CN109141028A - 链篦机-回转窑球团低NOx生产装置及球团生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种链篦机‑回转窑球团低NOx方式生产装置，它包括链篦机(3)，与链篦机(3)相连的回转窑(Kiln)及与回转窑(Kiln)相连的环冷机(C)，其中在链篦机(3)的第二预热段(PH)和回转窑(Kiln)的尾端之间的过渡段(2)上设有还原剂喷射装置(1)，通过与烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低烟气中NOx的含量，同时，将第二预热段(PH)出口的烟气经抽风干燥段(DDD)后部分循环返回到环冷机(Kiln)的第一冷却段(C1)，以减少还原剂的逃逸和进一步减少NOx的排放量。通过这两个技术手段的协同作用来实现链篦机‑回转窑球团低NOx方式生产。
Description
技术领域
本发明涉及工程链篦机-回转窑球团技术领域，具体涉及一种链篦机-回转窑球团低NOx(氮氧化物)生产装置及铁矿球团生产方法。
背景技术
球团矿是我国高炉炼铁生成的主要含铁炉料，2015年我国球团矿产量为12800万吨。相比烧结矿，由于球团生产过程能耗低、环境相对友好，且产品具有强度好、品位高、冶金性能好的优点，应用到高炉冶炼中可起到增产节焦、改善炼铁技术经济指标、降低生铁成本、提高经济效益的作用，因此球团矿在我国得到了较好的发展。
我国球团生产以链篦机-回转窑工艺为主，其产量占球团总产量的60％以上。链篦机-回转窑工艺在生产氧化球团过程中会产生一定数量的NOx。近年来，随着铁矿原料和燃料的日趋复杂，赤铁矿比例的提高(导致焙烧温度升高)、低品质燃料的规模利用、气基回转窑含氮焦炉煤气的应用等，使得不少企业球团生产过程NOx排放浓度呈上升趋势；加之我国环保要求的日益严苛，NOx排放被纳入排放的考核体系，从2015年起，球团生产NOx(以NO2计)排放限值300mg/m3，使得这部分企业需要增设脱硝设施才能满足国家的排放标准。
虽然球团企业在环保方面做了大量的工作，除尘和脱硫得到了有效控制，能够满足排放要求，但是目前NOx因脱除成本高、工艺复杂，在钢铁形式低迷的环境下，这给球团产业带来了新的挑战，部分企业因NOx超标不得不大量减产，甚至面临关停。从目前大多数的球团生产情况来看，NOx一般排放超标30～100mg/m3，如果能从源头和过程出发，减少NOx产生，从而能够满足排放要求，可以省去末端脱硝净化设备，对链篦机-回转窑球团生产意义重大，有利于进一步提高球团生产的生命力和竞争力。
现有脱除烟气中氮氧化物的方法主要有选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原技术(SNCR)。其中，温度对SNCR脱硝技术起主导作用。一般认为温度范围为800℃～1100℃较为适宜，当温度过高时，NH3氧化生成NO，可能造成NO的浓度升高，导致NOx的脱除率降低；当温度过低时，NH3的反应速率下降，NOx脱除率也会下降，同时NH3的逃逸量也会增加。通常第二预热段、第二预热段和回转窑之间过渡段的温度范围在950℃～1100℃之间，满足SNCR脱硝方法的条件。
现有的链篦机-回转窑球团生产工艺如图1所示，链篦机分成鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段和第二预热段，环冷机分成第一冷却段、第二冷却段及第三冷却段。其中，第一冷却段的风直接进入回转窑中焙烧球团矿，经第二预热段加热预热球后鼓入到抽风干燥段对生球进行抽风干燥，再经抽风干燥段向外排放(排放之前经过烟气净化处理)；第二冷却段的风进入第一预热段加热生球后向外排放；第三冷却段的风进入鼓风干燥段对生球进行鼓风干燥，从而实现链篦机-回转窑-环冷机风流系统的合理分配。
公开号为CN 106268270 A，公开日为2017年1月4日，名称为“一种链篦机-回转窑脱硝系统”的专利文献公开了一种链篦机-回转窑脱硝系统，该方法通过在第二预热段的内腔增加脱硝装置，喷嘴喷射方向与烟气的流动方向相同。虽然该技术能够一定程度的减少NOx的排放量，但是减少幅度有限，喷的还原剂量较难控制，过多则造成NH3逃逸，污染环境，过少则NOx的排放仍然不能达到排放的要求。
在现有技术中，由于没有系统的研究和可靠的链篦机-回转窑球团生产过程低NOx生成和控制技术，造成球团厂生产过程NOx排放不达标成为常态和企业面临的最大挑战之一。为此，企业只能通过降低球团矿产量，从而减少煤气或煤粉喷入量、降低球团矿强度要求，从而降低回转窑温度和采用较低NOx的原料和燃料等方式来降低NOx的生成。这些方式不仅在产量和质量上影响了球团矿生产，对原燃料的质量要求也很高，造成成本的增加，而且不能从根本上解决球团低NOx生产的难题。除此之外，在主抽风机之后增设脱硝装置，如采用选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原技术(SNCR)，虽然可以达到低NOx排放的要求，但由于其投资成本高、设备要求高、能耗大、脱硝成本高及存在二次污染，在球团企业没有得到推广应用，目前国内外球团厂NOx控制方式主要还是通过过程控制实现。
