本發(fā)明涉及冶金行業(yè)燒結(jié)煙氣有害物質(zhì)減排領(lǐng)域，具體涉及一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器及其方法。
背景技術(shù)：
：燒結(jié)生產(chǎn)是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的重要工藝單元之一，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量煙氣，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)第一污染大戶，煙氣中含大量so2、nox類污染物。一般一噸燒結(jié)礦產(chǎn)生煙氣4000～6000m3，密封完好的大型燒結(jié)機噸礦產(chǎn)生的煙氣量也有約3000m3。燒結(jié)煙氣平均溫度～150℃，未經(jīng)處理的燒結(jié)煙氣含有co、co2、n2、o2、so2、nox、h2o、二噁英及各種粉塵等，其中co～1％、o2～16％、h2o～10％，粉塵含量～10g/m3，二氧化硫含量一般在800～1500mg/nm3，高的可達(dá)2000～4000mg/nm3，氮氧化物含量在200～450mg/nm3。燒結(jié)煙氣的物理熱～195kj/nm3，煙氣化學(xué)熱～120kj/nm3。現(xiàn)有的流化床燃燒技術(shù)，如：流化床鍋爐等，以含碳固體為燃料，均以空氣為助燃風(fēng)使用，空氣的預(yù)熱溫度都低于500℃。其目的為使含碳燃料燃燒，利用燃料燃燒釋放出的熱量產(chǎn)生經(jīng)濟效益。例如中國專利文獻專利cn103727803a公開了一種煙氣脫硝裝置，該裝置包括：熱風(fēng)爐，與熱風(fēng)爐連接的煙氣混合器，與煙氣混合器連接的選擇性非催化還原sncr反應(yīng)爐，與煙氣混合器、sncr反應(yīng)爐連接的煙氣-煙氣換熱裝置；煙氣經(jīng)過煙氣-煙氣換熱裝置升溫后，與熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?，進行脫硝。該裝置不需要采用催化劑進行脫硝，降低了成本，但增加了熱風(fēng)爐，用于產(chǎn)生高溫?zé)煔?，從而增加了熱量的消耗，而且溫度不容易控制在脫硝反?yīng)溫度范圍內(nèi)。燒結(jié)煙氣中含有12～19％的氧氣，但由于含氧量低于正常空氣中的含氧量，為了采用高溫法處理燒結(jié)煙氣，需要設(shè)計一種特殊的處理燒結(jié)煙氣的流化床反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)將燒結(jié)煙氣溫度提升到850℃～1050℃范圍，以燒結(jié)煙氣為助燃風(fēng)的流化床反應(yīng)器。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述采用燒結(jié)煙氣高溫助燃的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的的流化床反應(yīng)器及其方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的方法，包括以下步驟：s1：燒結(jié)煙氣經(jīng)預(yù)熱至300-800℃后分為助燃燒結(jié)煙氣和調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣兩部分，所述助燃燒結(jié)煙氣與含碳固體燃料混合燃燒，以提升助燃燒結(jié)煙氣的溫度；s2：所述調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣與升溫后的助燃燒結(jié)煙氣混合，得到850-1050℃的混合煙氣；s3：將得到的混合煙氣進行分離，分離后的混合煙氣對所述燒結(jié)煙氣進行預(yù)熱。優(yōu)選地，步驟s1中，預(yù)熱至500-800℃。優(yōu)選地，步驟s1中，所述含碳固體燃料為蘭炭、煤粉、煤矸石中的一種或幾種。其中，步驟s2中，還包括對所述混合煙氣進行脫硝處理。優(yōu)選地，所述脫硝處理為sncr反應(yīng)，所用脫硝劑為氨水或尿素。其中，步驟s2中，還包括對所述混合煙氣進行脫硫處理，所用脫硫劑為石灰石。本發(fā)明還提供一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器，包括：燃燒室1和分離器4，所述燃燒室1和分離器4通過燃燒室與分離器連接管2相連通；所述燃燒室1自上而下依次設(shè)置調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣進口9、固體燃料進口7和助燃燒結(jié)煙氣進口8。進一步，還包括燒結(jié)煙氣換熱器12，與所述分離器4的分離器煙氣出口5相連通，所述燒結(jié)煙氣換熱器12包括低溫?zé)Y(jié)煙氣入口13和高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14，高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14分別與調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣進口9和助燃燒結(jié)煙氣進口8相連通。進一步地，燃燒室與分離器連接管2的內(nèi)部溫度為850-1050℃。進一步地，還包括脫硝裝置3，設(shè)置在燃燒室與分離器連接管2上；脫硫劑進口，設(shè)置在固體燃料進口7上方。進一步地，所述分離器4設(shè)置有返料器6，所述反料器6與所述燃燒室1相連接，用以將經(jīng)所述分離器4分離后的灰塵輸送至燃燒室1。燃燒室1的底部設(shè)置有出灰口11。本發(fā)明的脫硝裝置優(yōu)選為選擇性非催化還原裝置(sncr)，其可以設(shè)置在燃燒室與分離器連接管2上，也可以設(shè)置在燃燒室1的上部。