一種燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燒結(jié)煙氣凈化領(lǐng)域，特別是涉及燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化的新方 法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 燒結(jié)礦是我國高爐煉鐵的主要爐料，約占入爐鐵料的70%以上，2012年全國燒結(jié) 礦產(chǎn)量超過6億噸。燒結(jié)工序能耗高、廢氣量大、污染嚴(yán)重、余熱利用率低，歷來是鋼鐵企業(yè) 低溫余熱利用和廢氣治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003] 燒結(jié)煙氣是燒結(jié)礦用于高爐煉鐵時(shí)的燒結(jié)混合料點(diǎn)火后，隨臺(tái)車運(yùn)行，在高溫?zé)?結(jié)成型過程中所產(chǎn)生的含塵廢氣。
[0004] 燒結(jié)煙氣與其它含塵氣體有著明顯的區(qū)別，其主要區(qū)別特點(diǎn)是：
[0005] (1)燒結(jié)煙氣量大，
[0006] 一臺(tái)450m2的燒結(jié)機(jī)，產(chǎn)生的燒結(jié)煙氣量一般在140X 104Nm3/h ;
[0007] (2)煙氣波動(dòng)范圍寬，
[0008] 煙氣波動(dòng)范圍一般是設(shè)計(jì)煙氣量的0. 5~1. 5倍，這給后續(xù)凈化裝置的選型參數(shù) 設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；
[0009] (3)煙氣中污染物含量波動(dòng)大，
[0010] 如隨著燒結(jié)混合料的含硫量、料層厚度、空氣過剩系數(shù)、燒結(jié)溫度、堿度等工況的 變化，煙氣中S02波動(dòng)范圍一般為300~2000mg/m3, NOx波動(dòng)范圍一般為100~700mg/m3， 其下限甚至比燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫后的排煙濃度更低；
[0011] (4)經(jīng)電除塵后的煙氣溫度變化范圍大，
[0012] 經(jīng)電除塵后的煙氣溫度通常在80~160°C，最高200°C ;
[0013] (5)燒結(jié)煙塵粒徑細(xì)，
[0014] 燒結(jié)煙塵粒徑在微米級和亞微米級的占60%以上，其主要成分是礦物組分及其氧 化物，氧化鐵粉占40 %以上，其上富集有重金屬、堿金屬、二惡英等有害物質(zhì)；
[0015] (6)煙氣中HC1、HF及鹵化物含量高，
[0016] 煙氣中HC1、HF及鹵化物含量在通常為電廠燃煤煙氣的5倍以上；
[0017] (7)煙氣含氧量高，
[0018] 煙氣含氧量通常在16%左右，原高于電廠燃煤煙氣含氧量（一般6% );
[0019] (8)含濕量大，
[0020] 為了提高燒結(jié)混合料的透氣性，混合料在燒結(jié)前必須加適量的水制成小球，所以 燒結(jié)煙氣中水分體積含量一般在10 %左右；
[0021] (9)煙氣成分復(fù)雜，
[0022] 煙氣成分，特別是不同燒結(jié)支管的煙氣成分，如NOx，S02, C0,以及二惡英、PAHs、 P⑶F、VOCs等有機(jī)污染物含量各異，在主抽煙道一旦混合，就增加了后續(xù)治理的難度。
[0023] 燒結(jié)煙氣的凈化技術(shù)沿革可分為三個(gè)階段。第一階段以除塵為主，第二階段以脫 硫?yàn)橹鳎谌A段在脫硫脫硝的同時(shí)，還兼顧了二惡英、汞、重金屬、微細(xì)粉塵等污染物的脫 除。我國目前第一階段完成，第二階段已開始啟動(dòng)，第三階段尚在探索之中。