为了满足链篦机-回转窑球团生产过程NOx排放要求，响应国家的节能减排号召，必须从工艺流程本身出发，发明出更加先进的风流系统，同时利用系统自身的特点，实现低NOx球团生产。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷和问题，本发明通过优化链篦机-回转窑系统的工艺流程，对抽风干燥段的部分热废气进行循环利用，抽回到环冷机的第一冷却段，因此提高了第一冷却段的废气温度，减少了中央烧嘴的煤气量，同时在第二预热段和回转窑之间的过渡段增加SNCR法脱NOx的装置，通过二者的协同治理能够很大程度上减少链篦机-回转窑球团生产过程NOx的排放量，以此解决上述面临的技术难题，具有“节能、减排和低NOx生产”的特点。
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种链篦机-回转窑(铁矿)球团低NOx生产装置：
一种链篦机-回转窑球团低NOx生产装置，它包括链篦机，与链篦机的末端相连的回转窑及位于回转窑的前端的环冷机。并且，按照工艺走向，所述链篦机依次设置有鼓风干燥段、抽风干燥段、第一预热段及第二预热段；环冷机依次设置有第一冷却段、第二冷却段及第三冷却段，回转窑的尾端连接链篦机的第二预热段和另一端(即前端)连接环冷机的第一冷却段。
其中第二冷却段的出风口经由第一管道连接至第一预热段的进风口。第三冷却段的出风口经由第二管道连接至鼓风干燥段的底部风箱的进风口并且在第二管道上设有第一抽风机。第二预热段的底部风箱的出风口经由第三管道连接至抽风干燥段的顶部的进风口并且在第三管道设有第二抽风机。从第一预热段的底部风箱的出风口引出的第四管道连接至烟囱并且在第四管道上设有第三抽风机。从鼓风干燥段的顶部的出风口引出的第五管道连接至烟囱并且在第五管道上设有第四抽风机。第一鼓风机的出风口通过第六管道与第二冷却段的进风口连接。第二鼓风机的出风口通过第七管道与第三冷却段的进风口连接。回转窑(Kiln)的前端配有一台鼓风机(回转窑鼓风机或第三鼓风机)，用于向回转窑的中央烧嘴中供应助燃风。
在本发明中，该生产装置还包括设置在第二预热段与回转窑之间的过渡段，及设置在过渡段的还原剂喷射装置。
在本发明中，所述还原剂喷射装置包括依次连接的还原剂储存罐、压力输送泵、混合室、气化炉、气体分配室及处于过渡段之内的反应腔体。其中反应腔体中设有还原剂输送管，还原剂输送管与气体分配室连通并且还原剂输送管上设有喷嘴。
优选的是，所述还原剂喷射装置包括依次连接的还原剂储存罐、压力输送泵、混合室及处于过渡段之内的反应腔体。其中反应腔体内设有气体分配室及与气体分配室连通的还原剂输送管，还原剂输送管上设有喷嘴，混合室经由管道连通至位于反应腔体内的气体分配室。
一般，还原剂是液氨、氨气或氨水的水溶液。
优选的是，所述还原剂喷射装置还包括设置在压力输送泵与混合室之间的液体流量调节阀。
优选的是，所述还原剂喷射装置还包括设置在气化炉与气体分配室之间的气体流量调节阀。
优选的是，所述还原剂喷射装置还包括设置在气体分配室上的气体(或空气)供应管和气体流量调节阀。
一般，抽风干燥段的底部风箱的出风口也连通至第四管道，进而连通至烟囱。优选，该生产装置还包括从抽风干燥段的底部风箱的出风口引出的第八管道，且第八管道连接至环冷机的第一冷却段的进风口，第八管道上设有第五鼓风机。
在本发明中，所述抽风干燥段进一步分成第一抽风干燥段和第二抽风干燥段。其中第一抽风干燥段与鼓风干燥段连接，第二抽风干燥段与第一预热段连接。从第二抽风干燥段的底部风箱的出风口引出的第八管道连接至环冷机的第一冷却段的进风口。从第一抽风干燥段的底部风箱的出风口引出的第九管道与从第一预热段的出风口引出的第四管道两者在合并或汇合之后连接至烟囱。
优选的是，所述还原剂输送管分成前后1-3排(例如2排)，每排中还原剂输送管的数量为2-15根，优选3-10根。
优选的是，每根还原剂输送管上的喷嘴的数量为2-20个，优选为4-15个，更优选6-12个。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种链篦机-回转窑球团的(低NOx方式)生产方法：
一种链篦机-回转窑球团生产方法或一种使用上述链篦机-回转窑球团低NOx生产装置生产球团的方法，该方法包括以下步骤：
1)铁矿的生球依次经过链篦机的鼓风干燥段与抽风干燥段被干燥、然后经过第一预热段与第二预热段被加热，
2)加热后的铁矿生球进一步经过在第二预热段与回转窑之间的设有还原剂喷射装置的过渡段，其中在该过渡段中，通过与流过过渡段的热烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后的含有NOx的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低过渡段的烟气中NOx的含量，和
3)从过渡段中输出的铁矿生球进入回转窑中进行焙烧，焙烧后经过环冷机的冷却得到球团矿产品；
其中，环冷机的第一冷却段上部空间的风从回转窑的前端直接进入回转窑中参与球团焙烧，然后流经第二预热段后进入抽风干燥段对生球进行抽风干燥，随后抽风干燥段下部的热废气经由第四管道向外排放至烟囱或经由第八管道循环至第一冷却段的进风口；第二冷却段的风进入第一预热段预热生球后向外排放至烟囱；第三冷却段的风进入鼓风干燥段对生球进行鼓风干燥后向外排放至烟囱；从第二预热段的底部风箱抽出的风经由第三管道输送至抽风干燥段的顶部的进风口。
