一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置

IPC分类号 : F27B21/00I,F27D1/12I,F27D3/10I,F27D17/00I,F27D19/00I,F27D99/00I同样的发明创造已同日申请发明专利

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CN201821843721.9

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专利摘要

本实用新型涉及一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，属于钢铁工业技术领域。该基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，包括烧结机机身、混合料槽、点火炉、保温炉、风箱、混合烟气循环管道、混合烟气循环风机、混合烟气除尘装置、烧结矿冷却废气管道、循环烟气管道、烧结台车、大烟道、大烟道除尘脱硫装置、大烟道风机、烟囱和烧结炉。本装置和方法能采用生物质炭替代焦炭，可实现化石燃料消耗量的降低、烟气余热的利用、烟气中SO2的富集和烟气排放量的降低。

权利要求

1.一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，其特征在于：包括烧结机机身、混合料槽（1）、点火炉（2）、保温炉（3）、风箱（4）、混合烟气循环管道（5）、混合烟气循环风机（6）、混合烟气除尘装置（7）、烧结矿冷却废气管道（8）、循环烟气管道（9）、烧结台车（10）、大烟道（11）、大烟道除尘脱硫装置（12）、大烟道风机（13）、烟囱（14）和烧结炉，烧结机机身一端顶部通过布料机连接混合料槽（1）烧结料出口，烧结机机身位于混合料槽（1）一端起依次设有点火炉（2）、保温炉（3）和烧结炉，烧结机机身底部设有烧结台车（10），烧结机机身以位于混合料槽（1）这端为端点起的烧结机机身长3/4以内均设有风箱（4），风箱（4）依次与大烟道（11）、大烟道除尘脱硫装置（12）、大烟道风机（13）和烟囱（14）连接，烧结机机身剩余部分通过烧结机机身底部的循环烟气管道（9）与混合烟气除尘装置（7）连接，混合烟气除尘装置（7）入口还与烧结矿冷却废气管道（8）连接，混合烟气除尘装置（7）出口通过混合烟气循环管道（5）和混合烟气循环风机（6）与烧结炉顶部相通。

2.根据权利要求1所述的基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，其特征在于：所述点火炉（2）包括点火炉用煤气管（2-1）、点火炉用空气管（2-2）、点火炉用煤气流量控制阀（2-3）、点火炉用空气流量控制阀（2-4）、伸缩管（2-5）、点火炉烧嘴（2-6）、水冷隔热板（2-7）、点火炉检修入口（2-8）和点火炉窥视口（2-9），点火炉（2）外部设有水冷隔热板（2-7），点火炉（2）顶部均匀插入若干点火炉烧嘴（2-6），点火炉烧嘴（2-6）上分别与点火炉用煤气管（2-1）、点火炉用空气管（2-2）相通，点火炉用煤气管（2-1）、点火炉用空气管（2-2）上分别设有点火炉用煤气流量控制阀（2-3）、点火炉用空气流量控制阀（2-4），点火炉用空气管（2-2）由伸缩管（2-5）构成，点火炉（2）炉身上分别设有点火炉检修入口（2-8）和点火炉窥视口（2-9）。

3.根据权利要求1所述的基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，其特征在于：所述保温炉（3）包括保温炉用煤气管（3-1）、保温炉用煤气流量控制阀（3-2）、保温炉用空气管（3-3）、保温炉用空气流量控制阀（3-4）、保温炉烧嘴（3-5）、保温炉检修入口（3-6）和保温炉窥视口（3-7），保温炉（3）与点火炉（2）相邻处设有点火保温炉隔墙（15），点火保温炉隔墙（15）内部设有隔墙冷却水管（16），保温炉（3）顶部插入若干均匀分布的保温炉烧嘴（3-5），保温炉烧嘴（3-5）分别与保温炉用煤气管（3-1）和保温炉用空气管（3-3）连接，保温炉用煤气管（3-1）和保温炉用空气管（3-3）上分别设有保温炉用煤气流量控制阀（3-2）和保温炉用空气流量控制阀（3-4），保温炉（3）炉身上分别设有保温炉检修入口（3-6）和保温炉窥视口（3-7）。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，属于钢铁工业技术领域。

