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CN112569759B - 基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺 - Google Patents

基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺 Download PDF

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CN112569759B CN201910931360.6A CN201910931360A CN112569759B CN 112569759 B CN112569759 B CN 112569759B CN 201910931360 A CN201910931360 A CN 201910931360A CN 112569759 B CN112569759 B CN 112569759B
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Abstract

本发明涉及一种基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，技术方案包括烧结机台车、烧结气流及助燃烧结后形成的烟气烟气、烧结混合料及烧结后形成的烧结矿；沿台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域，烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高SO2烟气主烟道和高温烟气主烟道收集，低温烟气主烟道烧结烟气通过喷入过量的氨水脱硫后进入烧结矿冷却炉脱硝，高SO2烟气主烟道烧结烟气与氧气混合后进入低温烟气区域烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。本发明工艺简单、投资省、运行成本低。

Description

基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺
技术领域
本发明涉及环保领域的工业烟气净化工艺，具体的说是基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺。
背景技术
随着近几年国家对环保要求的不断提高，国内钢铁企业的烧结烟气均进行了脱硫脱硝处理。
烟气脱硫技术可分为干法和湿法脱硫技术，干法技术主要指循环流化床技术，湿法技术主要有石灰石/石灰-石膏法、氨-硫酸铵法、双减法和海水脱硫技术。烧结烟气具有烟气量波动较大的特点，循环流化床技术存在塌床的技术风险；氨-硫酸铵法脱硫效率高，但是因为工艺自身特点存在易产生气溶胶、氨逃逸等二次污染、且腐蚀性强、硫酸铵结晶困难等问题；双碱法因为脱硫剂再生困难，且易产生高盐度废水，已经属于淘汰工艺；海水脱硫技术有地域性限制；石灰石/石灰-石膏法能够适应烧结机工况复杂，烟气量大、温度低、变化大、烟气成分复杂，含氧量高等特点，且石灰石资源丰富，品质较优，因此石灰石-石膏法具有天然优势，在烧结机烟气脱硫项目中应用广泛，且运行稳定。
在脱硝技术方面，SCR或SNCR工艺是目前较成熟且应用较为广泛的技术，且运行稳定。但由于钢铁厂烧结烟气的温度较低(<200℃)，烟气量大、变化大等特点，很难直接采用燃煤锅炉烟气脱硝常用的SCR技术(最佳反应温度320-20℃)或SNCR技术(最佳反应温度800-1200℃)，需要通过工艺优化和技术创新后，再应用于钢铁厂烧结烟气脱硝。目前国内外有两种方案。方案一：采用低温催化剂，烧结烟气经整流喷氨混合后，直接导入SCR反应器催化脱硝。其优点是不需对烟气加热升温，工艺路线简单，缺点在于低温催化剂技术目前国内还不成熟，且催化剂单价高，耗量大，初期投资大，脱硝效率低。方案二：采用中温催化剂，烧结烟气进入脱硝反应器之前，经过空气预热器预热和烟道燃烧器加热，烟气温度提高到中温催化剂最佳反应温度区间(320-420℃)，然后将烟气送往SCR反应器催化脱硝。其优点是中温催化剂在国内应用成熟、广泛，且脱硝效率高、单价便宜，催化剂耗量小，初期投资小，缺点在于需要加补燃器，需要提供燃料，另一方面还需考虑占地影响。基于方案一和方案二均存在严重的不足，近几年国内学者开发出了中低温的SCR脱硝催化剂，催化剂最佳反应温度区间(220-300℃)。
尽管烧结烟气单独的脱硫及单独的脱硝工艺技术成熟，但在工程应用时，由于烧结烟气脱硫、脱硝工艺串联接，导致烟气净化工艺路线长，处理成本高。针对此，近几年国内通过技术引进并消化、改进，开发出了多种脱硫脱硝一体化技术，如氨法脱硫同步络合吸收脱硝技术、活性炭(焦)吸附法脱硫脱硝技术、高级氧化-吸收法脱硫脱硝技术等。
(1)氨法脱硫同步络合吸收脱硝技术由武汉钢铁(集团)公司和武汉科技大学共同开发，其原理是在氨水吸收液中添加络合剂，在吸收液化学吸收烟气中的二氧化硫的同时，对烟气中的NOx同时被络合吸收下来。该技术在武钢五烧结车间进行了现场试验，脱硝效率达60％。但由于络合剂的再生循环利用成本高，同时氨法脱硫存在的气溶胶等问题，导致该技术未能有效推广应用。
(2)活性焦吸附法最早由德国Bergbau-Forschung公司开发。吸附剂活性焦在移动床吸附塔中自上而下缓慢移动，烟气以错流方式穿过移动床层，烟气中的SO2被吸附并与O2生成SO3，进而与吸附态的H2O反应生成硫酸储存在吸附剂微孔中。NOx与SO2存在竞争吸附，当SO2吸附完全时，活性焦开始脱硝，这时可向塔内通氨，氨与被吸附的NOx作用生成氮气，随净化后的烟气排空。吸附饱和的吸附剂经由卸料器排出送至再生塔，经再生循环使用，再生得到的高浓度SO2气体可进一步的转换成液态SO2或H2SO4。国内引进的第一条烧结烟气活性焦吸附法脱硫脱硝工艺在太钢，采用的也是错流方式，脱硝效率较低，约40％。经过近几年改进，目前烧结烟气活性焦吸附法脱硫脱硝工艺在国内很多钢厂得应用。但其投资大、运行成本高、运行的安全稳定性难以保证。