优选，抽风干燥段进一步分成第一抽风干燥段和第二抽风干燥段，第二抽风干燥段的热废气经由第八管道循环至第一冷却段，而第一抽风干燥段的热废气经由第四管道向外排放至烟囱。
优选，在还原剂储存罐中贮存的还原剂(例如液氨)在压力输送泵的抽吸下被输送到混合室中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后输送到气化炉进行气化，气化后的还原剂混合物经过位于反应腔体外部的气体分配室的分配而进入到各个还原剂输送管中并通过输送管上的喷嘴被喷入到处于过渡段内的反应腔体之中，在其中还原剂与流过反应腔体的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。
或，作为另一种方案，在还原剂储存罐中贮存的还原剂(例如液氨或氨水)在压力输送泵的抽吸下被输送到混合室中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后直接输送到位于反应腔体内的气体分配室中，然后还原剂混合物进入到各个还原剂输送管中并通过输送管上的喷嘴被喷入到处于过渡段内的反应腔体之中，在其中还原剂与流过反应腔体的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应，产生氮气。
在本申请中，稀释剂可以使用液体型和/或气体型的稀释剂，例如水或空气或氮气。
一般，在气体分配室中通入压缩空气。
在本发明中，所述抽风干燥段进一步分成第一抽风干燥段和第二抽风干燥段，其中第一抽风干燥段和第二抽风干燥段具有相等或者不相等的间距。第一抽风干燥段与鼓风干燥段连接，第二抽风干燥段与第一预热段连接，由于第一抽风干燥段的热废气中水分含量较高，因此仅对第二抽风干燥段的部分或全部热废气循环至第一冷却段，作为第一冷却段的冷却风。与现有技术中鼓入冷风冷却方式相比，循环回来的热废气能够把第一冷却段的热废气温度适当提高，从而可以适当减少回转窑中央烧嘴提供的热量，也就是中央烧嘴出口烟气的温度降低，这是减少热力型NOx的有效措施，同时消耗的燃料也会减少，因此也是减少燃料型NOx的有效措施。
在本发明中，所述还原剂喷射装置为SNCR法脱NOx的装置，还原剂喷射装置包括设置在压力输送泵与混合室之间的液体流量调节阀，液体流量调节阀的设置有利于根据生产需要实时调节还原剂的液体流量。还原剂喷射装置包括气体流量调节阀，气体流量调节阀的设置有利于根据生产需要实时调节气化后的还原剂的气体流量。还原剂喷射装置包括有还原剂输送管，还原剂输送管分成前后1-3排，每排中还原剂输送管的数量不做限制，一般为2-15根，优选3-10根。每根还原剂输送管上设有喷嘴，喷嘴的数量不做限制，一般为2-20个，优选为4-15个，更优选6-12个。
在实际生产中，通常在混合室中添加稀释剂(例如水或空气或氮气)来稀释还原剂(例如液氨或氨气)，以提高还原剂的分散性，另外在气化炉中通入压缩空气，确保还原气体按照一定的流速喷入反应腔体中。作为优选，取消气化炉，将气体分配室置于反应腔体中，稀释后的还原剂直接进入气体分配室后实现气化，并在气体分配室中通入压缩空气，确保还原气体按照一定的流速喷入反应腔体中。其中，喷入的还原气体在过渡段中发生如下反应：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
通过上述反应，可以实现烟气中的NOx(包括NO、NO2)转化为N2，有效降低了烟气中NOx的排放量。另外，未反应的还原剂还可以在第二预热段的烟罩和料层中进一步发生上述反应，由此提高NOx的脱除率，同时尽可能减少NH3的逃逸。
在本申请中，回转窑的烧嘴方向是前端或窑头。而进物料的一端则是窑尾。
在本申请中，对于还原剂的喷嘴，一般要求它具有耐磨性。在操作中，混合气喷射压力要求大于该处回热风的压力，以避免粉尘和颗粒堵塞喷嘴。
在本申请中，链篦机的长度一般是20-80米，优选是30-70米，更优选40-60米。回转窑的长度一般是20-60米，优选是25-50米，更优选30-45米，例如35或40米。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、本发明基于链篦机-回转窑球团生产的工艺特点，创造性的开发了一种球团低NOx生产工艺，该工艺在保证球团矿产质量的同时实现高NOx烟气的循环利用，充分利用烟气中的余热资源，不仅减少了燃料型和热力型NOx的产生量，而且高NOx烟气得到循环利用，以达到节能减排的目的；
2、本发明结合SNCR法脱硝技术，在第二预热段和回转窑之间的过渡段增加SNCR法还原剂喷射装置，可以处理循环回去的烟气中的NOx，以及生产过程产生的NOx，以最终实现低NOx生产的目的；
3、本发明从工艺流程和NOx的分解机理着手降低链篦机-回转窑球团生产过程NOx的排放，工艺简单，脱NOx成本低，解决了目前球团企业NOx排放超标的技术难题，具有“节能、减排和低NOx生产”的特点。
4、尤其，在链篦机的第二预热段和回转窑的前端之间增加过渡段并且在过渡段上设有还原剂喷射装置，通过与烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后产生的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低烟气中NOx的含量，同时，作为另一个技术手段，将反应后的烟气经抽风干燥段部分循环回到环冷机的第一段，以减少还原剂的逃逸和进一步减少NOx的排放量。通过这两个技术手段的协同作用来实现链篦机-回转窑球团低NOx方式生产。
