一種燒結(jié)煙氣處理和利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種燒結(jié)煙氣處理和利用的方法，對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝和脫二噁英，并利用煙氣中一氧化碳、二氧化碳、氧氣和潛熱。
【背景技術(shù)】
[0002]燒結(jié)煙氣中二氧化硫、氮氧化物及二噁英含量較高，對(duì)大氣污染嚴(yán)重；但燒結(jié)煙氣中也含有一氧化碳、氧氣和潛熱資源。因此燒結(jié)煙氣需要脫硫、脫硝、和脫二噁英處理，并對(duì)其潛熱資源及其中的一氧化碳和二氧化碳進(jìn)行回收利用。
[0003]燒結(jié)煙氣的處理分為濕法、干法和半干法。但無論哪種方法，均須建設(shè)專有設(shè)備對(duì)煙氣進(jìn)行處理；且煙氣處理運(yùn)行過程中還需使用大量的脫硫劑、脫硝劑等，運(yùn)行成本高；一些方法處理后的脫硫產(chǎn)物和脫硝產(chǎn)物還難以利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明公開一種燒結(jié)煙氣處理和利用的方法，采用高爐煉鐵過程對(duì)煙氣進(jìn)行處理和利用。
[0005]鑒于上述諸多困難，本發(fā)明成功研發(fā)利用高爐煉鐵過程對(duì)煙氣進(jìn)行處理和利用的技術(shù)，利用燒結(jié)煙氣代替空氣進(jìn)行高爐煉鐵，在煉鐵過程中對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝、脫二噁英處理，并利用煙氣潛熱、煙氣中一氧化碳、二氧化碳和氧氣等資源。處理后，煙氣被高爐煤氣、高爐爐渣與鐵水吸收，與原高爐煉鐵生產(chǎn)產(chǎn)品相同，不形成新的難處理物質(zhì)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種燒結(jié)煙氣處理和利用方法，該方法采用高爐煉鐵過程對(duì)煙氣進(jìn)行處理和利用，通過熱風(fēng)爐對(duì)除塵后的燒結(jié)煙氣進(jìn)行加熱，將煙氣加熱到1000C -1400°c ;通過高爐風(fēng)口，將加熱后的煙氣，吹入高爐，代替空氣進(jìn)行煉鐵生產(chǎn)；通過高爐中的高溫和強(qiáng)還原條件對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝、脫二噁英及呋喃處理；煙氣的顯熱、煙氣中的氧、二氧化碳和一氧化碳在煉鐵生產(chǎn)中得到利用。
[0007]上述燒結(jié)煙氣處理和利用方法，該方法的具體步驟如下:
[0008]步驟1:首先對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行除塵處理，將煙氣中附著有堿性氧化物的固態(tài)顆粒物除去，使燒結(jié)煙氣中附著有堿性氧化物固體粉塵含量小于200mg/m3，燒結(jié)煙氣除塵后的煙氣，通過主抽風(fēng)機(jī)將除塵后的燒結(jié)煙氣導(dǎo)入熱風(fēng)爐，對(duì)除塵后的燒結(jié)煙氣進(jìn)行預(yù)加熱，加熱至燒結(jié)煙氣溫度達(dá)到1000 °C -1400 °C ；
[0009]步驟2:將經(jīng)過步驟I預(yù)熱后的燒結(jié)煙氣通過高爐送風(fēng)系統(tǒng)送入高爐中，在高爐中，燒結(jié)煙氣和高爐中的爐料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且燒結(jié)煙氣中的氧、二氧化碳和一氧化碳在高爐煉鐵生產(chǎn)中得到利用；同時(shí)燒結(jié)煙氣中二氧化硫、氮氧化物、二噁英及呋喃得到處理，形成的氣體產(chǎn)物，即高爐煤氣，所述高爐煤氣中二氧化硫含量小于100mg/m3，氮氧化物含量小于300mg/m3，二噁英含量小于0.5ng_TEQ/m3;其中，燒結(jié)煙氣送入比例占高爐鼓風(fēng)量的30-100%，空氣、或富氧、或氧氣送入比例占高爐鼓風(fēng)量的0-70%。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟2中:在高爐中，所述燒結(jié)煙氣中二氧化硫被鐵水中碳還原進(jìn)入鐵水，隨后通過渣鋼反應(yīng)，大部分進(jìn)入爐渣；還有部分被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原，并被高爐中不斷下降的CaO、Fe和鐵的氧化物吸收，進(jìn)入鐵水和爐渣。