无论是单独的脱硫或脱硝，还是脱硫脱硝一体化技术，其技术目标都是针对烧结烟气的末端治理，所以技术的特点决定了脱硫脱硝的投资大、运行成本高。要有效降低投资和运行成本，必须从源头，从烧结工艺过程本身进行污染的减排。
发明内容
本发明针对现有烧结烟气脱硫脱硝投资大、运行成本高、废弃催化剂处理难等一系列问题，提供一种工艺方案简单、不外购催化剂、节能降耗、占地面积小、烟气脱硝设备投资和运行成本低的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺。
本发明工艺包括烧结机及其台车、烧结气流以及助燃烧结后形成的烧结烟气、烧结混合料以及烧结后形成的烧结矿；所述烧结气流在风机的抽吸作用下进入烧结混合料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结混合料层、烧结机台车篦子、台车下方风箱进入主烟道；所述烧结混合料在烧结气流的助燃下高温烧结形成烧结矿，所述烧结矿随台车在烧结机机尾固定弯道处卸入烧结矿冷却炉内；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域等5个区域；所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高SO2烟气主烟道和高温烟气主烟道进行收集，所述低温烟气主烟道收集点火区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻点火区域70-80％长度范围内的低温烧结烟气，所述高SO2烟气主烟道收集SO2浓度快速降低区域和SO2浓度快速升高区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻SO2浓度快速升高区域20-30％长度范围内的低温烧结烟气，所述高温烟气主烟道收集高温烟气区域的高温烧结烟气。
所述低温烟气主烟道内的烧结烟气通过喷入过量的氨水脱硫后经低温烟气管道引到低温烟气循环罩内；所述高SO2烟气主烟道内的烧结烟气与氧气混合后经高SO2循环烟气管道进入低温烟气区域烧结料层上方的高SO2烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结；所述高温烟气主烟道内的烧结烟气分成高温循环烟气和高温外排烟气两部分，所述高温循环烟气与氧气混合后经高温循环烟气管道进入SO2浓度快速降低区域和SO2浓度快速升高区域烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结，所述高温外排烟气经高温外排烟气管道、高温外排烟气除尘器进入余热锅炉回收余热后，深度除尘外排。
在所述低温烟气主烟道对应的风箱侧壁上沿周向安装至少1层氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入氨水，喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的氨水喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱内，所述喷出的氨水与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸铵。
所述低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接低温烟气主烟道和高SO2烟气主烟道。
所述高温烟气区域和SO2浓度快速降低区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接高SO2烟气主烟道和高温烟气主烟道。
在所述低温烟气管道侧壁上沿周向安装至少1层氨水或液氨喷嘴，喷嘴喷出氨水或液氨，所述氨水或液氨在烧结烟气中气化成氨气并与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入低温烟气循环罩内；在所述高SO2循环烟气管道侧壁上沿周向安装至少1层氧气喷嘴，所述喷嘴喷出氧气，所述氧气与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入高SO2烟气循环罩内；在所述高温循环烟气管道侧壁上沿周向安装至少1层氧气喷嘴，所述喷嘴喷出氧气，所述氧气与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入高温烟气循环罩内。
所述高SO2烟气循环罩覆盖低温烟气区域；所述高温烟气循环罩覆盖SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域；所述低温烟气循环罩覆盖高温烟气区域。
所述高温烟气循环罩、高SO2烟气循环罩和所述低温烟气循环罩上均布若干根气流平衡管，所述气流平衡管上安装有单向翻板阀，空气通过所述平衡管由上向穿过翻板阀进入烧结料层。
所述高温烟气区域风箱侧壁上沿周向安装至少1层液氨或氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入液氨或氨水，喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的液氨或氨水直接喷射到台车篦子及篦子间隙的铺底料中，或喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱内，所述喷出的液氨或氨水挥发成的氨气与烟气混合，并在烟尘颗粒物富含的铁系多氧化物催化作用下进一步发生脱硝反应。