附图说明
图1为现有技术链篦机-回转窑球团生产工艺简图；
图2为本发明一种链篦机-回转窑球团低NOx生产工艺简图；
图3为本发明另一种链篦机-回转窑球团低NOx生产工艺简图；
图4为本发明还原剂喷射装置的结构示意图；
图5为本发明还原剂喷射装置另一种设计的结构示意图。
附图标记：1：还原剂喷射装置；101：还原剂储存罐；102：压力输送泵；103：液体流量调节阀；104：混合室；105：气化炉；106：气体流量调节阀；106a：空气供应管或气体供应管；107：气体分配室；108：还原剂输送管；109：喷嘴；110：反应腔体；2：过渡段；3：链篦机；UDD：鼓风干燥段；UDDa：鼓风干燥段的进风口；UDDb：鼓风干燥段的出风口；DDD：抽风干燥段；DDDa：抽风干燥段的进风口；DDDb：抽风干燥段的出风口；DDD1：第一抽风干燥段；DDD1b：第一抽风干燥段的出风口；DDD2：第二抽风干燥段；DDD2b：第二抽风干燥段的出风口；TPH：第一预热段；TPHa：第一预热段的进风口；TPHb：第一预热段的出风口；PH：第二预热段；PHb：第二预热段的出风口；Kiln：回转窑；C：环冷机；C1：第一冷却段；C1a：第一冷却段的进风口；C2：第二冷却段；C2a：第二冷却段的进风口；C2b：第二冷却段的出风口；C3：第三冷却段；C3a：第三冷却段的进风口；C3b：第三冷却段的出风口；4：回转窑鼓风机(或称作第三鼓风机)；5：第一抽风机；6：第二抽风机；7：烟囱；8：第三抽风机；9：第四抽风机；10：第一鼓风机；11：第二鼓风机；12：第五鼓风机；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；L7：第七管道；L8：第八管道；L9：第九管道。
具体实施方式
根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种链篦机-回转窑球团低NOx生产装置：
一种链篦机-回转窑球团低NOx生产装置，它包括链篦机3，与链篦机3的末端相连的回转窑Kiln及位于回转窑Kiln的前端的环冷机C。并且，按照工艺走向，所述链篦机3依次设置有鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、第一预热段TPH及第二预热段PH；环冷机C依次设置有第一冷却段C1、第二冷却段C2及第三冷却段C3，回转窑Kiln的前端连接第二预热段PH和另一端(即前端)连接环冷机C的第一冷却段C1。
其中第二冷却段C2的出风口C2b经由第一管道L1连接至第一预热段TPH的进风口TPHa。第三冷却段C3的出风口C3b经由第二管道L2连接至鼓风干燥段UDD的底部风箱的进风口UDDa并且在第二管道L2上设有第一抽风机5。第二预热段PH的底部风箱的出风口PHb经由第三管道L3连接至抽风干燥段DDD的顶部的进风口DDDa并且在第三管道L3设有第二抽风机6。从第一预热段TPH的底部风箱的出风口TPHb引出的第四管道L4连接至烟囱7并且在第四管道L4上设有第三抽风机8。从鼓风干燥段UDD的顶部的出风口UDDb引出的第五管道L5连接至烟囱7并且在第五管道L5上设有第四抽风机9。第一鼓风机10的出风口通过第六管道L6与第二冷却段C2的进风口C2a连接。第二鼓风机11的出风口通过第七管道L7与第三冷却段C3的进风口C3a连接。回转窑(Kiln)的前端配有回转窑鼓风机4(或第三鼓风机)，后者用于向前者的中央烧嘴输送助燃风。
在本发明中，该生产装置还包括设置在第二预热段PH与回转窑Kiln之间的过渡段2，及设置在过渡段2的还原剂喷射装置1。
在本发明中，所述还原剂喷射装置1包括依次连接的还原剂储存罐101、压力输送泵102、混合室104、气化炉105、气体分配室107及处于过渡段2内的反应腔体110。其中反应腔体110中设有还原剂输送管108，还原剂输送管108与气体分配室107连通并且还原剂输送管108上设有喷嘴109。
优选的是，所述还原剂喷射装置1包括依次连接的还原剂储存罐101、压力输送泵102、混合室104及处于过渡段2内的反应腔体110。其中反应腔体110内设有气体分配室107及与气体分配室107连通的还原剂输送管108，还原剂输送管108上设有喷嘴109，混合室104经由管道连通至位于反应腔体110内的气体分配室107(一般同时向其中供应压缩空气和还原剂混合物)。
优选的是，所述还原剂喷射装置1还包括设置在压力输送泵102与混合室104之间的液体流量调节阀103。
优选的是，所述还原剂喷射装置1还包括设置在气化炉105与气体分配室107之间的气体流量调节阀106。
优选的是，所述还原剂喷射装置1还包括设置在气体分配室107上的空气供应管106a和气体流量调节阀106。
优选，该生产装置还包括从抽风干燥段DDD的底部风箱的出风口DDDb引出的第八管道L8，且第八管道L8连接至环冷机C的第一冷却段C1的进风口C1a，第八管道L8上设有第五鼓风机12。
