本發(fā)明涉及鋼鐵冶金過程球團(tuán)綠色可持續(xù)高效制備生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種基于尾氣循環(huán)o2-h2-co2燃料的球團(tuán)生產(chǎn)工藝及制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、球團(tuán)礦在高爐煉鐵過程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，由于我國球團(tuán)工藝起步比較晚，鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)工藝球團(tuán)生產(chǎn)工藝還存在一些問題，在節(jié)能減排方面與國際上先進(jìn)鋼鐵企業(yè)存在較大差距，例如回轉(zhuǎn)窯中使用焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣或煤粉作為燃料，導(dǎo)入空氣作為阻燃劑，所產(chǎn)生的熱量用于未焙燒球團(tuán)礦的干燥預(yù)熱所需的熱量，但由于所使用的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣或煤粉作為燃料在空氣環(huán)境中進(jìn)行燃燒，高溫條件下會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳（co2）、氮氧化物（nox）、二氧化硫（so2）等大氣污染物，對自然環(huán)境產(chǎn)生影響；其次在設(shè)備運(yùn)行過程中燃料以及動(dòng)能消耗較高，二氧化碳（co2）、氮氧化物（nox）、二氧化硫（so2）等大氣污染物排放量較大且攜帶大量的物理熱，進(jìn)而導(dǎo)致物理熱效率降低，據(jù)統(tǒng)計(jì)球團(tuán)制備過程中二氧化碳（co2）排放量約占鋼鐵工業(yè)總排放量的11.5%；氮氧化物（nox）排放量約占鋼鐵工業(yè)總排放量的5%；二氧化硫（so2）排放量約占鋼鐵工業(yè)總排放量的1%。

2、因此對鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯-環(huán)冷機(jī)工藝球團(tuán)生產(chǎn)工藝以及設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使其充分地利用尾氣所攜帶的余熱，減少球團(tuán)生產(chǎn)過程中二氧化碳（co2）、氮氧化物（nox）、二氧化硫（so2）等大氣污染物排放量，對實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級具有重大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供了一種基于尾氣循環(huán)o2-h2-co2燃料的球團(tuán)生產(chǎn)工藝及制備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)煤粉與氮?dú)獾慕爿斎?，從源頭上減少生產(chǎn)過程中cox與nox的生成；尾氣經(jīng)過循環(huán)利用后得到的co2氣體，繼續(xù)作為回轉(zhuǎn)窯焙燒的燃料，實(shí)現(xiàn)co2氣體的循環(huán)利用及回收減排，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種基于尾氣循環(huán)o2-h2-co2燃料的球團(tuán)生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟：

4、步驟1：將回轉(zhuǎn)窯混合燃料燃燒所產(chǎn)生的高溫回轉(zhuǎn)窯尾氣引至鏈篦機(jī)預(yù)熱段，對鏈篦機(jī)中未焙燒球團(tuán)礦進(jìn)行預(yù)熱。

5、步驟2：步驟1預(yù)熱過程換熱后產(chǎn)生的低溫鏈篦機(jī)預(yù)熱段尾氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅰ增壓導(dǎo)入尾氣內(nèi)循環(huán)段除塵脫水裝置，再導(dǎo)入至環(huán)冷機(jī)環(huán)冷段，對焙燒過的成品球團(tuán)礦強(qiáng)制冷卻。

6、步驟3：在環(huán)冷機(jī)環(huán)冷段出口管道處設(shè)置氣體成分檢測裝置ⅰ，分析環(huán)冷機(jī)環(huán)冷段尾氣中h2濃度；之后尾氣再導(dǎo)入氫氣膜分離裝置，對尾氣中的h2氣體進(jìn)行分離。

7、步驟3a：將氫氣膜分離裝置分離到的h2氣體，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅲ增壓后導(dǎo)入至燃料配比系統(tǒng)，與工業(yè)純氧、co2氣體按比例進(jìn)行混合作為回轉(zhuǎn)窯焙燒的燃料；

8、步驟3b：將經(jīng)過氫氣膜分離裝置分離過的尾氣，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅱ增壓后導(dǎo)入至鏈篦機(jī)干燥段，對未焙燒球團(tuán)礦進(jìn)行干燥。

9、步驟4：鏈篦機(jī)干燥段尾氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅳ增壓后導(dǎo)入尾氣外循環(huán)段除塵脫水脫硫脫硝裝置，并在設(shè)備出口設(shè)置氣體成分檢測裝置ⅱ；

10、步驟4a：若鏈篦機(jī)干燥段尾氣中co2氣體濃度低于75%，則直接經(jīng)換向閥ⅰ排放進(jìn)入空氣中；

11、步驟4b：若鏈篦機(jī)干燥段尾氣中co2氣體濃度高于75%，則將其引入到co2粗提純裝置，得到co2氣體濃度大于98%的co2氣體,?并儲(chǔ)存至co2氣體儲(chǔ)氣柜，之后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅴ增壓后導(dǎo)入至燃料配比系統(tǒng)，與工業(yè)純氧以及h2氣體按比例進(jìn)行混合作為回轉(zhuǎn)窯焙燒的燃料。

12、進(jìn)一步的，回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火升溫模式為：將含有h2氣體、工業(yè)純氧以及co2氣體在燃料配比系統(tǒng)按比例混合后作為回轉(zhuǎn)窯燃料燃燒，其中co2氣體作為系統(tǒng)設(shè)備工作時(shí)的保護(hù)氣，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯爐膛溫度達(dá)到1250℃，球團(tuán)生產(chǎn)工藝制備操作模式保持不變。

