一种烧结烟气余热利用和深度净化方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烧结烟气净化领域，特别是涉及烧结烟气余热利用和深度净化的新方 法及其系统。
【背景技术】
[0002] 烧结矿是我国高炉炼铁的主要炉料，约占入炉铁料的70%以上，2012年全国烧结 矿产量超过6亿吨。烧结工序能耗高、废气量大、污染严重、余热利用率低，历来是钢铁企业 低温余热利用和废气治理的重点和难点。
[0003] 烧结烟气是烧结矿用于高炉炼铁时的烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧 结成型过程中所产生的含尘废气。
[0004] 烧结烟气与其它含尘气体有着明显的区别，其主要区别特点是：
[0005] (1)烧结烟气量大，
[0006] 一台450m2的烧结机，产生的烧结烟气量一般在140X 104Nm3/h ;
[0007] (2)烟气波动范围宽，
[0008] 烟气波动范围一般是设计烟气量的0. 5~1. 5倍，这给后续净化装置的选型参数 设计提出了严峻挑战；
[0009] (3)烟气中污染物含量波动大，
[0010] 如随着烧结混合料的含硫量、料层厚度、空气过剩系数、烧结温度、碱度等工况的 变化，烟气中S02波动范围一般为300~2000mg/m3, NOx波动范围一般为100~700mg/m3， 其下限甚至比燃煤锅炉烟气湿法脱硫后的排烟浓度更低；
[0011] (4)经电除尘后的烟气温度变化范围大，
[0012] 经电除尘后的烟气温度通常在80~160°C，最高200°C ;
[0013] (5)烧结烟尘粒径细，
[0014] 烧结烟尘粒径在微米级和亚微米级的占60%以上，其主要成分是矿物组分及其氧 化物，氧化铁粉占40 %以上，其上富集有重金属、碱金属、二恶英等有害物质；
[0015] (6)烟气中HC1、HF及卤化物含量高，
[0016] 烟气中HC1、HF及卤化物含量在通常为电厂燃煤烟气的5倍以上；
[0017] (7)烟气含氧量高，
[0018] 烟气含氧量通常在16%左右，原高于电厂燃煤烟气含氧量（一般6% );
[0019] (8)含湿量大，
[0020] 为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以 烧结烟气中水分体积含量一般在10 %左右；
[0021] (9)烟气成分复杂，
[0022] 烟气成分，特别是不同烧结支管的烟气成分，如NOx，S02, C0,以及二恶英、PAHs、 P⑶F、VOCs等有机污染物含量各异，在主抽烟道一旦混合，就增加了后续治理的难度。
[0023] 烧结烟气的净化技术沿革可分为三个阶段。第一阶段以除尘为主，第二阶段以脱 硫为主，第三阶段在脱硫脱硝的同时，还兼顾了二恶英、汞、重金属、微细粉尘等污染物的脱 除。我国目前第一阶段完成，第二阶段已开始启动，第三阶段尚在探索之中。
[0024] 近年来，我国燃煤电厂脱硫设施已强制增设完毕，为进一步改善大气污染状况，国 务院《"十二五"节能减排综合性工作方案》已将烧结烟气的深度净化提上日程。随着我国 对钢铁工业二氧化硫减排工作的大力推进，宝钢、柳钢、济钢、包钢、石钢、三钢、攀钢等企业 已陆续兴建数十套烧结烟气净化设施。
[0025] 借鉴电厂烟气治理的经验，国内烧结烟气净化方法往往侧重于除尘后脱硫方 法的技术经济比选，如有关石灰/石灰石-石膏法（CN101890291A、CN2629812Y等专 利）、氨法（CN201658945U等专利）、氧化镁法（CN1733656A、CN1762550A等专利）、双 碱法（CN101862589A等专利）等的湿法方法，及有关LJS循环流化床（CN101306311A、 CN101532782A等专利）、旋转喷雾法（CN102380308A等专利）、LEC法、NID法、MER0S法、电 子束辐照法、ENS法、密相干塔法等的干法/半干法方法进行反复论证，并根据自身条件做 出选择。
[0026] 自2007年国内首套烧结烟气脱硫工程在梅钢3号烧结机投运以来（沈晓林等， 2009,宝钢技术，第3期），国内数十台烧结烟气脱硫装置的运行实践表明，无论所述湿法还 是干法，都存在一系列问题，亟待改进。例如，湿法方法占地大、防腐成本高、脱硫塔易结垢、 附属设备磨损严重、脱硫废水需要单独处理、无法消除湿烟气排放产生的烟囱雨问题；以循 环流化床为代表的干法/半干法方法运行费用高、易塌床糊袋、运行控制困难、吸收剂利用 率和脱硫率较低、脱硫灰资源化难度大。