在本发明中，所述抽风干燥段DDD进一步分成第一抽风干燥段DDD1和第二抽风干燥段DDD2。其中第一抽风干燥段DDD1与鼓风干燥段UDD连接，第二抽风干燥段DDD2与第一预热段TPH连接。从第二抽风干燥段DDD2的底部风箱的出风口DDD2b引出的第八管道L8连接至环冷机C的第一冷却段C1的进风口C1a。从第一抽风干燥段DDD1的底部风箱的出风口DDD1b引出的第九管道L9与从第一预热段TPH的出风口TPHb引出的第四管道L4两者在合并或汇合之后连接至烟囱7。
优选的是，所述还原剂输送管108分成前后1-3排(例如2排)，每排中还原剂输送管108的数量为2-15根，优选3-10根。
优选的是，每根还原剂输送管108上的喷嘴109的数量为2-20个，优选为4-15个，更优选6-12个，例如10个。
根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种链篦机-回转窑球团的(低NOx方式)生产方法。
一种链篦机-回转窑球团生产方法或一种使用上述链篦机-回转窑球团低NOx生产装置生产球团的方法，该方法包括以下步骤：
1)铁矿的生球依次经过链篦机的鼓风干燥段UDD与抽风干燥段DDD被干燥、然后经过第一预热段TPH与第二预热段PH被加热，
2)加热后的铁矿球团进一步经过在第二预热段PH与回转窑Kiln之间的设有还原剂喷射装置1的过渡段2，其中在该过渡段2中，通过与流过过渡段2的热烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与焙烧后铁矿球团物料上方的含有NOx的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低过渡段2的烟气中NOx的含量，和
3)从过渡段2中输出的铁矿生球进入回转窑Kiln中进行焙烧，焙烧后经过环冷机C的冷却得到球团矿产品；
其中，环冷机C的第一冷却段C1上部空间的风从回转窑Kiln的前端直接进入回转窑Kiln中参与生球焙烧，然后流经第二预热段PH预热球团后进入抽风干燥段DDD对生球进行抽风干燥，随后抽风干燥段DDD下部的热废气经由第四管道L4向外排放至烟囱7或经由第八管道L8循环至第一冷却段C1的进风口；第二冷却段C2的风进入第一预热段TPH预热生球后向外排放至烟囱7；第三冷却段C3的风进入鼓风干燥段UDD对生球进行鼓风干燥后向外排放至烟囱7；从第二预热段PH的底部风箱抽出的风经由第三管道L3输送至抽风干燥段DDD的顶部的进风口DDDa。
优选，抽风干燥段DDD进一步分成第一抽风干燥段DDD1和第二抽风干燥段DDD2，第二抽风干燥段DDD2的热废气经由第八管道L8循环至第一冷却段C1，而第一抽风干燥段DDD1的热废气经由第四管道L4向外排放至烟囱7。
因此，进一步在第二预热段PH与回转窑Kiln之间设置过渡段2，并且在过渡段2设置还原剂喷射装置1，通过向过渡段的含有NOx的烟气中逆向喷射还原性气体来还原NOx以产生氮气。从链篦机排出的球团经由过渡段2被输送到回转窑中。
优选，在还原剂储存罐101中贮存的还原剂(例如液氨或氨水)在压力输送泵102的抽吸下被输送到混合室104中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后输送到气化炉105进行气化，气化后的还原剂混合物经过位于反应腔体110外部的气体分配室107的分配而进入到各个还原剂输送管108中并通过输送管108上的喷嘴109被喷入到处于过渡段2内的反应腔体110之中，在其中还原剂与流过反应腔体110的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。
或，优选，在还原剂储存罐101中贮存的还原剂(例如液氨或氨水)在压力输送泵102的抽吸下被输送到混合室104中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后直接输送到位于反应腔体110内的气体分配室107中，然后进入到各个还原剂输送管108中并通过输送管108上的喷嘴109被喷入到处于过渡段2内的反应腔体110之中，在其中还原剂与流过反应腔体110的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。
优选，在气体分配室107中同时通入压缩空气和(气体形式的)还原剂混合物。
实施例1
如图2，一种链篦机-回转窑球团低NOx生产装置，它包括链篦机3，与链篦机3的末端相连的回转窑Kiln及位于回转窑Kiln的前端的环冷机C。并且，按照工艺走向，所述链篦机3依次设置有鼓风干燥段UDD、抽风干燥段DDD、第一预热段TPH及第二预热段PH。环冷机C依次设置有第一冷却段C1、第二冷却段C2及第三冷却段C3，回转窑Kiln的尾端连接第二预热段PH和前端连接环冷机C的第一冷却段C1。
其中第二冷却段C2的出风口C2b经由第一管道L1连接至第一预热段TPH的进风口TPHa。第三冷却段C3的出风口C3b经由第二管道L2连接至鼓风干燥段UDD的底部风箱的进风口UDDa并且在第二管道L2上设有第一抽风机5。第二预热段PH的底部风箱的出风口PHb经由第三管道L3连接至抽风干燥段DDD的顶部的进风口DDDa并且在第三管道L3设有第二抽风机6。从第一预热段TPH的底部风箱的出风口TPHb引出的第四管道L4连接至烟囱7并且在第四管道L4上设有第三抽风机8。从鼓风干燥段UDD的顶部的出风口UDDb引出的第五管道L5连接至烟囱7并且在第五管道L5上设有第四抽风机9。第一鼓风机10的出风口通过第六管道L6与第二冷却段C2的进风口C2a连接。第二鼓风机11的出风口通过第七管道L7与第三冷却段C3的进风口C3a连接。回转窑(Kiln)的前端配有回转窑鼓风机4(或第三鼓风机)，后者用于向前者的中央烧嘴输送助燃风。