所述高温烟气循环罩、高SO2烟气循环罩和所述低温烟气循环罩边缘内侧安装若干个温度监测器，监测信号分别与高温循环烟气风机、高SO2烟气风机和低温循环烟气风机联锁。
所述温度监测器监测到该处气流温度高于室温时，降低该循环罩相对应的风机抽风量，同时增加气流下游风机的抽风量。
通过调整烧结料层厚度，或烧结机台车行进速度，增加所述高温烟气区域长度，所述增加后的高温烟气区域长度与所述低温烟气区域的长度相当，所述低温烟气区域占烧结机总长的40-43％，所述增加后的高温烟气区域占烧结机总长的42-45％。
通过减少烧结料层厚度5-10％，或降低烧结机台车行进速度5-10％。
所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道和高温烟气主烟道进行收集；所述低温烟气主烟道收集点火区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻点火区域60-70％的低温烧结烟气，所述高温烟气主烟道收集高温烟气区域、SO2浓度快速降低区域、SO2浓度快速升高区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻SO2浓度快速升高区域30-40％的低温烧结烟气；所述低温烟气主烟道内的烧结烟气通过风箱内喷入的过量氨水脱硫后由烧结矿冷却炉的冷却气体入口进入烧结矿冷却炉内；所述高温烟气主烟道内的烧结烟气与氧气混合后进入低温烟气区域和SO2浓度快速升高烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。
所述低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接低温烟气主烟道和高温烟气主烟道。
所述高温烟气循环罩覆盖整个低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域。
所述烧结矿冷却炉炉顶的热烧结矿入炉烟尘引入到SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域的烧结料层上方的低温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。
所述台车及烧结混合料倾斜向上从机头运行到机尾，所述烧结气流及烧结火焰锋面垂直于台车行进方向，倾斜向下穿过烧结料层。
所述台车及台车上的烧结混合料倾斜向上从机头运行到机尾，倾斜度为5-15％。
发明人研究发现，在前述烧结机的5个区域中，点火区域和低温烟气区域产生的烧结烟气SO2浓度低，小于100mg/m3，NOx浓度较高，一般在400mg/m3以上；SO2浓度快速升高区域产生的烟气SO2浓度从100mg/m3以下快速增加到2000mg/m3以上(最高值与烧结混合料的含硫量及烧结工艺参数有关)，所含NOx浓度开始下降，但下降趋势不大；SO2浓度快速降低区域产生的烟气SO2浓度从2000mg/m3以上快速降低到50mg/m3左右，所含NOx浓度快速下降，由300mg/m3左右快速下降到50mg/m3以下；高温烟气区域产生的烟气，所含SO2和NOx浓度均低于50mg/m3。
本发明人研究进一步发现，在低温烟气区域，烧结烟气温度较低，约80℃；烟气湿度大，处于饱和状态；烟气中二氧化硫浓度较低。
针对背景技术中的问题，结合烧结机不同区域烧结烟气性质不同的特性，为了在烧结过程中减排SO2,发明人作出如下改进：在低温烟气主烟道对应的风箱侧壁上沿周向安装至少1层氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入氨水，所述喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的氨水喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，以便氨水雾滴与烟气较充分的混合，并与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸铵，实现烧结烟气在线脱硫。
从带式抽风烧结原理上分析，烧结料经高温点火后，烧结料层内的燃料持续燃烧，形成燃烧层。随着抽风烧结的进行，火焰锋面连续下移。烧结料中燃料燃烧放出大量热量，使料层中矿物产生熔融，随着燃烧层下移和冷空气的通过，生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿，即烧结矿层。在该层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物。随着烧结的进行，气流穿过烧结矿层被预热，同时烧结矿被冷却，和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。
由于燃烧层的助燃空气经过了烧结矿层的预热，该层温度较高，火焰锋面温度高达1350～1600℃，使矿物软化熔融黏结成块。该层除燃烧反应外，还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。
燃烧层燃料燃烧后产生的高温烟气向下穿过烧结料层时，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为400～800℃，即形成预热层。此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。