13、一種基于尾氣循環(huán)o2-h2-co2燃料的球團(tuán)生產(chǎn)制備系統(tǒng)，包括：鏈篦機(jī)干燥段，鏈篦機(jī)預(yù)熱段，回轉(zhuǎn)窯，環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅰ段，環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅱ段，其特征在于，將含有h2氣體、工業(yè)純氧以及含有co2氣體分別由管道p1、p2、p3接入燃料配比系統(tǒng)，氫氣膜分離裝置分離的h2氣體通過管道p10經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)ⅲ再通過管道p11與燃料配比系統(tǒng)連接，燃料配比系統(tǒng)氣體出口通過管道p4與燃料噴嘴連接，鏈篦機(jī)預(yù)熱段下部排風(fēng)口通過管道p5與增壓風(fēng)機(jī)ⅰ連接，增壓風(fēng)機(jī)ⅰ通過管道p6與尾氣內(nèi)循環(huán)段除塵脫水裝置連接，尾氣內(nèi)循環(huán)段除塵脫水裝置通過管道p7與環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅰ段下部進(jìn)風(fēng)口連接，環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅰ段上部排風(fēng)口通過管道p8與氫氣膜分離裝置入口連接，氣體成分檢測裝置ⅰ通過管道p9與管道p8連接，氫氣膜分離裝置一出口通過管道p10與增壓風(fēng)機(jī)ⅲ入口連接，增壓風(fēng)機(jī)ⅲ出口通過管道p11與燃料配比系統(tǒng)連接，氫氣膜分離裝置另一出口通過管道p12與增壓風(fēng)機(jī)ⅱ入口連接，增壓風(fēng)機(jī)ⅱ出口通過管道p13與鏈篦機(jī)干燥段上部進(jìn)風(fēng)口連接，鏈篦機(jī)干燥段下部排風(fēng)口通過管道p14與增壓風(fēng)機(jī)ⅳ進(jìn)風(fēng)口連接，增壓風(fēng)機(jī)ⅳ出風(fēng)口通過管道p15與尾氣外循環(huán)段除塵脫水脫硫脫硝裝置進(jìn)風(fēng)口連接，尾氣外循環(huán)段除塵脫水脫硫脫硝裝置出風(fēng)口通過管道p16與換向閥ⅰ入口連接，氣體成分檢測裝置ⅱ通過管道p17與管道p16連接，換向閥ⅰ一出口通過p18與放散口連接排入空氣中，換向閥ⅰ另一出口通過管道p19與co2粗提純裝置入口連接，co2粗提純裝置出口通過管道p20與co2氣體儲(chǔ)氣柜入口連接，co2氣體儲(chǔ)氣柜出口通過管道p21與增壓風(fēng)機(jī)ⅴ入口連接，增壓風(fēng)機(jī)ⅴ出口通過管道p22與燃料配比系統(tǒng)連接。

14、進(jìn)一步的，該系統(tǒng)包括進(jìn)料口氣氛保護(hù)裝置和環(huán)冷機(jī)機(jī)身氣氛保護(hù)裝置，所述進(jìn)料口氣氛保護(hù)裝置安裝于所述鏈篦機(jī)機(jī)頭位置，所述環(huán)冷機(jī)機(jī)身氣氛保護(hù)裝置安裝于環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅰ段與環(huán)冷ⅱ段之間，將環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅰ段尾氣導(dǎo)入至所述環(huán)冷機(jī)機(jī)身氣氛保護(hù)裝置中。

15、進(jìn)一步的，所述回轉(zhuǎn)窯所使用的燃料：含有h2氣體包括天然氣、頁巖氣、生物質(zhì)裂解氣，氫氣中至少一種；工業(yè)純氧中氧氣濃度≥99.5vol%；含有co2氣體co2濃度≥98vol%

16、進(jìn)一步的，環(huán)冷機(jī)環(huán)冷ⅱ段使用常溫空氣作為焙燒過成品球團(tuán)礦的冷卻氣體。

17、有益效果：相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果在于：

18、（1）本發(fā)明使用含有h2氣體、工業(yè)純氧及含有co2氣體混合后作為回轉(zhuǎn)窯焙燒的燃料，代替原有工藝中使用煤粉、焦?fàn)t煤氣等作為回轉(zhuǎn)窯焙燒的燃料；以及燃料中所通入的co2氣體代替原有工藝中使用空氣中的氮?dú)庾鳛橄到y(tǒng)設(shè)備保護(hù)氣，從源頭上減少生產(chǎn)過程中cox與nox的生成。

19、（2）將高溫的尾氣用于球團(tuán)的干燥和預(yù)熱；以及用干燥預(yù)熱過的尾氣實(shí)現(xiàn)球團(tuán)的強(qiáng)制冷卻以及吸收成品球團(tuán)礦的熱量，最大程度地利用了球團(tuán)生產(chǎn)系統(tǒng)中燃料燃燒所產(chǎn)生的預(yù)熱。

20、?（3）使用co2氣體代替原有工藝中使用空氣中的氮?dú)庾鳛橄到y(tǒng)設(shè)備工作時(shí)保護(hù)氣，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中氮?dú)獾慕爿斎耄岣哒麄€(gè)系統(tǒng)的熱量利用率以及最終生成含有較co2氣體的尾氣，可經(jīng)過除塵脫水脫硫等尾氣處理手段和co2提純后，用于作為燃料配比系統(tǒng)中的co2氣體燃料輸入，實(shí)現(xiàn)co2氣體多次循環(huán)利用。