[0024] 近年來，我國燃煤電廠脫硫設(shè)施已強(qiáng)制增設(shè)完畢，為進(jìn)一步改善大氣污染狀況，國 務(wù)院《"十二五"節(jié)能減排綜合性工作方案》已將燒結(jié)煙氣的深度凈化提上日程。隨著我國 對鋼鐵工業(yè)二氧化硫減排工作的大力推進(jìn)，寶鋼、柳鋼、濟(jì)鋼、包鋼、石鋼、三鋼、攀鋼等企業(yè) 已陸續(xù)興建數(shù)十套燒結(jié)煙氣凈化設(shè)施。
[0025] 借鑒電廠煙氣治理的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)燒結(jié)煙氣凈化方法往往側(cè)重于除塵后脫硫方 法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，如有關(guān)石灰/石灰石-石膏法（CN101890291A、CN2629812Y等專 利）、氨法（CN201658945U等專利）、氧化鎂法（CN1733656A、CN1762550A等專利）、雙 堿法（CN101862589A等專利）等的濕法方法，及有關(guān)LJS循環(huán)流化床（CN101306311A、 CN101532782A等專利）、旋轉(zhuǎn)噴霧法（CN102380308A等專利）、LEC法、NID法、MER0S法、電 子束輻照法、ENS法、密相干塔法等的干法/半干法方法進(jìn)行反復(fù)論證，并根據(jù)自身?xiàng)l件做 出選擇。
[0026] 自2007年國內(nèi)首套燒結(jié)煙氣脫硫工程在梅鋼3號燒結(jié)機(jī)投運(yùn)以來（沈曉林等， 2009,寶鋼技術(shù)，第3期），國內(nèi)數(shù)十臺(tái)燒結(jié)煙氣脫硫裝置的運(yùn)行實(shí)踐表明，無論所述濕法還 是干法，都存在一系列問題，亟待改進(jìn)。例如，濕法方法占地大、防腐成本高、脫硫塔易結(jié)垢、 附屬設(shè)備磨損嚴(yán)重、脫硫廢水需要單獨(dú)處理、無法消除濕煙氣排放產(chǎn)生的煙囪雨問題；以循 環(huán)流化床為代表的干法/半干法方法運(yùn)行費(fèi)用高、易塌床糊袋、運(yùn)行控制困難、吸收劑利用 率和脫硫率較低、脫硫灰資源化難度大。
[0027] 此外，無論所述干法、濕法脫硫方法，都還存在燒結(jié)煙氣所攜帶顯熱浪費(fèi)、全煙氣 量處理導(dǎo)致風(fēng)機(jī)和脫硫裝置投資運(yùn)行費(fèi)用高、外排煙氣側(cè)重于脫硫而造成NOx、重金屬、二 惡英類污染物超標(biāo)，副產(chǎn)物利用途徑少甚至只能堆積棄置等問題。
[0028] 為解決現(xiàn)有煙氣凈化方法存在的問題，國內(nèi)外研究人員圍繞脫硫、脫硝、脫二惡英 等深度凈化技術(shù)，開展了一些有益的探索。如CN144228A專利提出了利用蜂窩煤陶瓷凈化 煙氣的方法，雖然脫硫效率較高，但煙氣阻力大、能耗高。如CN101024143A專利公開了一 種燒結(jié)煙氣循環(huán)富集的脫硫方法及裝置，但該方法煙氣循環(huán)過程中需補(bǔ)充高濃度氧氣，以 保證燃燒需要，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用難度大。又如CN2813075Y專利在反應(yīng)器前的 煙道上將吸收劑噴入，則造成煙道拐彎處物料堆積，不利于煙氣的順暢流動(dòng)，甚至影響整套 脫硫裝置的安全運(yùn)行。又如CN101732971A專利將濕法脫硫塔和干法袋式除塵器組合在一 起凈化燒結(jié)煙氣，容易造成糊袋現(xiàn)象，工程上難以實(shí)現(xiàn)；CN102430318A專利適用于粉塵含 量較低的電廠煙氣，粉塵含量一旦增高，就會(huì)引起活性炭的堵塞，導(dǎo)致運(yùn)行成本急劇增加。 200410038037. X專利采用活性炭分別脫硫和脫硝的兩段移動(dòng)床，裝置體積龐大、設(shè)備投資 高、污染物脫除過程中活性炭機(jī)械損耗高，并且沒有說明廢活性炭的處置途徑。