背景技术

我国的钢铁产业近年来发展迅速，产量占世界总产量的比例较大，但钢铁生产过程中的能耗量和排放水平均比世界平均水平高出19%以上。其中，铁矿烧结工序在我国的钢铁企业生产过程中能耗量居第二、排放量居第一，节能减排的潜力巨大。此外，随着全球化石能源的枯竭，使用可再生能源替代化石能源的呼声日益高涨，进一步加强可再生能源的开发和使用已成为了缓解当前世界能源危机的重要途径，逐步受到各国的高度重视。我国拥有丰富的生物质资源，生物质炭作为可再生能源，在铁矿烧结时采用生物质炭部分替代焦炭或无烟煤具有节省烧结成本、降低碳排放和抑制全球变暖的优点。

申请号为2014106743686的发明专利，名称为“铁矿石低炭烧结方法”。该发明专利将烧结烟气直接由各风箱统一集中到大烟道，经除尘脱硫处理后再排放，其大流量、低SO₂浓度的烧结烟气脱硫效率低、系统负荷大。

申请号为201510305331.0的发明专利，名称为“一种烟气循环式预还原烧结工艺和装置”。该发明专利中所使用的燃料仍为一次能源-焦炭，整个烧结料层中的燃料均匀布置，由于烧结料层的蓄热特点，造成了上部料层欠烧、下部料层过烧和返矿率过大的不利影响，降低了烧结矿的产、质量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型提供一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置。本装置和方法能采用生物质炭替代焦炭，可实现化石燃料消耗量的降低、烟气余热的利用、烟气中SO₂的富集和烟气排放量的降低。本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，包括烧结机机身、混合料槽1、点火炉2、保温炉3、风箱4、混合烟气循环管道5、混合烟气循环风机6、混合烟气除尘装置7、烧结矿冷却废气管道8、循环烟气管道9、烧结台车10、大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13、烟囱14和烧结炉，烧结机机身一端顶部通过布料机连接混合料槽1烧结料出口，烧结机机身位于混合料槽1一端起依次设有点火炉2、保温炉3和烧结炉，烧结机机身底部设有烧结台车10，烧结机机身以位于混合料槽1这端为端点起的烧结机机身长3/4以内均设有风箱4，风箱4依次与大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13和烟囱14连接，烧结机机身剩余部分通过烧结机机身底部的循环烟气管道9与混合烟气除尘装置7连接，混合烟气除尘装置7入口还与烧结矿冷却废气管道8连接，混合烟气除尘装置7出口通过混合烟气循环管道5和混合烟气循环风机6与烧结炉顶部相通。

所述点火炉2包括点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2、点火炉用煤气流量控制阀2-3、点火炉用空气流量控制阀2-4、伸缩管2-5、点火炉烧嘴2-6、水冷隔热板2-7、点火炉检修入口2-8和点火炉窥视口2-9，点火炉2外部设有水冷隔热板2-7，点火炉2顶部均匀插入若干点火炉烧嘴2-6，点火炉烧嘴2-6上分别与点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2相通，点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2上分别设有点火炉用煤气流量控制阀2-3、点火炉用空气流量控制阀2-4，点火炉用空气管2-2由伸缩管2-5构成，点火炉2炉身上分别设有点火炉检修入口2-8和点火炉窥视口2-9。

所述保温炉3包括保温炉用煤气管3-1、保温炉用煤气流量控制阀3-2、保温炉用空气管3-3、保温炉用空气流量控制阀3-4、保温炉烧嘴3-5、保温炉检修入口3-6和保温炉窥视口3-7，保温炉3与点火炉2相邻处设有点火保温炉隔墙15，点火保温炉隔墙15内部设有隔墙冷却水管16，保温炉3顶部插入若干均匀分布的保温炉烧嘴3-5，保温炉烧嘴3-5分别与保温炉用煤气管3-1和保温炉用空气管3-3连接，保温炉用煤气管3-1和保温炉用空气管3-3上分别设有保温炉用煤气流量控制阀3-2和保温炉用空气流量控制阀3-4，保温炉3炉身上分别设有保温炉检修入口3-6和保温炉窥视口3-7。