[0011]進(jìn)一步，所述步驟2中:在高爐中，所述燒結(jié)煙氣中的氮氧化物被鐵水中碳還原進(jìn)入鐵水；還有部分被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原，轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，最后進(jìn)入高爐煤氣。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟2中:所述燒結(jié)煙氣中的二噁英和呋喃在高爐高溫(1000-2200°C )環(huán)境下，通過和高爐中鐵液、爐渣及爐料的反應(yīng)，全部被分解和吸收，并且對(duì)鐵水質(zhì)量沒有影響。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟2中:所述燒結(jié)煙氣中的CO作為還原劑，還原高爐中鐵礦石，未反應(yīng)的CO則形成高爐煤氣，被回收利用。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟2中:所述燒結(jié)煙氣中的二氧化碳和氧氣，作為氧化劑，與高爐中焦炭和固態(tài)碳反應(yīng)，形成CO，成為高爐中還原氣體。以此方法，燒結(jié)煙氣中二氧化碳被捕捉和利用，避免了燒結(jié)煙氣中二氧化碳的排放。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用高爐燒結(jié)煙氣代替空氣煉鐵，燒結(jié)煙氣中潛熱得到利用，并且煙氣中的氧、二氧化碳和一氧化碳在煉鐵生產(chǎn)中得到利用；同時(shí)煙氣中二氧化硫、氮氧化物、脫二噁英及呋喃得到處理。形成的氣體產(chǎn)物，即高爐煤氣中二氧化硫含量小于100mg/m3，氮氧化物含量小于300mg/m3，二卩惡英含量小于0.5ng-TEQ/m3;生成的鐵水硫和氮含量增加很少，對(duì)后續(xù)煉鋼生產(chǎn)沒有明顯影響。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明燒結(jié)煙氣處理和利用的工藝流程示意圖。
[0017]圖中:1-燒結(jié)機(jī)2-除塵設(shè)備3-主抽風(fēng)機(jī)4-空氣 5-富氧或氧氣6_熱風(fēng)爐7鼓風(fēng)機(jī)8-高爐9-煤氣柜。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合工藝流程示意圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)保護(hù)范圍的限制。
[0019]如圖1所示為本發(fā)明一種燒結(jié)煙氣處理和利用的方法的工藝流程示意圖，首先對(duì)煙氣進(jìn)行除塵處理。燒結(jié)機(jī)一般均配置有除塵處理，如布袋除塵或電除塵等，可通過這些除塵設(shè)備，對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行除塵處理，將其中固態(tài)顆粒物除去，以防止煙氣灰塵對(duì)后續(xù)加熱設(shè)備的不利影響，如灰塵較多會(huì)堵塞管道，灰塵在后續(xù)加熱設(shè)備中沉積也會(huì)影響加熱效果，并縮短加熱設(shè)備壽命，灰塵中堿金屬元素鉀、鈉還會(huì)對(duì)高爐煉鐵生產(chǎn)產(chǎn)生顯著影響。除塵后，煙氣中固體粉塵含量應(yīng)控制小于200mg/m3，如能進(jìn)一步控制到50mg/m3則效果更好。也可采用濕法除塵，但濕法除塵會(huì)損失煙氣潛熱，不利于煙氣潛熱的綜合利用；另外，采用濕法除塵后還需對(duì)煙氣進(jìn)行除濕處理，因此不推薦采用濕法除塵。
[0020]除塵后的氣體，通過主抽風(fēng)機(jī)后采用管道將除塵后的燒結(jié)煙氣導(dǎo)入熱風(fēng)爐，導(dǎo)入流量根據(jù)熱風(fēng)爐處理能力及高爐的需求量而定。一般導(dǎo)入量略小于或等于熱風(fēng)爐處理容量。煙氣導(dǎo)入量小于熱風(fēng)爐處理能力時(shí)，由空氣、或富氧、或氧氣補(bǔ)充。