该生产装置还包括从抽风干燥段DDD的底部风箱的出风口DDDb引出的第八管道L8，且第八管道L8连接至环冷机C的第一冷却段C1的进风口C1a，第八管道L8上设有第五鼓风机12。
该生产装置还包括设置在第二预热段PH与回转窑Kiln之间的过渡段2，及设置在过渡段2的还原剂喷射装置1。
如图4，还原剂喷射装置1包括依次连接的还原剂储存罐101、压力输送泵102、液体流量调节阀103、混合室104、气化炉105、气体流量调节阀106、气体分配室107及处于过渡段2内的反应腔体110。其中反应腔体110内设有还原剂输送管108，还原剂输送管108与气体分配室107连通且还原剂输送管108上设有喷嘴109。还原剂输送管108的数量为6根，每根还原剂输送管108上的喷嘴109的数量为10个。
实施例2
重复实施例1，只是如图3，该装置的抽风干燥段DDD进一步分成第一抽风干燥段DDD1和第二抽风干燥段DDD2。其中第一抽风干燥段DDD1与鼓风干燥段UDD连接，第二抽风干燥段DDD2与第一预热段TPH连接。从第二抽风干燥段DDD2的底部风箱的出风口DDD2b引出的第八管道L8连接至环冷机C的第一冷却段C1的进风口C1a。从第一抽风干燥段DDD1的底部风箱的出风口DDD1b引出的第九管道L9与从第一预热段TPH的出风口TPHb引出的第四管道L4两者在合并之后连接至烟囱7。
实施例3
重复实施例2，只是如图5，该装置的还原剂喷射装置1包括依次连接的还原剂储存罐101、压力输送泵102、液体流量调节阀103、混合室104及处于过渡段2内的反应腔体110。其中反应腔体110内设有气体分配室107及与气体分配室107连通的还原剂输送管108，还原剂输送管108上设有喷嘴109。还原剂喷射装置1还包括设置在气体分配室107上的气体流量调节阀106。混合室104经由管道连通至位于反应腔体110内的气体分配室107，一般同时向气体分配室107中供应压缩空气和还原剂混合物。
实施例4
一种链篦机-回转窑球团低NOx方式生产方法，使用实施例1中的装置，该方法包括以下步骤：
1)铁矿的生球依次经过链篦机的鼓风干燥段UDD与抽风干燥段DDD被干燥、然后经过第一预热段TPH与第二预热段PH被加热，
2)加热后的铁矿球团进一步经过在第二预热段PH与回转窑Kiln之间的设有还原剂喷射装置1的过渡段2，其中在该过渡段2中，通过与流过过渡段2的热烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后产生的含有NOx的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低过渡段2的烟气中NOx的含量，和
3)从过渡段2中输出的铁矿生球进入回转窑Kiln中进行焙烧，焙烧后经过环冷机C的冷却得到球团矿产品；
其中，环冷机C的第一冷却段C1上部空间的风从回转窑Kiln的前端直接进入回转窑Kiln中参与生球焙烧，然后流经第二预热段PH预热球团后进入抽风干燥段DDD对生球进行抽风干燥，随后抽风干燥段DDD下部的热废气经由第四管道L4向外排放至烟囱7或经由第八管道L8循环至第一冷却段C1的进风口；第二冷却段C2的风进入第一预热段TPH预热生球后向外排放至烟囱7；第三冷却段C3的风进入鼓风干燥段UDD对生球进行鼓风干燥后向外排放至烟囱7；从第二预热段PH的底部风箱抽出的风经由第三管道L3输送至抽风干燥段DDD的顶部的进风口DDDa。
其中，在还原剂储存罐101中贮存的还原剂(例如液氨)在压力输送泵102的抽吸下被输送到混合室104中与输入其中的稀释剂(例如水或空气)进行混合，然后输送到气化炉105进行气化，气化后的还原剂混合物经过位于反应腔体110外部的气体分配室107的分配而进入到各个还原剂输送管108中并通过输送管108上的喷嘴109被喷入到处于过渡段2内的反应腔体110之中，在其中还原剂与流过反应腔体110的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。在气体分配室107中同时通入压缩空气和(气体形式的)还原剂混合物。
实施例5
一种链篦机-回转窑球团低NOx生产方法，使用实施例2中的装置，该方法包括以下步骤：
1)铁矿的生球依次经过链篦机的鼓风干燥段UDD与抽风干燥段DDD被干燥、然后经过第一预热段TPH与第二预热段PH被加热，
2)加热后的铁矿球团进一步经过在第二预热段PH与回转窑Kiln之间的设有还原剂喷射装置1的过渡段2，其中在该过渡段2中，通过与流过过渡段2的热烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与铁矿球团物料焙烧后产生的含有NOx的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低过渡段2的烟气中NOx的含量，和
3)从过渡段2中输出的铁矿生球进入回转窑Kiln中进行焙烧，焙烧后经过环冷机C的冷却得到球团矿产品；
