一种烧结循环烟气除水增氧装置的制作方法

本实用新型涉及一种烟气除水及增氧装置，具体涉及一种烧结循环烟气除水增氧装置，属于冶金烧结技术领域。

背景技术：

目前一般采用烟气循环烧结方法将一部分烧结烟气返回至烧结机台车料面再次利用的烧结方法。这种方法一方面可以明显减少废气的排放量，烟气循环使用过程中还可使部分粉尘被吸附滞留于烧结料层中，部分pcdd/fs和nox被分解，so2得以富集，这都有助于降低脱硫脱硝装置的投资和运行成本。另一方面，烧结烟气中还带有显热和化学能(一氧化碳)，循环烧结过程中这部分热量被回收利用，一定程度上可以节约固耗。

宝钢二烧采用了烟气循环烧结工艺后，氮硫污染物的排放明显减少，烧结中的固体燃料消耗也有所减少，烟气循环对于烧结工艺的优化取得了一定的效果。但是，由于循环烟气中水蒸气含量很高，由此带来了烧结料层过湿的问题，烧结矿的强度也有所下降，粒度也达不到要求；另外，由于在烧结台车上增加了烟气罩，增加了风箱的抽风阻力，仅仅靠自然吸风导致了烧结供氧量不足，这也导致烧结矿质量下降，影响了烟气循环的技术实施效果。因此，对现有烟气循环烧结工艺进行有效的改进，降低循环烟气中的水分含量，提高循环烟气中氧分的含量，对提高烟气循环烧结矿产品质量、改善烟气循环技术效果具有积极意义。

本专利针对烟气循环烧结工艺中出现的烟气中水蒸气含量过高、循环烟气中氧量过低导致烧结矿质量下降的问题，提供了一种去除循环烟气中水分、提高氧气含量的设备及方法。

因此如何提供一种烧结循环烟气除水增氧装置，其能够降低循环烟气的水蒸气含量，提高循环烟气的含氧量，从而提高烧结矿的质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型能够降低循环烟气的水蒸气含量，提高循环烟气的含氧量，从而提高烧结矿的质量。本实用新型提供一种烧结循环烟气除水增氧装置，该装置包括：烧结台车、抽风风箱、烟气循环罩、烟气排风风机、冷凝除水器、循环烟气风机；所述抽风风箱设置在烧结台车的下方；所述烟气循环罩罩设在烧结台车的上方；所述抽风风箱的出风口通过第一管道与烟气排风风机连通；所述烟气循环罩的进气口与第二管道连通；第一管道分出一条循环烟气管路为第三管道，第三管道连接至冷凝除水器的烟气入口，冷凝除水器的烟气出口经由第四管道连接至第二管道；循环烟气风机设置在第四管道上。

根据本实用新型的实施方案，提供一种烧结循环烟气除水增氧装置：

一种烧结循环烟气除水增氧装置，该装置包括：烧结台车、抽风风箱、烟气循环罩、烟气排风风机、冷凝除水器、循环烟气风机；所述抽风风箱设置在烧结台车的下方；所述烟气循环罩罩设在烧结台车的上方；所述抽风风箱的出风口通过第一管道与烟气排风风机连通；所述烟气循环罩的进气口与第二管道连通；第一管道分出一条循环烟气管路为第三管道，第三管道连接至冷凝除水器的烟气入口，冷凝除水器的烟气出口经由第四管道连接至第二管道；循环烟气风机设置在第四管道上。

作为优选，冷凝除水器包括：冷空气吸热区、热烟气散热区；所述冷空气吸热区与热烟气散热区贴合相邻设置；所述热烟气散热区的热烟气进口与第三管道连通；所述热烟气散热区的热烟气出口与第四管道连通；冷空气吸热区上设有冷空气出气口和冷空气进气口。