穿过预热层的烟气继续向下穿过烧结料层，快速干燥下层烧结混合料，形成干燥层。该层温度很快上升到100℃以上，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为l0～30mm。
在实际生产中，干燥层与预热层难以截然分开，一般统称为干燥预热层。该层中料球被急剧加热，迅速干燥，易被破坏，恶化料层透气性。
从干燥层下来的热废气含有大量水分，料温低于水蒸气的露点温度时，废气中的水蒸气会重新凝结，使混合料中水分大量增加而形成过湿层。此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。
穿过过湿层的烟气向下经过烧结混合料时，继续被料层冷却降温，离开烧结混合料层时的温度约80℃，湿度处于相对饱和状态。
进入风箱后，受环境温度影响，温度会进一步降低，烟气处于湿度过饱和状态。此时向烟气中的喷入氨水，受氨水温度及氨水挥发吸热的影响，烟气温度会再一次降低，湿度会进一步增加。此时的烟气温度为70-80℃。此温度、湿度环境非常有利烟气中的二氧化硫与氨气反应，同时在烟气的颗粒物的诱导作用下，生成的亚硫酸铵极易在微细颗粒物表面结晶。
为了保证最终外排烧结烟气中的二氧化硫和NOx浓度满足排放标准要求，各区域产生的烧结烟气通过分质循环，最终外排部分的烧结烟气全部由高温烟气区域对应的高温烟气主烟道引出。首先将含二氧化硫和NOx浓度高的SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域的烧结烟气，补充氧气后循环进入低温烟气区域再次参与烧结，并在烧结过程中进行二氧化硫和NOx的富集。
本发明人进一步研究还发现，随着上述烟气循环的进行，在低温烟气区域，烧结烟气温度、湿度基本保持不变，但烟气中二氧化硫浓度明显增加，保持在2000-3000mg/m3。通过氨水喷嘴，向烟气中喷入氨水，脱硫效率可达到80％以上。
本发明人进一步研究发现，只要烧结料层的存在，进入风箱的烧结烟气温度不高于80℃。由于烟气中的水分在过温层冷凝，导致烧结混合料也处于高湿度状态，混合料中的CaO被冷凝水消解，成为脱硫剂吸收烟气中的二氧化硫；同时处于高度润湿的混合料表层也对烟气中的二氧化硫具有吸收效果。
烟气进入风箱后，由于喷入的氨水雾化挥发吸热，烟气温度进一步降低，烟气相对湿进一步增加，促进烟气中的二氧化硫与氨气反应，提高烟气的脱硫效率。
为了减少烟气的外排量，将高温烟气主烟道出来的烟气引出一部分进入补充氧气后循环进入的循环烟气罩内域再次参与SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域的烧结。另一部分直接引出经除尘及余热利用后，再进一步除尘外排。
针对背景技术中的问题，结合烧结机不同区域烧结烟气性质不同的特性，为了在烧结过程中减排NOx,发明人作出如下改进：利用烧结矿中富含的铁系多氧化物，如γ-Fe2O3对NH3-SCR脱硝有较强催化活性的特点，将出低温烟气主烟道的烧结烟气经除尘进入低温烟气管道，并向低温烟气管道喷入氨水或液氨，烟气与喷入氨水或液氨挥发形成的氨气在管道混合器内混合，再引到烧结机的高温烟气区域的烧结料层上方，在该区域的风机抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层，在烧结料层内升温，使混合有氨气的烟气升温达到SCR和SNCR的反应温度，并在烧结料层的催化作用下进行NOx的还原脱硝反应。
进一步，在高温烟气区域风箱侧壁上沿周向安装至少1层液氨或氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入液氨或氨水，所述喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的液氨或氨水直接喷射到台车篦子及篦子间隙的铺底料中，或喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱内，所述喷出的液氨或氨水挥发成的氨气与烟气混合，并在烟尘颗粒物富含的铁系多氧化物催化作用下进一步发生脱硝反应，所述反应后的烟气经余热回收并除尘后外排。
进一步研究发现，在所述SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域，烧结料层内燃料全部燃烧完毕，烧结料层全部成为烧结矿层，所述烧结矿层孔隙率高，气孔直径大，气体阻力小。当所述循环烟气进入烧结料层时，与烧结矿换热升温，同时在烧结矿层内富含的铁系多氧化物的催化作用下，烟气中的NOx与喷入的氨会发还原脱硝反应。
为了保证烟气循环的顺畅及烟气量的平衡，本发明采用了3个平衡方案，一个是在烟气循环罩边缘内侧安装若干个温度监测器，第二个是在烟气循环罩上开有气流平衡管，并在气流平衡管上安装有单向翻板阀，第三个是将低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱的烟气出口通过交换阀连接低温烟气主烟道和高SO2烟气主烟道，并通过交换阀切换烟气流向,将高温烟气区域和SO2浓度快速降低区域交界处的2-4组风箱的烟气出口通过交换阀连接高温烟气主烟道和高SO2烟气主烟道，并通过交换阀切换烟气流向。
温度监测器的作用是通过监测器监测到的温度信号与高温烟气循环风机及低温烟气抽风机联锁。由于来自高温烟气主烟道以及高SO2烟气主烟道的烟气温度明显高于周边空气温度，进入高温烟气循环罩以及高SO2烟气循环罩的烟气若有外溢，则温度较高，表示循环烟气量太多，此时可改变对应主烟道风机的抽风量，同时调整交换阀，改变烟气的流向。