CN1864809A 將含有污染物的煙氣通過噴射有粉狀活性炭的煙氣管道，以吸附污染物，因停留時(shí)間短、流 場紊亂，實(shí)際很難達(dá)到理想的脫除效率，同時(shí)由于活性炭粒徑細(xì)、粘附性強(qiáng)、易燃，還會(huì)給后 續(xù)除塵系統(tǒng)帶來安全隱患。再有，CN101298962A專利涉及的燒結(jié)余熱分級回收與梯級利 用方法，是將燒結(jié)煙氣中溫度較高的部分直接熱回收，會(huì)出現(xiàn)煙氣因未進(jìn)行脫硫而造成S02 超標(biāo)排放的現(xiàn)象，同時(shí)剩余部分直接外排的煙氣因溫度較低S02濃度較高而可能對煙氣管 道產(chǎn)生露點(diǎn)腐蝕。
[0029] 綜上所述，燒結(jié)煙氣的凈化方法不能簡單套用燃煤電廠的"成熟"方法，而需針對 燒結(jié)煙氣的特性和我國國情，開發(fā)一種融燒結(jié)余熱利用、污染物深度脫除和改善燒結(jié)礦質(zhì) 量為一體的新型技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030] 針對燒結(jié)煙氣煙氣參數(shù)（煙溫、煙氣量、污染物成分、含塵量等）波動(dòng)頻繁、煙塵粒 徑細(xì)、污染物含量高、煙氣含氧多、余熱回用潛力大等特性，以及以往常規(guī)煙氣凈化方法側(cè) 重于除塵后煙氣脫硫的局限性及方法自身的缺陷，本發(fā)明的目的在于：提供一種燒結(jié)煙氣 余熱利用和深度凈化方法及其系統(tǒng)，所述燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化方法及其系統(tǒng)，由 煙氣循環(huán)燒結(jié)、粉塵電凝聚、靜電除塵、活性炭深度凈化、脫附高濃度S02回收、碎碳粉和除 塵灰再利用等工序組成，部分燒結(jié)煙氣自風(fēng)箱支管引出，經(jīng)除塵、增壓后，再次循環(huán)至燒結(jié) 料層；循環(huán)富集后的燒結(jié)煙氣依次經(jīng)過粉塵電凝聚裝置和電除塵器，進(jìn)入活性炭深度凈化 裝置進(jìn)行多種污染物的同步脫除，凈化后的煙氣由煙@排出。活性炭深度凈化裝置所富集 的高濃度S02用于制備硫酸、硫磺等產(chǎn)品，所產(chǎn)生的碎碳粉和除塵灰混合后，返回?zé)Y(jié)料層 循環(huán)利用。
[0031] 本發(fā)明的方法及其系統(tǒng)為一適合國情、利于節(jié)能、方法可靠、多種污染物可同步脫 除的燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化方法及其系統(tǒng)。
[0032] 本發(fā)明的一種燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化方法的技術(shù)方案如下：
[0033] -種燒結(jié)煙氣余熱利用和深度凈化方法，其特征在于，包括下述步驟：
[0034] (4)煙氣循環(huán)燒結(jié)，部分燒結(jié)煙氣自風(fēng)箱支管引出，經(jīng)除塵、增壓后，再次循環(huán)至燒 結(jié)料層；
[0035] (5)粉塵電凝聚和靜電除塵，循環(huán)富集后的燒結(jié)煙氣依次經(jīng)過粉塵電凝聚裝置和 電除塵器，
[0036] (6)活性炭深度凈化，燒結(jié)煙氣進(jìn)入活性炭深度凈化裝置進(jìn)行多種污染物的同步 脫除，
[0037] (6)高濃度S02回收碎碳粉，凈化后的燒結(jié)煙氣由煙囪排出，由活性炭深度凈化裝 置所富集的商濃度S02用于制備硫酸、硫橫等廣品，及
[0038] (7)除塵灰再利用，
[0039] 所產(chǎn)生的碎碳粉和除塵灰混合后，返回?zé)Y(jié)料層循環(huán)利用。
[0040] 在步驟（1)，煙氣循環(huán)燒結(jié)
[0041] 燒結(jié)煙氣循環(huán)燒結(jié)的原理：燒結(jié)機(jī)部分熱廢氣被再次引