作为优选，该装置还包括：气体混合器。所述气体混合器设置在第四管道上。所述气体混合器的混气入口通过第五管道与所述冷空气吸热区的冷空气出气口连通。

作为优选，所述冷凝除水器还包括：设置在热烟气散热区底部的冷凝水排出口。

作为优选，所述第四管道上，位于气体混合器的上游设置有干冷烟气通道阀门。

作为优选，该装置还包括：旁路管道。所述旁路管道与干冷烟气通道阀门并联在第四管道上。

作为优选，旁路管道上设置有旁路阀门。

作为优选，所述第五管道上设置有冷却风换热后检测传感器。

作为优选，所述冷空气吸热区的冷空气进气口与第六管道连通。所述第六管道上设置有冷却风流量控制阀门。

作为优选，所述第六管道上设置有冷却风换热前检测传感器。

作为优选，所述第四管道上，且位于气体混合器的下游设置有循环烟气脱水增氧后检测传感器。

作为优选，所述第三管道上设置循环烟气脱水增氧前检测传感器。

作为优选，所述第二管道的另一端与环冷机的冷却换热气体连通。

作为优选，所述烟气循环罩上设置有自然风入口。

现有技术中，烧结烟气循环虽然可以降低nox排放、富集so2、节约能源，这在一定程度上降低了烧结的成本。但是，由于烧结料层中有大量氢系燃料，所以烧结烟气中的水蒸气含量比较高，含水量较高的烟气通过烟气循环进入烧结料层后，参与了矿物烧结的过程，使得烧结矿的强度大大下降，质量达不到要求；另外，加入烟气循环罩之后，增加了烧结料面的气体阻力，这导致料面负压不足，抽入烧结矿中的空气减少，烧结所需氧量不足，这进一步导致了烧结矿质量的下降，限制了烟气循环在烧结工艺中进一步推广和应用。

在本申请中，抽风风箱设置在烧结台车的下方，用于吸收烧结台车烧结过程中产生的烟气。烟气循环罩设置在烧结台车的上方，用于防止烧结台车烧结过程中的热量散失，同时能够减少，烧结过程中有害物质的排放。抽风风箱的烟气通过第一管道向外排出，在烟气排风风机的作用下通过第一管道进入大烟道。其中，部分烧结烟气通过第三管道进入烟气循环系统。高温烧结烟气通过第三管道进入冷凝除水器的热烟气散热区，热烟气散热区与冷空气吸热区紧贴。高温烧结烟气在热烟气散热区中受冷降温形成低温烧结烟气；同时冷凝出液态水，从而减少了高温烧结烟气中的水分。低温烧结烟气在循环烟气风机的作用下，通过第四管道接入第二管道后再进入烟气循环罩内，从而形成烧结烟气的循环。在第四管道上设置有循环烟气风机，用于带动烧结烟气进行循环。本申请提供的技术方案，在烟气循环系统的烟气循环管道上设置冷凝除水器，冷凝除水器降低循环的烧结烟气中的水分。使得循环回到烟气循环罩内的烟气水分低，从而提高了烧结矿的烧结质量。

需要说明的是，循环烧结烟气和冷空气在冷凝器中具体地流动方式如图3所示，图3中冷凝除水器整体为圆柱形烟气通道，为了防止烟气冷凝之后，烟气中的酸性物质溶解于冷凝水中导致对管壁的腐蚀，冷凝除水器的内管制造材质为耐腐蚀材料，例如石英玻璃；即包裹热烟气散热区的内壁的材质为耐腐蚀材料。使用石英玻璃等透明的耐腐蚀材质的另一个好处是，由于材质透明，可以增加管壁内外流体的辐射换热，使换热效率大大提升。

循环烟气经热烟气散热区的进气口进入冷凝除水器，然后进入热烟气散热区的冷却通道，冷空气从冷凝除水器右端中心管进入冷却装置，并在冷空气吸热区内流动，即在热烟气散热区的石英管外通道流动。石英管内的烟气与管外的冷却风经过换热后冷却，烟气中的水蒸气会冷凝于石英管内壁上，由于冷凝除水器采用倾斜式安装，管壁上凝结的水滴靠自身重力沿管壁留下，最后经冷凝水排出口排出。由于循环烟气风机的抽风作用，冷凝除水器内处于负压运行，所以避免了烟气从冷凝水排出口溢出。