单向翻板阀的作用是为烟气循环罩提供空气流入通道，同时防止循环进入的烟气外溢。当循环进入的烟气量不足时，循环罩下面区域处于微负压状态，此时单向翻板阀开，空气通过平衡管由上向穿过翻板阀进入烧结料层；当循环进入的烟气量富余时，循环罩下面区域压力高于循环罩外部大气压，单向翻板阀关闭，富余的烟气只能通过烟气循环罩边缘外溢。
低温烟气区域和SO2浓度快速降低区域区域交界处的2-4组风箱烟气出口的交换阀，其切换信号来自安装在烟气循环罩边缘内侧的温度监测器。当温度监测器检测到的温度高于室温时，交换阀将烟气切换到低温烟气主烟道，反之切换到高SO2烟气主烟道；同样，高温烟气区域和SO2浓度快速降低区域交界处的2-4组风箱的烟气出口的交换阀，其切换过程也是如此。
为了进一步简化烟气循环路径，降低外排烟气中的NOx含量，发明人研究进一步发现，利用冷却热烧结矿的竖窑作为烟气的脱硝反应器可极大简化烟气循环工艺路线，并且还具有显著的脱硝成本优势。由高温烟气主烟道引出的烟气经余热回收后，再次向管道内喷入液氨或氨水，并经混合器混合后作为热烧结矿冷却空气进入烧结矿冷却炉内，与热烧结矿换热升温后，并在烧结矿富含的铁系多氧化物的催化作用下进行NOx的还原脱硝反应。
为了减少外排烟气量，简化烟气循环工艺，采用低温烟气主烟道和高温烟气主烟道来收集烧结烟气。低温烟气主烟道收集点火区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻点火区域60-70％的低温烧结烟气，剩余低温烟气区域的低温烟气进入高温烟气主烟道。其余区域的烧结烟气全部进入高温烟气主烟道，同时，这些烟气全部循环进入低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。如此循环中，既存在低温烟气区域产生的烧结烟气直接进入高温烟气主烟道的内循环，还存在高温烟气主烟道烟气全部引到低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域的外循环，增加了烟气的循环量，减少了外排烟气量。在此基础上，为了保证循环的稳定，避免循环烟气外溢，在低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接低温烟气主烟道和高温烟气主烟道，根据工艺需要及运行的稳定状况，及时切换为几个风箱内烟气的流向。
有益效果：
(1)极大减少了烧结烟气的排放量，外排烟气量减少到原来的30％左右。通过烧结烟气分质循环及风箱出烟气出口交换阀切换烟气流向，增加烟气循环量，减少了烟气外排量。
(2)无需新建烧结烟气脱硫脱硝设施，节省脱硫脱硝设备投入。利用烧结机头部的低温烟气区域的烧结烟气温度较低、湿度大的特性，向烟气中喷入氨水，与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸铵，实现烧结烟气在线脱硫。不需要新建脱硫设施，节省了脱硫设备投资；利用烧结机尾部的高温烟气区域的烧结矿层温度较高，同时烧结矿层孔隙率高，气孔直径大，气体阻力小的特性，将含有NOx的烟气循环烟气进入烧结矿层与烧结矿换热升温，同时在烧结矿层内富含的铁系多氧化物的催化作用下，烟气中的NOx与喷入的氨会发还原脱硝反应。不需要外来脱硝催化剂，不需要脱硝设备的投资，大大降低了脱硝的投资及运行成本。
(3)烟气循环运行稳定性高，烟气量平衡能力强。通过烟气循环罩边缘内侧安装温度监测器、烟气循环罩上开有气流平衡管和单向翻板阀，以及低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4排风箱的烟气出口、高温烟气区域和SO2浓度快速降低区域交界处的2-4排风箱的烟气出口通过交换阀切换烟气流向，监控并保证烟气循环的稳定运行。同时，将低温烟气区域产生的含SO2浓度高的烟气一部分收集进入高SO2烟气主烟道，与该主烟道收集的来自SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域的烧结烟气混合，同时补充氧气再循环进入低温烟气区域上方的高SO2烟气循环罩内，并在风机的抽吸作用下，再次进入烧结料层循环使用。通过补充氧气可以平衡循环烟气的含氧量；通过将低温烟气区域的一部分烟气进入到高SO2烟气主烟道，形成了部分内循环路径，有利于提高烟气循环的稳定及烟气量的平衡。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为实施例2的图例。
其中，1－烧结机台车轨道，1.1－尾部弯道，1.2－头部星轮，2－烧结机，2.1－台车，3－烧结混合料，3.1－烧结料层，3.2-烧结底料，4-1－高温循环烟气除尘器，4-2－低温烟气除尘器，4-3－高温外排烟气除尘器，4-4－高SO2烟气除尘器，5-1－高温循环烟气风机，5-2－低温循环烟气风机，5-3－高温外排烟气风机，5-4－高SO2烟气风机，6-1－高温循环烟气管道，6-2－低温烟气管道，6-3－高温外排烟气管道，6-4－高SO2烟气管道，7-1－高温烟气管道混合器，7-2－低温烟气管道混合器，7-3－高SO2烟气管道混合器，8.1－低温烟气循环罩，8.2－低温烟气平衡管，8.3－低温烟气单向阀，9.1－高温烟气循环罩，9.2－高温烟气平衡管，9.3－高温烟气单向阀，10.1－高SO2烟气循环罩，10.2－高SO2烟气平衡管，10.3－高SO2烟气单向阀，11－点火系统，12－下料溜槽，13－下料斗，14－布料机，15－风箱，16-1－低温烟气主烟道，16-2－高SO2烟气主烟道，16-3－高温烟气主烟道，17.1－氨水喷嘴，17.2－喷入的氨水水雾，18－外排烟气除尘器，19－余热锅炉，20－交换阀，21－烟囱，23-烧结矿冷却炉。
具体实施方式
结合附图，通过实施例对本发明方案作进一步解释说明。