[0027] 此外，无论所述干法、湿法脱硫方法，都还存在烧结烟气所携带显热浪费、全烟气 量处理导致风机和脱硫装置投资运行费用高、外排烟气侧重于脱硫而造成NOx、重金属、二 恶英类污染物超标，副产物利用途径少甚至只能堆积弃置等问题。
[0028] 为解决现有烟气净化方法存在的问题，国内外研究人员围绕脱硫、脱硝、脱二恶英 等深度净化技术，开展了一些有益的探索。如CN144228A专利提出了利用蜂窝煤陶瓷净化 烟气的方法，虽然脱硫效率较高，但烟气阻力大、能耗高。如CN101024143A专利公开了一 种烧结烟气循环富集的脱硫方法及装置，但该方法烟气循环过程中需补充高浓度氧气，以 保证燃烧需要，导致运行费用高，产业化应用难度大。又如CN2813075Y专利在反应器前的 烟道上将吸收剂喷入，则造成烟道拐弯处物料堆积，不利于烟气的顺畅流动，甚至影响整套 脱硫装置的安全运行。又如CN101732971A专利将湿法脱硫塔和干法袋式除尘器组合在一 起净化烧结烟气，容易造成糊袋现象，工程上难以实现；CN102430318A专利适用于粉尘含 量较低的电厂烟气，粉尘含量一旦增高，就会引起活性炭的堵塞，导致运行成本急剧增加。 200410038037. X专利采用活性炭分别脱硫和脱硝的两段移动床，装置体积庞大、设备投资 高、污染物脱除过程中活性炭机械损耗高，并且没有说明废活性炭的处置途径。CN1864809A 将含有污染物的烟气通过喷射有粉状活性炭的烟气管道，以吸附污染物，因停留时间短、流 场紊乱，实际很难达到理想的脱除效率，同时由于活性炭粒径细、粘附性强、易燃，还会给后 续除尘系统带来安全隐患。再有，CN101298962A专利涉及的烧结余热分级回收与梯级利 用方法，是将烧结烟气中温度较高的部分直接热回收，会出现烟气因未进行脱硫而造成S02 超标排放的现象，同时剩余部分直接外排的烟气因温度较低S02浓度较高而可能对烟气管 道产生露点腐蚀。
[0029] 综上所述，烧结烟气的净化方法不能简单套用燃煤电厂的"成熟"方法，而需针对 烧结烟气的特性和我国国情，开发一种融烧结余热利用、污染物深度脱除和改善烧结矿质 量为一体的新型技术。
【发明内容】
[0030] 针对烧结烟气烟气参数（烟温、烟气量、污染物成分、含尘量等）波动频繁、烟尘粒 径细、污染物含量高、烟气含氧多、余热回用潜力大等特性，以及以往常规烟气净化方法侧 重于除尘后烟气脱硫的局限性及方法自身的缺陷，本发明的目的在于：提供一种烧结烟气 余热利用和深度净化方法及其系统，所述烧结烟气余热利用和深度净化方法及其系统，由 烟气循环烧结、粉尘电凝聚、静电除尘、活性炭深度净化、脱附高浓度S02回收、碎碳粉和除 尘灰再利用等工序组成，部分烧结烟气自风箱支管引出，经除尘、增压后，再次循环至烧结 料层；循环富集后的烧结烟气依次经过粉尘电凝聚装置和电除尘器，进入活性炭深度净化 装置进行多种污染物的同步脱除，净化后的烟气由烟@排出。活性炭深度净化装置所富集 的高浓度S02用于制备硫酸、硫磺等产品，所产生的碎碳粉和除尘灰混合后，返回烧结料层 循环利用。
[0031] 本发明的方法及其系统为一适合国情、利于节能、方法可靠、多种污染物可同步脱 除的烧结烟气余热利用和深度净化方法及其系统。
[0032] 本发明的一种烧结烟气余热利用和深度净化方法的技术方案如下：
[0033] -种烧结烟气余热利用和深度净化方法，其特征在于，包括下述步骤：
[0034] (4)烟气循环烧结，部分烧结烟气自风箱支管引出，经除尘、增压后，再次循环至烧 结料层；
[0035] (5)粉尘电凝聚和静电除尘，循环富集后的烧结烟气依次经过粉尘电凝聚装置和 电除尘器，
[0036] (6)活性炭深度净化，烧结烟气进入活性炭深度净化装置进行多种污染物的同步 脱除，
[0037] (6)高浓度S02回收碎碳粉，净化后的烧结烟气由烟囱排出，由活性炭深度净化装 置所富集的商浓度S02用于制备硫酸、硫横等广品，及
[0038] (7)除尘灰再利用，
[0039] 所产生的碎碳粉和除尘灰混合后，返回烧结料层循环利用。
[0040] 在步骤（1)，烟气循环烧结
[0041] 烧结烟气循环烧结的原理：烧结机部分热废气被再次引