鐵礦燒結煙氣中二氧化碳的富集回收方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐵礦燒結煙氣治理的方法,具體涉及一種鐵礦燒結煙氣中二氧化碳的富集回收方法。
【背景技術】
[0002]燒結為高爐煉鐵提供75%以上的含鐵爐料,是鋼鐵企業的重要原料加工工序,也是典型的高能耗、高污染環節,其工序能耗為鋼鐵企業總能耗的9%-12%,僅次于煉鐵工序而居第二位。煤基固體燃耗占燒結總能耗的80%,化石燃料燃燒是COx、SOx、NOx等多種污染物產生的主要來源,是引起溫室效應、酸雨和臭氧層破壞三大環境問題的主要原因。當前,燒結煙氣污染物理技術已經商業化,NO x治理處于示范或試運行階段,但CO x的治理技術尚處于開發的起步階段。因此,開發0^的高效控制技術,是燒結清潔生產的重點課題。
[0003]當前燒結煙氣0)2減排主要是通過提高能量利用效率以降低化石燃料消耗,從而減少燒結過程中CO2的產生。但固體燃耗的降低是有限度的,要從根本上控制CO2的排放量,就必須對燒結煙氣中的CO2進行回收和利用。目前回收0)2主要是通過分離、捕集的方法,分為吸收吸附法、膜分離法和低溫分離技術等,但由于燒結煙氣中CO2濃度低(一般僅6°/『10%)且煙氣量大,使得回收難度大、工藝流程復雜、處理成本高、能耗大。因此,控制燒結煙氣CO2排放的關鍵是對其進行富集使得易于回收。
[0004]對于低濃度煙氣的CO2富集技術,其研宄主要集中在煤燃燒領域,主要方法有燃燒前捕集和化學鏈燃燒技術等。由于鐵礦燒結的固體燃料分布在燒結料層中,燃燒前捕集和化學鏈燃燒由于化學能轉換難以在燒結料層中實現,這兩種富集CO2的技術都不能直接應用。在燒結領域,沒有專門針對富集煙氣中CO2的研宄報道,只有煙氣循環燒結技術附帶有富集0)2的作用。但由于煙氣循環的比例大多在35%左右,使得CO 2富集程度有限,濃度一般只能從6%~10%提高到10%~20%,達不到0)2高效分離、捕集的濃度要求。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是克服現有技術存在的不足,提供一種分離效率高、成本較低、能基本實現燒結煙氣零排放、且不會影響燒結礦的產量和質量指標的鐵礦燒結煙氣中二氧化碳的富集回收方法。
[0006]為解決上述技術問題,本發明采用以下技術方案:
一種鐵礦燒結煙氣中二氧化碳的富集回收方法,將燒結機中的燒結煙氣沿燒結機長度方向依次分為頭部煙氣、中部煙氣和尾部煙氣,頭部煙氣占煙氣總體積的50%~55%,中部煙氣占煙氣總體積的20%~30%,尾部煙氣占煙氣總體積的20%~25% ;將燒結機中的頭部煙氣經脫水預處理后與尾部煙氣混合作為循環煙氣、并向循環煙氣中加入一定量的02調節含氧量至滿足燒結要求后送至燒結機的煙罩中進行鐵礦燒結,將燒結機中的中部煙氣導出進行CO2的分離和回收處理。
[0007]上述的方法,優選的,控制所述循環煙氣的溫度為110~130°C、水蒸氣的體積濃度為4%~8%,所述O2的加入量是控制循環煙氣中O 2的體積濃度為24%~30%。
[0008]上述的方法,優選的,所述頭部煙氣采用冷凝方式進行脫水預處理,所述循環煙氣的溫度通過調節頭部煙氣冷凝后的溫度進行控制,所述循環煙氣中水蒸氣的體積濃度通過調節頭部煙氣冷凝后水蒸氣的體積濃度進行控制。
[0009]上述的方法,優選的,所述中部煙氣進行0)2的分離和回收處理是指,先將中部煙氣進行除塵、脫硫,然后冷凝脫水至CO2的體積濃度為85°/『90%,再通過壓縮液化獲得質量百分數大于97%的液態CO2。