经过冷凝除水器后，烟气中的大部分水分被去除，少部分依然会被烟气携带走，附着于烟气管道腐蚀壁面，因此正常情况下烟气从冷凝除水器中出来以后，经第四管道流通，若第四管道发生壁面腐蚀影响使用，则在第四管道旁边设置了旁路管道，发生腐蚀时关闭干冷烟气通道阀门，打开旁路阀门，干冷烟气改道旁路管道。

在本申请中，进过冷凝除水器冷空气吸热区的空气受热升温，携带一定的能量。冷空气吸热区的冷空气出气口通过第五管道接入气体混合器，从而进入烟气循环系统，防止循环烟气的能量的流失。

冷空气经过冷凝除水器后，烟气的热量也传递给了冷空气，而冷烟气烧结会降低烧结效率，因此干冷烟气与热的冷空气进入气体混合器进行充分混合，随后进入烟气循环罩参与烧结过程。这一方面避免了烟气热量的损失，提高了干冷烟气的温度；另一方面将冷空气中的氧加入循环烟气中，改变了原来靠自然吸风导致氧量不足的问题，提高了循环烟气中的含氧量。

在本申请中，热烟气散热区产生的冷凝水从冷凝水排水口排出冷凝除水器。

在本申请中，在循环烟气风机的功率一定的条件下，通过干冷烟气通道阀门能够调节循环系统的烟气循环量，烧结烟气循环量小，则在冷凝除水器中，烧结烟气的温降越大，冷凝水的产量越大，即除水量越大。

在本申请中，旁路管道为第四管道的备用管道，当第四管道需要修复时，可以关闭干冷烟气通道阀门使烧结烟气从冷凝除水器出来后通过旁路管道进入气体混合器中。

在本申请中，第五管道上的冷却风换热后检测传感器能够检测到冷空气换热后的温度，从而结合冷空气的流量数据可以知道冷凝除水器的冷凝效果。还可以结合冷却风换热后检测传感器检测到的温度数据，控制气体混合器中，冷空气与烧结烟气的混合比，从而使得循环回烟气循环罩的烧结烟气满足需求。

在本申请中，冷空气吸热区的冷空气进气口通过第六管道与冷空气提供装置连通。在第六管道上还设置有冷却风流量控制阀门，从而控制冷空气的注入量。

在本申请中，第六管道上设置的冷却风换热前检测传感器能够监测冷空气的流入量和冷空气的温度，结合其他数据，能够更好的控制进入第三管道的循环烧结烟气的注入量，和使得最终得到的循环烧结烟气满足使用需求。

在本申请中，通过循环烟气脱水增氧后检测传感器和循环烟气脱水增氧前检测传感器能够更好的控制烧结烟气的除水量和进氧量。

需要说明的是，循环烟气脱水增氧前检测传感器和循环烟气脱水增氧后检测传感器能够监测进入烟气循环系统的烧结烟气的温度，气体流量和含氧量。而冷却风换热前检测传感器和冷却风换热后检测传感器能够测定，换热前后的冷空气的温度，气体流量和含氧量。结合上述数据即可以控制调节得到满足除水、增氧要求的烧结烟气。

需要进一步说明的是，本申请所提供的烧结循环烟气除水增氧装置的具体的控制方法。

在脱水增氧装置前后都设置了检测传感器，传感器包括：循环烟气脱水增氧前检测传感器、循环烟气脱水增氧后检测传感器、冷却风换热前检测传感器、冷却风换热后检测传感器。其中，循环烟气脱水增氧前检测传感器和循环烟气脱水增氧后检测传感器可以检测烟气入口和出口的氧量(oin、oout)、水分(min、mout)、温度(t1、t2)、烟气入口流量qy(工况)，冷却风换热前检测传感器、冷却风换热后检测传感器可以检测冷却风入口和出口的温度(t3和t4)、冷却风入口流量qf(工况)