[0021]燒結(jié)煙氣直接送入高爐，溫度較低，不利于高爐的順利運(yùn)行。為了保障高爐生產(chǎn)正常進(jìn)行，采用煉鐵廠現(xiàn)有熱風(fēng)爐對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行加熱，加熱溫度需達(dá)到KKKTC以上，達(dá)到1000C -1400°c O
[0022]燒結(jié)煙氣溫度較高，較空氣高150°C左右；燒結(jié)煙氣代替部分空氣加熱后煉鐵，可充分利用該部分能源。
[0023]通過加熱爐加熱后，高溫?zé)Y(jié)煙氣通過高爐送風(fēng)系統(tǒng)，將加熱后的燒結(jié)煙氣通過高爐風(fēng)口送入高爐。煙氣使用比例小于100%時(shí)，其余份額由空氣、或富氧、或氧氣補(bǔ)充。
[0024]在高爐中，燒結(jié)煙氣和高爐爐料通過逆流相對(duì)運(yùn)動(dòng)，與爐料充分反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行硫化物的還原與吸收、氮氧化物的還原與吸收、二噁英和呋喃的分解與吸收、二氧化碳的還原與利用、一氧化碳的利用等反應(yīng)。具體反應(yīng)如下:
[0025]燒結(jié)煙氣中二氧化硫被鐵水中碳還原進(jìn)入鐵水，隨后通過渣鋼反應(yīng)，大部分進(jìn)入爐渣；還有部分被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原，并被高爐中不斷下降的CaO、Fe和鐵的氧化物吸收，進(jìn)入鐵水和爐渣。
[0026]二氧化硫被鐵水中碳還原并吸收的反應(yīng)式為:
[0027]S02+2 [C] = [S]+2CO
[0028][S] + (CaO) = CaS+[O]
[0029]二氧化硫被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原，并被鐵水和爐渣吸收的反應(yīng)為:
[0030]S02+2C = S+2CO
[0031]S02+2C0 = S+2C02
[0032]S = [S]
[0033]2S+2CaO = 2CaS+02
[0034][S] + (CaO) = (CaS)+ [0]
[0035]在高爐中，燒結(jié)煙氣中氮氧化物被鐵水中碳還原進(jìn)入鐵水；還有部分被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原，轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，最后進(jìn)入高爐煤氣。
[0036]氮氧化物被鐵水中碳還原并吸收的反應(yīng)式為:
[0037]N02+2 [C] = [N] +2CO
[0038]NO+[C] = [N] +CO
[0039]氮氧化物被高爐中固態(tài)碳和一氧化碳還原生產(chǎn)氮?dú)獾姆磻?yīng)為:
[0040]2N02+4C = N2+4CO
[0041]2NO+2C = N2+2CO
[0042]2N02+4C0 = N2+4C02
[0043]2NO+2CO = N2+2C02
[0044]煙氣中二噁英和呋喃在高爐高溫環(huán)境下，通過和高爐中鐵液、爐渣及爐料的反應(yīng)，全部被分解和吸收，并且對(duì)鐵水和煤氣質(zhì)量沒有影響。
[0045]煙氣中CO可作為還原劑，還原高爐中鐵礦石。未反應(yīng)的CO則形成高爐煤氣，被回收利用。
[0046]煙氣中二氧化碳和氧氣，作為氧化劑，與高爐中焦炭和固態(tài)碳反應(yīng)，形成CO，成為高爐中還原氣體。以此方法，燒結(jié)煙氣中二氧化碳被捕捉和利用，避免了燒結(jié)煙氣中二氧化碳的排放。
[0047]通過高爐處理后燒結(jié)煙氣中硫化物被還原，絕大部分進(jìn)入鐵水、爐渣，及微量硫進(jìn)入高爐煤氣，但基本對(duì)煤氣組成沒有明顯影響，不影響高爐煤氣的使用；煙氣中氮氧化物被還原，部分進(jìn)入鐵水，部分進(jìn)入煤氣，但不影響鐵水煉鋼及煤氣的使用；煙氣中二噁英和呋喃被分解去除；煙氣中CO被用作還原劑，或被吸收進(jìn)入煤氣；煙氣中氧氣和二氧化碳被用作氧化劑，二氧化碳被捕捉利用；煙氣代替空氣煉鐵，顯熱得到利用。
[0048]燒結(jié)煙氣中硫化物在高爐中被還原和吸收，相當(dāng)于高爐爐料中的硫負(fù)荷增加。高爐中脫硫熱力學(xué)條件較佳，爐料中硫有80-90%被脫除進(jìn)入高爐渣。燒結(jié)煙氣帶入的硫，一方面可通過適當(dāng)添加石灰，提高高爐爐渣的脫硫能力解