单元100团聚过程影响。

实施例4

如图3所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：储集部件210通过集尘波纹管214与折转弯管相连，避免折转弯管震动造成储集部件210扬尘；在储集部件210入口处还设置有集尘扰流板211，其作用是降低颗粒物进入储集部件210后的速度，配合水雾喷头212，使颗粒物经过水雾二次团聚效果更佳，避免储集部件210内颗粒物扬出。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本实用新型中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。