将烟气流量折标后得到

qy＝qy(工况)*273/(273+t1)(1)

一般情况下，循环烟气量qy由烟气循环工艺确定，在本申请的装置中应被认为已知。

根据循环烟气流量qy，以及其进入本装置前后烟气含氧量、含水量、温度以及目标含氧量、含水量等参数，按以下公式计算所需的冷却风流量：

式中，cy和cf分别为烟气和冷风的体积比热容，kj/(m³·k)；r为水蒸气凝结释放的潜热，kj/m³；mgoal和ogoal分别为目标含水量和含氧量；a、b为比例系数，其值与本装置入口烟气的含水量和含氧量有关，在实际生产中根据经验值选取。

将冷却风流量折算成工况流量得到：

qf(工况)＝qf*(273+t3)/273(3)

由于在实际生产中，烟气的流量、含氧量、含水量等各项参数都会存在波动，为了保证冷却进风量保持在最合理的范围，应该周期性的测量烟气流量、冷凝除水器出入口的含氧量、含水量、温度等各项参数，然后由式(1)～式(3)计算所需冷却风的进风量。

在本申请中，第二管道的上游还通入环冷机降温的得到的高温冷却风。从而有助于烧结矿的烧结质量。

在本申请中，烟气循环罩上的自然风入口，即可以使得烧结过程中补入一些氧气。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本申请提供的技术方案，通过冷凝除水器能够有效地降低循环烧结烟气的含水量，和提高循环烧结烟气的含氧量，从而使得循环烧结烟气提供的烟气满足烧结要求，提高烧结产品质量。

2、本申请的技术方案中，冷空气通过冷凝除水器与循环烟气换热，用于脱除循环烟气中的水分；同时冷空气吸收循环烟气中的热量，然后再与脱除水分的循环烟气混合，充分利用热量；此外，循环烟气通过与换热后的冷空气混合，增加了进入烧结机的混合气体中的氧含量，从而提高烧结矿的质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例中烧结循环烟气除水增氧装置的整体结构流程示意图；

图2为本实用新型实施例中烧结循环烟气除水增氧装置的除水器使用状态示意图；

图3为本实用新型实施例中烧结循环烟气除水增氧装置的除水器内部结构示意图。

附图标记：

1：烧结台车；2：抽风风箱；3：烟气循环罩；301：自然风入口；4：烟气排风风机；5：冷凝除水器；501：冷空气吸热区；50101：冷空气出气口；50102：冷空气进气口；502：热烟气散热区；50201：热烟气进口；50202：热烟气出口；503：冷凝水排出口；6：循环烟气风机；7：气体混合器；f1：干冷烟气通道阀门；f2：旁路阀门；f3：冷却风流量控制阀门；c1：冷却风换热后检测传感器；c2：冷却风换热前检测传感器；c3：循环烟气脱水增氧后检测传感器；c4：循环烟气脱水增氧前检测传感器；

l1：第一管道；l2：第二管道：l3：第三管道；l4：第四管道；l5：第五管道；l6：第六管道；lp：旁路管道。

具体实施方式

根据本实用新型的实施方案，提供一种烧结循环烟气除水增氧装置：

一种烧结循环烟气除水增氧装置，该装置包括：烧结台车1、抽风风箱2、烟气循环罩3、烟气排风风机4、冷凝除水器5、循环烟气风机6；所述抽风风箱2设置在烧结台车1的下方；所述烟气循环罩3罩设在烧结台车1的上方；所述抽风风箱2的出风口通过第一管道l1与烟气排风风机4连通；所述烟气循环罩3的进气口与第二管道l2连通；第一管道l1分出一条循环烟气管路为第三管道l3，第三管道l3连接至冷凝除水器5的烟气入口，冷凝除水器5的烟气出口经由第四管道l4连接至第二管道l2；循环烟气风机6设置在第四管道l4上。