实施例1
参见图1，包括烧结气流在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2，高SO2烟气风机5-4)的抽吸作用下穿过烧结混合料的3烧结料层3.1、烧结底料3.2、烧结机2、台车篦子2.1、台车2.1下方风箱15进入主烟道(包括低温烟气主烟道16-1，高SO2烟气主烟道16-2，高温烟气主烟道16-3)；沿烧结机2台车2.1行进方向将烧结机2依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域5个区域。烧结混合料3由下料斗13和布料机14，并通过下料溜槽12均布到烧结机2台车2.1上。在后方台车2.1的推动下，载有烧结料层3.1和烧结底料3.2的台车2.1行进到点火系统11下方，并点火烧结，同时在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2，高SO2烟气风机5-4)的抽吸作用下，烧结气流进入烧结料层3.1参与烧结。
通过减少烧结料层3.1的厚度5-10％，或降低烧结机2台车2.1的行进速度5-10％，增加高温烟气区域长度，使高温烟气区域长度与低温烟气区域的长度相当。
低温烟气区域产生的烧结烟气进入低温烟气主烟道16-1，SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域的烧结烟气进入高SO2烟气主烟道16-2，高温烟气区域产生的烧结烟气进入高温烟气主烟道16-3。
高温烟气主烟道16-3出来的烟气分为两部分，一部分在高温循环烟气风机5-1的抽吸作用下，进入高温循环烟气管道6-1，经高温循环烟气除尘器4-1除尘后补充氧气，并在高温烟气管道混合器7-1混合后进入高温烟气循环罩9.1内，再次进入SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域的烧结料层3.1参与烧结；另一部分在高温外排烟气风机5-3的抽吸作用下，进入高温外排烟气管道6-3，经高温外排烟气除尘器4-3除尘后，进入余热锅炉19回收余热，再经外排烟气除尘器18除尘后由烟囱21外排。
高SO2烟气主烟道16-2出来的烟气在高SO2烟气风机5-4的抽吸作用下，进入高SO2烟气管道6-4，经高SO2烟气除尘器4-4除尘后补充氧气，并在高SO2烟气管道混合器7-3混合后进入高SO2烟气循环罩10.1内，再次进入低温烟气区域的烧结料层3.1参与烧结，并进行SO2和NOx的富集，在低温循环烟气风机5-2的抽吸作用下进入风箱15，在风箱15内，烟气中的SO2与风箱15内喷入的氨水水雾17.2中的氨反应生成亚硫酸铵；脱硫后的烟气进入低温烟气管道6-2，经低温烟气除尘器4-2除尘后，在低温烟气管道6-2内再次喷入氨水或液氨，并在低温烟气管道混合器7-2混合后进入低温烟气循环罩8.1内，再次进入高温烟气区域的烧结料层3.1参与烧结。
当循环的低温烟气量富余时，测安装在低温烟气循环罩8.1边缘内侧温度监测器(图中未标出)显示温度高于室温，切换交换阀20，将低温烟气区域的烟气切换到高SO2烟气主烟道16-2，同时变频减速，减少低温循环烟气风机5-2的抽风量；同样，进入高温烟气循环罩9.1和高SO2烟气循环罩10.1烟气富余时，依此操作。
高温烟气区域风箱15侧壁上沿周向安装至少1层氨水喷嘴17.1，通过氨水喷嘴17.1向风箱15内喷入氨水水雾17.2，喷嘴15喷出口倾斜向上，使喷出的氨水水雾17.2直接喷射到台车2.1篦子及篦子间隙的铺底料3.2中，或喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱15内，所述喷出的氨水水雾17.2挥发成的氨气与烟气混合，并在烟尘颗粒物富含的铁系多氧化物催化作用下进一步发生脱硝反应，所述反应后的烟气经余热回收并除尘后外排。
该技术方案减少烧结烟气外排量70％。
实施例2
参见图2，包括烧结气流在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2)的抽吸作用下穿过烧结混合料3的烧结料层3.1、烧结底料3.2、烧结机2台车2.1篦子、台车2.1下方风箱15进入主烟道(包括低温烟气主烟道16-1，高温烟气主烟道16-3)；沿烧结机2台车2.1行进方向将烧结机2依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域5个区域。烧结混合料3由下料斗13和布料机14，并通过下料溜槽12均布到烧结机2台车2.1上。在后方台车2.1的推动下，载有烧结料层3.1和烧结底料3.2的台车2.1行进到点火系统11下方，并点火烧结，同时在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2)的抽吸作用下，烧结气流进入烧结料层3.1参与烧结。
低温烟气区域产生的烧结烟气进入低温烟气主烟道16-1；SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域产生的烧结烟气进入高温烟气主烟道16-3。
高温烟气主烟道16-3出来的烟气进入高温循环烟气管道6-1，经高温循环烟气除尘器4-1除尘后补充氧气，并在高温烟气管道混合器7-1混合后进入高温烟气循环罩9.1内，再次进入低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域的烧结料层3.1参与烧结。
低温烟气区域及SO2浓度快速升高区域的烟气经风箱15内氨气脱硫后进入低温烟气管道6-2，经低温烟气除尘器4-2除尘后，在低温烟气管道6-2内再次喷入氨水或液氨，并在低温烟气管道混合器7-2混合后作为热烧结矿冷却空气进入烧结矿冷却炉23内，与热烧结矿换热升温后，并在烧结矿富含的铁系多氧化物的催化作用下进行NOx的还原脱硝反应。