一种基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结方法，其步骤包括：

混合料槽1中制备得到的烧结料层顶部为基准至深度小于30%处烧结料中配置焦炭，剩余深度至95%烧结料中配置焦炭与生物质炭混合炭；设有循环烟气管道9的烧结机机身中控制温度高于473K且SO₂含量低于350ppm的烧结烟气通过循环烟气管道9抽出，与烧结矿冷却废气管道8中烧结矿冷却过程产生的高温气体混合后得到混合气体用于循环烧结通入到烧结炉中温度低于345K的烧结炉顶部。

所述焦炭与生物质炭混合炭总加入量为剩余深度至95%烧结料质量的4%，其中生物质炭占混合炭质量的10~30%，焦炭占混合炭质量70~90%。

所述生物质炭为壳类、秸秆或木质制作而成的炭。

所述烧结矿冷却过程产生的高温气体包括以下体积分数的气体：CO-0%、CO₂-0%、SO₂-0ppm、O₂-20.9%、H₂O-0%；混合气体中包括以下体积分数的气体：CO₂≤5%、SO₂≤400ppm、O₂≥18%、H₂O≤2%、CO≤2%。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型装置和方法能够提高料层上部区域的最高温度及最高温度在料层深度方向上的稳定性，使料层温度分布更为合理；而且可以降低铁矿烧结过程中的上部欠烧、下部过烧和返矿率过高的不利影响，有利于烧结矿产、质量的提高。

2、本实用新型装置和方法由于将烧结机后段具有高温低硫特点的烧结烟气抽出，并与冷却废气混合之后用于循环烧结，可以实现烟气中SO₂的富集，提高烟气脱硫效率，降低对烟气处理设备的要求和减少对环境的污染。

3、本实用新型装置和方法由于利用生物质炭部分替代焦炭，可以降低化石燃料的消耗及铁矿烧结生产成本。

附图说明

图1是本实用新型装置结构示意图；

图2是本实用新型点火炉和保温炉结构示意图；

图3是本实用新型实施例1燃料分层布置示意图。

图中：1-混合料槽，2-点火炉，3-保温炉，4-风箱，5-混合烟气循环管道，6-混合烟气循环风机，7-混合烟气除尘装置，8-烧结矿冷却废气管道，9-循环烟气管道，10-烧结台车，11-大烟道，12-大烟道除尘脱硫装置，13-大烟道风机，14-烟囱，15-点火保温炉隔墙，16-隔墙冷却水管，2-1-点火炉用煤气管，2-2-点火炉用空气管，2-3-点火炉用煤气流量控制阀，2-4-点火炉用空气流量控制阀，2-5-伸缩管，2-6-点火炉烧嘴，2-7-水冷隔热板，2-8-点火炉检修入口，2-9-点火炉窥视口，3-1-保温炉用煤气管，3-2-保温炉用煤气流量控制阀，3-3-保温炉用空气管，3-4-保温炉用空气流量控制阀，3-5-保温炉烧嘴，3-6-保温炉检修入口，3-7-保温炉窥视口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。

实施例1

该基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结装置，包括烧结机机身、混合料槽1、点火炉2、保温炉3、风箱4、混合烟气循环管道5、混合烟气循环风机6、混合烟气除尘装置7、烧结矿冷却废气管道8、循环烟气管道9、烧结台车10、大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13、烟囱14和烧结炉，烧结机机身一端顶部通过布料机连接混合料槽1烧结料出口，烧结机机身位于混合料槽1一端起依次设有点火炉2、保温炉3和烧结炉，烧结机机身底部设有烧结台车10，烧结机机身以位于混合料槽1这端为端点起的烧结机机身长3/4以内均设有风箱4，风箱4依次与大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13和烟囱14连接，烧结机机身剩余部分通过烧结机机身底部的循环烟气管道9与混合烟气除尘装置7连接，混合烟气除尘装置7入口还与烧结矿冷却废气管道8连接，混合烟气除尘装置7出口通过混合烟气循环管道5和混合烟气循环风机6与烧结炉顶部相通。