作为优选，冷凝除水器5包括：冷空气吸热区501、热烟气散热区502；所述冷空气吸热区501与热烟气散热区502贴合相邻设置；所述热烟气散热区502的热烟气进口50201与第三管道l3连通；所述热烟气散热区502的热烟气出口50202与第四管道l4连通；冷空气吸热区501上设有冷空气出气口50101和冷空气进气口50102。

作为优选，该装置还包括：气体混合器7。所述气体混合器7设置在第四管道l4上。所述气体混合器7的混气入口通过第五管道l5与所述冷空气吸热区501的冷空气出气口50101连通。

作为优选，所述冷凝除水器5还包括：设置在热烟气散热区502底部的冷凝水排出口503。

作为优选，所述第四管道l4上，位于气体混合器7的上游设置有干冷烟气通道阀门f1。

作为优选，该装置还包括：旁路管道lp。所述旁路管道lp与干冷烟气通道阀门f1并联在第四管道l4上。

作为优选，旁路管道lp上设置有旁路阀门f2。

作为优选，所述第五管道l5上设置有冷却风换热后检测传感器c1。

作为优选，所述冷空气吸热区501的冷空气进气口50102与第六管道l6连通。所述第六管道l6上设置有冷却风流量控制阀门f3。

作为优选，所述第六管道l6上设置有冷却风换热前检测传感器c2。

作为优选，所述第四管道l4上，且位于气体混合器7的下游设置有循环烟气脱水增氧后检测传感器c3。

作为优选，所述第三管道l3上设置循环烟气脱水增氧前检测传感器c4。

作为优选，所述第二管道l2的另一端与环冷机的冷却换热气体连通。

作为优选，所述烟气循环罩3上设置有自然风入口301。

实施例1

一种烧结循环烟气除水增氧装置，该装置包括：烧结台车1、抽风风箱2、烟气循环罩3、烟气排风风机4、冷凝除水器5、循环烟气风机6；所述抽风风箱2设置在烧结台车1的下方；所述烟气循环罩3罩设在烧结台车1的上方；所述抽风风箱2的出风口通过第一管道l1与烟气排风风机4连通；所述烟气循环罩3的进气口与第二管道l2连通；第一管道l1分出一条循环烟气管路为第三管道l3，第三管道l3连接至冷凝除水器5的烟气入口，冷凝除水器5的烟气出口经由第四管道l4连接至第二管道l2；循环烟气风机6设置在第四管道l4上。

实施例2

重复实施例1，只是冷凝除水器5包括：冷空气吸热区501、热烟气散热区502；所述冷空气吸热区501与热烟气散热区502贴合相邻设置；所述热烟气散热区502的热烟气进口50201与第三管道l3连通；所述热烟气散热区502的热烟气出口50202与第四管道l4连通；冷空气吸热区501上设有冷空气出气口50101和冷空气进气口50102。

实施例3

重复实施例2，只是该装置还包括：气体混合器7。所述气体混合器7设置在第四管道l4上。所述气体混合器7的混气入口通过第五管道l5与所述冷空气吸热区501的冷空气出气口50101连通。所述冷凝除水器5还包括：设置在热烟气散热区502底部的冷凝水排出口503。所述第四管道l4上，位于气体混合器7的上游设置有干冷烟气通道阀门f1。

实施例4

重复实施例3，只是该装置还包括：旁路管道lp。所述旁路管道lp与干冷烟气通道阀门f1并联在第四管道l4上。旁路管道lp上设置有旁路阀门f2。

实施例5

重复实施例4，只是所述第五管道l5上设置有冷却风换热后检测传感器c1。所述冷空气吸热区501的冷空气进气口50102与第六管道l6连通。所述第六管道l6上设置有冷却风流量控制阀门f3。所述第六管道l6上设置有冷却风换热前检测传感器c2。

实施例6

重复实施例5，只是所述第四管道l4上，且位于气体混合器7的下游设置有循环烟气脱水增氧后检测传感器c3。所述第三管道l3上设置循环烟气脱水增氧前检测传感器c4。

实施例7

重复实施例6，只是所述第二管道l2的另一端与环冷机的冷却换热气体连通。所述烟气循环罩3上设置有自然风入口301。