其余同实施方案1。
实施案例3
参见图1，包括烧结气流在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2，高SO2烟气风机5-4)的抽吸作用下穿过烧结混合料的3烧结料层3.1、烧结底料3.2、烧结机2、台车篦子2.1、台车2.1下方风箱15进入主烟道(包括低温烟气主烟道16-1，高SO2烟气主烟道16-2，高温烟气主烟道16-3)；沿烧结机2台车2.1行进方向将烧结机2依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域5个区域。烧结混合料3由下料斗13和布料机14，并通过下料溜槽12均布到烧结机2台车2.1上。在后方台车2.1的推动下，载有烧结料层3.1和烧结底料3.2的台车2.1行进到点火系统11下方，并点火烧结，同时在风机(包括高温循环烟气风机5-1，低温循环烟气风机5-2，高SO2烟气风机5-4)的抽吸作用下，烧结气流进入烧结料层3.1参与烧结。
台车2.1及烧结混合料3倾斜向上从机头运行到机尾，烧结气流及烧结火焰锋面垂直于台车2.1行进方向，倾斜向下穿过烧结料层3.1和烧结底料3.2。
台车2.1及台车2.1上的烧结混合料3倾斜向上从机头运行到机尾，倾斜度为5-15％。
其余同实施方案1。

Claims (18)

1.基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，包括烧结机及其台车、烧结气流以及助燃烧结后形成的烧结烟气、烧结混合料以及烧结后形成的烧结矿；所述烧结气流在风机的抽吸作用下进入烧结混合料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结混合料层、烧结机台车篦子、台车下方风箱进入主烟道，所述烧结混合料在烧结气流的助燃下高温烧结形成烧结矿，所述烧结矿随台车在烧结机机尾固定弯道处卸入烧结矿冷却炉内；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域5个区域，其特征在于，所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道、高SO2烟气主烟道和高温烟气主烟道进行收集，所述低温烟气主烟道收集点火区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻点火区域70-80％长度范围内的低温烧结烟气，所述高SO2烟气主烟道收集SO2浓度快速降低区域和SO2浓度快速升高区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻SO2浓度快速升高区域20-30％长度范围内的低温烧结烟气，所述高温烟气主烟道收集高温烟气区域的高温烧结烟气；所述低温烟气主烟道内的烧结烟气通过喷入过量的氨水脱硫后经低温烟气管道引到低温烟气循环罩内；所述低温烟气循环罩覆盖高温烟气区域；所述高SO2烟气主烟道内的烧结烟气与氧气混合后经高SO2烟气循环管道进入低温烟气区域烧结料层上方的高SO2烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结；所述高温烟气主烟道内的烧结烟气分成高温循环烟气和高温外排烟气两部分，所述高温循环烟气与氧气混合后经高温循环烟气管道进入SO2浓度快速降低区域和SO2浓度快速升高区域烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结，所述高温外排烟气经高温外排烟气管道、高温外排烟气除尘器进入余热锅炉回收余热后，深度除尘外排。
2.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，在所述低温烟气主烟道对应的风箱侧壁上沿周向安装至少1层氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入氨水，喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的氨水喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱内，所述喷出的氨水与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸铵。
3.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接低温烟气主烟道和高SO2烟气主烟道。
4.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高温烟气区域和SO2浓度快速降低区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接高SO2烟气主烟道和高温烟气主烟道。
5.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，在所述低温烟气管道侧壁上沿周向安装至少1层氨水或液氨喷嘴，喷嘴喷出氨水或液氨，所述氨水或液氨在烧结烟气中气化成氨气并与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入低温烟气循环罩内；在所述高SO2烟气循环管道侧壁上沿周向安装至少1层氧气喷嘴，喷嘴喷出氧气，所述氧气与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入高SO2烟气循环罩内；在所述高温循环烟气管道侧壁上沿周向安装至少1层氧气喷嘴，喷嘴喷出氧气，所述氧气与烧结烟气一同进入管道混合器混合后进入高温烟气循环罩内。