其中点火炉2包括点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2、点火炉用煤气流量控制阀2-3、点火炉用空气流量控制阀2-4、伸缩管2-5、点火炉烧嘴2-6、水冷隔热板2-7、点火炉检修入口2-8和点火炉窥视口2-9，点火炉2外部设有水冷隔热板2-7，点火炉2顶部均匀插入若干点火炉烧嘴2-6，点火炉烧嘴2-6上分别与点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2相通，点火炉用煤气管2-1、点火炉用空气管2-2上分别设有点火炉用煤气流量控制阀2-3、点火炉用空气流量控制阀2-4，点火炉用空气管2-2由伸缩管2-5构成，点火炉2炉身上分别设有点火炉检修入口2-8和点火炉窥视口2-9。

其中保温炉3包括保温炉用煤气管3-1、保温炉用煤气流量控制阀3-2、保温炉用空气管3-3、保温炉用空气流量控制阀3-4、保温炉烧嘴3-5、保温炉检修入口3-6和保温炉窥视口3-7，保温炉3与点火炉2相邻处设有点火保温炉隔墙15，点火保温炉隔墙15内部设有隔墙冷却水管16，保温炉3顶部插入若干均匀分布的保温炉烧嘴3-5，保温炉烧嘴3-5分别与保温炉用煤气管3-1和保温炉用空气管3-3连接，保温炉用煤气管3-1和保温炉用空气管3-3上分别设有保温炉用煤气流量控制阀3-2和保温炉用空气流量控制阀3-4，保温炉3炉身上分别设有保温炉检修入口3-6和保温炉窥视口3-7。

该基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结方法，其具体步骤如下：

步骤1、混合料槽1中制备得到长×宽×高（深）为0.4×0.4×0.63m³的烧结料，烧结料层顶部为基准的从深度0%至深度28%处烧结料中配置焦炭（焦炭为从深度0%至深度28%处烧结料质量的4%），深度为28%~95%烧结料中配置焦炭与生物质炭混合炭，其中焦炭与生物质炭混合炭总加入量为剩余深度至95%烧结料质量的4%，生物质炭占混合炭质量的20%，焦炭占混合炭质量80%，生物质炭为木质制作而成的炭，剩余的深度95%至100%为铁矿铺底料层；

步骤2、将混合料槽1中的烧结料由布料机添加到烧结机机身中的烧结机台车上，经过点火炉2点火、保温炉3保温后在烧结炉中烧结，在烧结机机身长3/4以内的烧结炉在烧结过程中产生的烟气经过风箱4、大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13从烟囱14中排出；控制设有循环烟气管道9的烧结机机身中控制温度高于473K且SO₂含量低于350ppm的烧结烟气通过循环烟气管道9抽出，在混合烟气除尘装置7中与烧结矿冷却废气管道8中烧结矿冷却过程产生的高温气体（烧结矿冷却过程产生的高温气体包括以下体积分数的气体：CO-0%、CO₂-0%、SO₂-0ppm、O₂-20.9%、H₂O-0%）混合后得到混合气体（混合气体中包括以下体积分数的气体：CO₂≤5%、SO₂≤400ppm、O₂≥18%、H₂O≤2%、CO≤2%，温度为1129K），通过混合烟气循环管道5和混合烟气循环风机6用于循环烧结通入到烧结炉中温度低于345K的烧结炉顶部。