[0010]上述的方法,優選的,所述中部煙氣是通過燒結機中部風箱下的中部循環煙道導出,再依次經除塵器、抽風機、脫硫系統、冷凝裝置和壓縮液化裝置完成0)2的分離和回收處理的。
[0011]上述的方法,優選的,所述CO2的分離和回收處理中,將液化分離后的剩余煙氣與循環煙氣匯合循環至煙罩中進行鐵礦燒結。
[0012]上述的方法,優選的,所述煙罩完全覆蓋燒結機。
[0013]上述的方法,優選的,加入到循環煙氣中的O2為工業純氧,且是以直接加入到煙罩中的方式進行添加的。
[0014]上述的方法,優選的,所述頭部煙氣通過燒結機頭部風箱下的頭部循環煙道導出,經冷凝裝置冷凝脫水后與從燒結機尾部風箱下的尾部循環煙道導出的尾部煙氣混合,再依次經除塵器、抽風機進入到煙罩中。
[0015]上述燒結機中燒結煙氣的劃分原則為:頭部煙氣為從點火段到廢氣溫度開始上升的風箱,占燒結機長度的50%~55% ;中部煙氣為廢氣溫度上升后高SO2、高粉塵的風箱,占燒結機長度的20%~30% ;尾部煙氣為O2含量開始上升到燒結結束的風箱,占煙氣總體積20%~25%o
[0016]與現有技術相比,本發明的優點在于:本發明利用燒結煙氣的特點,將燒結機中的燒結煙氣分為頭部煙氣、中部煙氣和尾部煙氣,通過將占煙氣總量70%~80%的頭部煙氣和尾部煙氣進行循環,使未循環的中部煙氣中0)2濃度大幅提高,中部煙氣經脫水后CO 2濃度達到85%~90%,中部煙氣可直接壓縮液化分離得到高純度具有經濟價值的液態CO2,解決了燒結煙氣CO2濃度低、難以回收的問題,具有分離效率高、成本相對較低的特點;通過對頭部煙氣進行脫水預處理,使得循環煙氣中水蒸氣的含量滿足燒結的要求,同時通過兌入氧氣使得循環煙氣達到一定程度的富氧,能夠滿足燒結過程燃料燃燒對O2含量的要求,并保證了整個燒結過程采用無N2燒結,最終保障燒結礦的產量和質量指標不受影響。本發明還可進一步將CO2回收時殘余的少量以O 2為主的氣體匯合至循環煙氣中,不僅可補充循環煙氣的氧含量,并且基本實現了燒結煙氣的零排放。
[0017]綜上所述,本發明在實現高效、低成本對燒結煙氣中0)2回收利用的同時,基本實現了燒結煙氣的零排放,且不會影響燒結礦的產量和質量指標,因而對于鐵礦燒結清潔生產具有重要的意義。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明鐵礦燒結煙氣中二氧化碳的富集回收方法的原理示意圖。
[0019]圖例說明: 1、燒結機;2、布料裝置;3、點火裝置;4、煙罩;5、頭部循環煙道;6、中部煙道;7、尾部循環煙道;8、第一除塵器;9、第一抽風機;10、脫硫系統;11、第一冷凝裝置;12、壓縮液化裝置;13、第二冷凝裝置;14、第二除塵器;15、第二抽風機。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明,但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0021]如圖1所示,燒結機I的布料裝置2和點火裝置3設置在機頭部位,燒結機I沿長度方向依次分為頭部L1、中部L2和尾部L3,其中,頭部LI占燒結機I長度的50%~55%,中部L2占燒結機I長度的20%~30%,尾部L3占燒結機I長度的20%~25%,煙罩4位于燒結機I頂部并完全覆蓋燒結機I。頭部LI的風箱與頭部循環煙道5相連,尾部L3的風箱與尾部循環煙道7相連,頭部循環煙道5通過管