其中，第一冷却段C1的风从回转窑Kiln的前端直接进入回转窑Kiln参与球团焙烧，然后流经第二预热段PH预热球团后进入抽风干燥段DDD对生球进行抽风干燥；抽风干燥段DDD进一步分成第一抽风干燥段DDD1和第二抽风干燥段DDD2，第二抽风干燥段DDD2的热废气经由第八管道L8循环至第一冷却段C1，而第一抽风干燥段DDD1的热废气经由第四管道L4向外排放至烟囱7；第二冷却段C2的风进入第一预热段TPH预热生球后向外排放至烟囱7；第三冷却段C3的风进入鼓风干燥段UDD对生球进行鼓风干燥后向外排放至烟囱7；从第二预热段PH的底部风箱抽出的风经由第三管道L3输送至抽风干燥段DDD的顶部的进风口DDDa。
其中，在还原剂储存罐101中贮存的还原剂(例如液氨)在压力输送泵102的抽吸下被输送到混合室104中与输入其中的稀释剂(例如水或空气)进行混合，然后输送到气化炉105进行气化，气化后的还原剂混合物经过位于反应腔体110外部的气体分配室107的分配而进入到各个还原剂输送管108中并通过输送管108上的喷嘴109被喷入到处于过渡段2内的反应腔体110之中，在其中还原剂与流过反应腔体110的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。在气体分配室107中同时通入压缩空气和(气体形式的)还原剂混合物。
实施例6
重复实施例5，只是：其中，在还原剂储存罐101中贮存的还原剂(例如液氨)在压力输送泵102的抽吸下被输送到混合室104中与输入其中的稀释剂(例如水或空气)进行混合，然后直接输送到位于反应腔体110内的气体分配室107中，然后进入到各个还原剂输送管108中并通过输送管108上的喷嘴109被喷入到处于过渡段2内的反应腔体110之中，在其中还原剂与流过反应腔体110的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应。在气体分配室107中同时通入压缩空气和(气体形式的)还原剂混合物。
Claims (12)
1.一种链篦机-回转窑球团低NOx生产装置，它包括链篦机(3)，与链篦机(3)的末端相连的回转窑(Kiln)及位于回转窑(Kiln)的前端相连的环冷机(C)，并且，按照工艺走向，所述链篦机(3)依次设置有鼓风干燥段(UDD)、抽风干燥段(DDD)、第一预热段(TPH)及第二预热段(PH)，环冷机(C)依次设置有第一冷却段(C1)、第二冷却段(C2)及第三冷却段(C3)，回转窑(Kiln)的尾端连接链篦机(3)的第二预热段(PH)和另一端连接环冷机(C)的第一冷却段(C1)；
其中第二冷却段(C2)的出风口(C2b)经由第一管道(L1)连接至第一预热段(TPH)的进风口(TPHa)，第三冷却段(C3)的出风口(C3b)经由第二管道(L2)连接至鼓风干燥段(UDD)的底部风箱的进风口(UDDa)并且在第二管道(L2)上设有第一鼓风机(5)，第二预热段(PH)的底部风箱的出风口(PHb)经由第三管道(L3)连接至抽风干燥段(DDD)的顶部的进风口(DDDa)并且在第三管道(L3)设有第二抽风机(6)，从第一预热段(TPH)的底部风箱的出风口(TPHb)引出的第四管道(L4)连接至烟囱(7)并且在第四管道(L4)上设有第三抽风机(8)，从鼓风干燥段(UDD)的顶部的出风口(UDDb)引出的第五管道(L5)连接至烟囱(7)并且在第五管道(L5)上设有第四抽风机(9)，第一鼓风机(10)的出风口通过第六管道(L6)与第二冷却段(C2)的进风口(C2a)连接，第二鼓风机(11)的出风口通过第七管道(L7)与第三冷却段(C3)的进风口(C3a)连接；
其特征在于：该生产装置还包括设置在第二预热段(PH)与回转窑(Kiln)之间的过渡段(2)，及设置在过渡段(2)的还原剂喷射装置(1)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置(1)包括依次连接的还原剂储存罐(101)、压力输送泵(102)、混合室(104)、气化炉(105)、气体分配室(107)及处于过渡段(2)内的反应腔体(110)，其中反应腔体(110)中设有还原剂输送管(108)，还原剂输送管(108)与气体分配室(107)连通并且还原剂输送管(108)上设有喷嘴(109)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置(1)包括依次连接的还原剂储存罐(101)、压力输送泵(102)、混合室(104)及处于过渡段(2)内的反应腔体(110)，其中反应腔体(110)内设有气体分配室(107)及与气体分配室(107)连通的还原剂输送管(108)，还原剂输送管(108)上设有喷嘴(109)，混合室(104)经由管道连通至位于反应腔体(110)内的气体分配室(107)。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置(1)还包括设置在压力输送泵(102)与混合室(104)之间的液体流量调节阀(103)。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置(1)还包括设置在气化炉(105)与气体分配室(107)之间的气体流量调节阀(106)。