经本实施例铁矿烧结方法上部欠烧为5.3%、下部过烧4.5%和返矿率10.3%，与现有技术相比，有明显的降低，有利于烧结矿产、质量的提高。

实施例2

该基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结方法，其具体步骤如下：

步骤1、混合料槽1中制备得到长×宽×高（深）为0.4×0.4×0.63m³的烧结料，烧结料层顶部为基准的从深度0%至深度27%处烧结料中配置焦炭（焦炭为从深度0%至深度27%处烧结料质量的4%），深度为27%~95%烧结料中配置焦炭与生物质炭混合炭，其中焦炭与生物质炭混合炭总加入量为剩余深度至95%烧结料质量的4%，生物质炭占混合炭质量的10%，焦炭占混合炭质量90%，生物质炭为秸秆制作而成的炭，剩余的深度95%至100%为铁矿铺底料层；

步骤2、将混合料槽1中的烧结料由布料机添加到烧结机机身中的烧结机台车上，经过点火炉2点火、保温炉3保温后在烧结炉中烧结，在烧结机机身长3/4以内的烧结炉在烧结过程中产生的烟气经过风箱4、大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13从烟囱14中排出；控制设有循环烟气管道9的烧结机机身中控制温度高于473K且SO₂含量低于350ppm的烧结烟气通过循环烟气管道9抽出，在混合烟气除尘装置7中与烧结矿冷却废气管道8中烧结矿冷却过程产生的高温气体（烧结矿冷却过程产生的高温气体包括以下体积分数的气体：CO-0%、CO₂-0%、SO₂-0ppm、O₂-20.9%、H₂O-0%，温度为1129K）混合后得到混合气体（混合气体中包括以下体积分数的气体：CO₂≤5%、SO₂≤400ppm、O₂≥18%、H₂O≤2%、CO≤2%），通过混合烟气循环管道5和混合烟气循环风机6用于循环烧结通入到烧结炉中温度低于345K的烧结炉顶部。

经本实施例铁矿烧结方法上部欠烧为5.6%、下部过烧4.6%和返矿率10.9%，与现有技术相比，有明显的降低，有利于烧结矿产、质量的提高。

实施例3

该基于燃料分层和烟气循环的生物质炭替代焦炭的铁矿烧结方法，其具体步骤如下：

步骤1、混合料槽1中制备得到长×宽×高（深）为0.4×0.4×0.63m³的烧结料，烧结料层顶部为基准的从深度0%至深度29%处烧结料中配置焦炭（焦炭为从深度0%至深度29%处烧结料质量的4%），深度为29%~95%烧结料中配置焦炭与生物质炭混合炭，其中焦炭与生物质炭混合炭总加入量为剩余深度至95%烧结料质量的4%，生物质炭占混合炭质量的30%，焦炭占混合炭质量70%，生物质炭为壳类制作而成的炭，剩余的深度95%至100%为铁矿铺底料层；

步骤2、将混合料槽1中的烧结料由布料机添加到烧结机机身中的烧结机台车上，经过点火炉2点火、保温炉3保温后在烧结炉中烧结，在烧结机机身长3/4以内的烧结炉在烧结过程中产生的烟气经过风箱4、大烟道11、大烟道除尘脱硫装置12、大烟道风机13从烟囱14中排出；控制设有循环烟气管道9的烧结机机身中控制温度高于473K且SO₂含量低于350ppm的烧结烟气通过循环烟气管道9抽出，在混合烟气除尘装置7中与烧结矿冷却废气管道8中烧结矿冷却过程产生的高温气体（烧结矿冷却过程产生的高温气体包括以下体积分数的气体：CO-0%、CO₂-0%、SO₂-0ppm、O₂-20.9%、H₂O-0%，温度为1129K）混合后得到混合气体（混合气体中包括以下体积分数的气体：CO₂≤5%、SO₂≤400ppm、O₂≥18%、H₂O≤2%、CO≤2%），通过混合烟气循环管道5和混合烟气循环风机6用于循环烧结通入到烧结炉中温度低于345K的烧结炉顶部。

经本实施例铁矿烧结方法上部欠烧为5.2%、下部过烧4.3%和返矿率9.8%，与现有技术相比，有明显的降低，有利于烧结矿产、质量的提高。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

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