6.如权利要求1或5所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高SO2烟气循环罩覆盖低温烟气区域；所述高温烟气循环罩覆盖SO2浓度快速升高区域和SO2浓度快速降低区域。
7.如权利要求5所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高温烟气循环罩、高SO2烟气循环罩和所述低温烟气循环罩上均布若干根气流平衡管，所述气流平衡管上安装有单向翻板阀，空气通过所述平衡管由上向穿过翻板阀进入烧结料层。
8.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高温烟气区域风箱侧壁上沿周向安装至少1层液氨或氨水喷嘴，并通过喷嘴向烟气中喷入液氨或氨水，喷嘴喷出口倾斜向上，使喷出的液氨或氨水直接喷射到台车篦子及篦子间隙的铺底料中，或喷出方向与烟气流动方向的夹角大于90度，在风箱内，所述喷出的液氨或氨水挥发成的氨气与烟气混合，并在烟尘颗粒物富含的铁系多氧化物催化作用下进一步发生脱硝反应。
9.如权利要求5所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高温烟气循环罩、高SO2烟气循环罩和所述低温烟气循环罩边缘内侧安装若干个温度监测器，监测信号分别与高温循环烟气风机、高SO2烟气风机和低温循环烟气风机联锁。
10.如权利要求9所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述温度监测器监测到气流温度高于室温时，降低该循环罩相对应的风机抽风量，同时增加气流下游风机的抽风量。
11.如权利要求1所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，通过调整烧结料层厚度，或烧结机台车行进速度，增加所述高温烟气区域长度，所述增加后的高温烟气区域长度与所述低温烟气区域的长度相当，所述低温烟气区域占烧结机总长的40-43％，所述增加后的高温烟气区域占烧结机总长的42-45％。
12.如权利要求11所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，减少烧结料层厚度5-10％，或降低烧结机台车行进速度5-10％。
13.一种基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，包括烧结机及其台车、烧结气流以及助燃烧结后形成的烧结烟气、烧结混合料以及烧结后形成的烧结矿；所述烧结气流在风机的抽吸作用下进入烧结混合料层助燃烧结形成烧结烟气，并穿过烧结混合料层、烧结机台车篦子、台车下方风箱进入主烟道，所述烧结混合料在烧结气流的助燃下高温烧结形成烧结矿，所述烧结矿随台车在烧结机机尾固定弯道处卸入烧结矿冷却炉内；沿烧结机台车行进方向将烧结机依次分为点火区域、低温烟气区域、SO2浓度快速升高区域、SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域5个区域，其特征在于，所述烧结烟气分别通过低温烟气主烟道和高温烟气主烟道进行收集；所述低温烟气主烟道收集点火区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻点火区域60-70％长度范围内的低温烧结烟气，所述高温烟气主烟道收集高温烟气区域、SO2浓度快速降低区域、SO2浓度快速升高区域的烧结烟气，以及低温烟气区域紧邻SO2浓度快速升高区域30-40％长度范围内的低温烧结烟气；所述低温烟气主烟道内的烧结烟气通过风箱内喷入的过量氨水脱硫后由烧结矿冷却炉的冷却气体入口进入烧结矿冷却炉内；所述高温烟气主烟道内的烧结烟气与氧气混合后进入低温烟气区域和SO2浓度快速升高烧结料层上方的高温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，烟气再次进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。
14.如权利要求13所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域交界处的2-4组风箱烟气出口通过交换阀分别连接低温烟气主烟道和高温烟气主烟道。
15.如权利要求13所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述高温烟气循环罩覆盖整个低温烟气区域和SO2浓度快速升高区域。
16.如权利要求13所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述烧结矿冷却炉炉顶的热烧结矿入炉烟尘引入到SO2浓度快速降低区域和高温烟气区域的烧结料层上方的低温烟气循环罩内，在风机的抽吸作用下，进入烧结料层作为助燃空气参与烧结。
17.如权利要求1或13所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述台车及烧结混合料倾斜向上从机头运行到机尾，所述烧结气流及烧结火焰锋面垂直于台车行进方向，倾斜向下穿过烧结料层。
18.如权利要求1或13所述的基于烧结烟气分质循环偶合烟气污染物减排的烧结工艺，其特征在于，所述台车及台车上的烧结混合料倾斜向上从机头运行到机尾，倾斜度为5-15％。
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