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述还原剂喷射装置(1)还包括设置在气体分配室(107)上的空气供应管(106a)和气体流量调节阀(106)。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述的装置，其特征在于：该生产装置还包括从抽风干燥段(DDD)的底部风箱的出风口(DDDb)引出的第八管道(L8)，且第八管道(L8)连接至环冷机(C)的第一冷却段(C1)的进风口(C1a)，第八管道(L8)上设有第五鼓风机(12)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述抽风干燥段(DDD)进一步分成第一抽风干燥段(DDD1)和第二抽风干燥段(DDD2)，其中第一抽风干燥段(DDD1)与鼓风干燥段(UDD)连接，第二抽风干燥段(DDD2)与第一预热段(TPH)连接，从第二抽风干燥段(DDD2)的底部风箱的出风口(DDD2b)引出的第八管道(L8)连接至环冷机(C)的第一冷却段(C1)的进风口(C1a)，从第一抽风干燥段(DDD1)的底部风箱的出风口(DDD1b)引出的第九管道(L9)与从第一预热段(TPH)的出风口(TPHb)引出的第四管道(L4)两者在合并或汇合之后连接至烟囱(7)。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的装置，其特征在于：所述还原剂输送管(108)分成前后1-3排，每排中还原剂输送管(108)的数量为2-15根，优选3-10根；
优选的是，每根还原剂输送管(108)上的喷嘴(109)的数量为2-20个，优选为4-15个。
10.一种链篦机-回转窑球团低NOx生产方法或一种使用权利要求1-9中任一项所述的链篦机-回转窑球团低NOx生产装置生产球团的方法，该方法包括以下步骤：
1)铁矿的生球依次经过链篦机的鼓风干燥段(UDD)与抽风干燥段(DDD)被干燥、然后经过第一预热段(TPH)与第二预热段(PH)被加热，
2)加热后的铁矿生球进一步经过在第二预热段(PH)与回转窑(Kiln)之间的设有还原剂喷射装置(1)的过渡段(2)，其中在该过渡段(2)中，通过与流过过渡段(2)的热烟气逆向喷射还原性气体来让还原性气体与焙烧后铁矿球团物料上方的含有NOx的高温烟气进行充分混合和较长时间的反应，从而实现NOx的非催化还原来降低过渡段(2)的烟气中NOx的含量，和
3)从过渡段(2)中输出的铁矿球团进入回转窑(Kiln)中进行焙烧，焙烧后经过环冷机(C)的冷却得到球团矿产品；
其中，环冷机(C)的第一冷却段(C1)上部空间的风从回转窑(Kiln)的前端直接进入回转窑(Kiln)中参与球团焙烧，然后流经第二预热段(PH)对球团进行预热后进入抽风干燥段(DDD)再对生球进行抽风干燥，随后抽风干燥段(DDD)下部的热废气经由第四管道(L4)向外排放至烟囱(7)或经由第八管道(L8)循环至第一冷却段(C1)的进风口；第二冷却段(C2)的风进入第一预热段(TPH)预热生球后向外排放至烟囱(7)；第三冷却段(C3)的风进入鼓风干燥段(UDD)对生球进行鼓风干燥后向外排放至烟囱(7)；从第二预热段(PH)的底部风箱抽出的风经由第三管道(L3)输送至抽风干燥段(DDD)的顶部的进风口(DDDa)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中抽风干燥段(DDD)进一步分成第一抽风干燥段(DDD1)和第二抽风干燥段(DDD2)，第二抽风干燥段(DDD2)的热废气经由第八管道(L8)循环至第一冷却段(C1)，而第一抽风干燥段(DDD1)的热废气经由第四管道(L4)向外排放至烟囱(7)。
12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于：
其中，在还原剂储存罐(101)中贮存的还原剂(例如液氨或氨水)在压力输送泵(102)的抽吸下被输送到混合室(104)中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后输送到气化炉(105)进行气化，气化后的还原剂混合物经过位于反应腔体(110)外部的气体分配室(107)的分配而进入到各个还原剂输送管(108)中并通过输送管(108)上的喷嘴(109)被喷入到处于过渡段(2)内的反应腔体(110)之中，在其中还原剂与流过反应腔体(110)的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应；或
其中，在还原剂储存罐(101)中贮存的还原剂(例如液氨或氨水)在压力输送泵(102)的抽吸下被输送到混合室(104)中与输入其中的稀释剂(例如水或空气或氮气)进行混合，然后直接输送到位于反应腔体(110)内的气体分配室(107)中，最后进入到各个还原剂输送管(108)中并通过输送管(108)上的喷嘴(109)被喷入到处于过渡段(2)内的反应腔体(110)之中，在其中还原剂与流过反应腔体(110)的热废气所含有的氮氧化物(NOx)进行反应；
优选的是，在气体分配室(107)中通入压缩空气。
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