優(yōu)選地設(shè)置在燃燒室與分離器連接管2上。本發(fā)明的脫硫劑進口可以設(shè)置在固體燃料進口的上方，也可以與固體燃料進口為同一個進口。優(yōu)選地設(shè)置在固體燃料進口的上方，便于脫硫劑的脫硫效果，并且本反應(yīng)器助燃燒結(jié)煙氣溫度可以高于500℃，燃料要求較低，燃料選擇范圍較廣(特別是燒環(huán)保燃料蘭炭)，脫硫劑單獨布置利于燃料選擇或者更換。相較流化床鍋爐系統(tǒng)，本反應(yīng)器的燃燒室與分離器連接管2長度確保脫硝劑在窗口溫度(850-1050℃)或者說進入換熱系統(tǒng)前反應(yīng)時間大于2s，以便維持較高的脫硝效率。與此配套的分離器4，旋轉(zhuǎn)強度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)流化床分離器，分離因子值不低于傳統(tǒng)分離器的1.5倍。目的是加強氣流旋轉(zhuǎn)強度，使煙氣達(dá)到一個較好的混合效果；同時提高了氣流的沿程長度，相對增加了脫硝劑與煙氣的反應(yīng)時間，提高了脫硝效率。本發(fā)明反應(yīng)原理為：燒結(jié)煙氣作為助燃風(fēng)使用，燃料為固體含碳燃料，含氧12～19％的燒結(jié)煙氣，預(yù)熱到300-800℃，分兩路進入燃燒器，在燃燒器底部設(shè)有一次燒結(jié)煙氣進口，在其下部設(shè)有含碳固體燃料進口和脫硫劑進口，在其中部設(shè)有二次燒結(jié)煙氣進口，在燃燒器內(nèi)，含碳固體燃料和一次燒結(jié)煙氣進入燃燒器下部，燃燒器內(nèi)氣體向上運動，固體燃料呈現(xiàn)流態(tài)化，燒結(jié)煙氣同固體燃料可以實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒反應(yīng)，為實現(xiàn)燃燒器內(nèi)一次脫硫、sncr法脫硝，系統(tǒng)通過控制從燃燒器中部進入的二次燒結(jié)煙氣量，使燃燒器內(nèi)溫度保持在850-1050℃左右。在燃燒室內(nèi)溫度850-1050℃左右，脫硫劑石灰石在此溫度下分解成cao，cao同混合氣體中的so2反應(yīng)，完成脫硫反應(yīng)。在燃燒室與分離器連接管上設(shè)有sncr裝置，脫硝劑由sncr裝置噴入煙氣內(nèi)，脫硝劑氨水或尿素同煙氣充分混合，4nh3+4no+o2→4n2+6h2o(氨水)、2no+co(nh2)2+1/2o2→2n2+co2+2h2o(尿素)，完成nox的還原反應(yīng)。本發(fā)明術(shù)語：一次燒結(jié)煙氣，也就是助燃燒結(jié)煙氣，用于和含碳固體燃料進行燃燒反應(yīng)，以提升流化床反應(yīng)器內(nèi)的燒結(jié)煙氣溫度。二次燒結(jié)煙氣，也就是調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣，用于調(diào)節(jié)流化床反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在850-1050℃左右。含碳固體燃料：包括蘭炭、煤粉、煤矸石及其他低熱值或難以燃燒的燃料。燒結(jié)煙氣一次進口，也就是助燃燒結(jié)煙氣進口，一次燒結(jié)煙氣經(jīng)此口進入燃燒室。燒結(jié)煙氣二次進口，也就是調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣進口，二次燒結(jié)煙氣經(jīng)此口進入燃燒室。本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：1.本發(fā)明的流化床反應(yīng)器，以含碳固體為燃料，用燒結(jié)煙氣為助燃風(fēng)使用，生成了高溫?zé)Y(jié)煙氣，實現(xiàn)了低氧的燒結(jié)煙氣同固體燃料的穩(wěn)定燃燒，同時降低了固體燃料耗量。2、本發(fā)明適用于蘭炭等低熱值燃料，綠色環(huán)保。3、本發(fā)明采用高溫脫硝脫硫工藝，脫硝效率達(dá)到70％，脫硫達(dá)到98％。4、本發(fā)明實現(xiàn)了燒結(jié)煙氣提溫、脫硝、脫硫一體化，技術(shù)路線可靠、一次性投資省、運行成本低、經(jīng)濟效益好。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例1中流化床反應(yīng)器的示意圖。圖2是本發(fā)明實施例2中流化床反應(yīng)器的示意圖。附圖標(biāo)記：1.燃燒室，2.燃燒室與分離器連接管，3.sncr裝置，4.分離器，5.分離器煙氣出口，6.返料器，7.固體燃料進口，8.助燃燒結(jié)煙氣進口(燒結(jié)煙氣一次進口)，9.調(diào)溫?zé)Y(jié)煙氣進口(燒結(jié)煙氣二次進口)，10.脫硫劑進口，11.出灰口，12.燒結(jié)煙氣換熱器，13.低溫?zé)Y(jié)煙氣入口，14.高溫?zé)Y(jié)煙氣出口。具體實施方式下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在下述實施例中，流化床反應(yīng)器配置有溫度測量器、風(fēng)閥，可根據(jù)燒結(jié)煙氣的流量和溫度調(diào)整燒結(jié)煙氣換熱器換熱量、送風(fēng)量。實施例1如圖1所示，在燃燒室1下部設(shè)有燒結(jié)煙氣一次進口8，在燃燒室1下部還設(shè)有含碳固體燃料進口7和脫硫劑進口10，在燃燒室1底部設(shè)有出灰口11，在燃燒室1中部設(shè)有燒結(jié)煙氣二次進口9，燃燒室1同分離器4之間由燃燒室與分離器連接管2連通，在燃燒室與分離器連接管2上設(shè)有sncr裝置3，分離器4頂部設(shè)有分離器煙氣出口5，分離器4底部設(shè)有返料器6。一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器在運行時：褐煤粉由含碳固體燃料進口7進入燃燒室1，經(jīng)預(yù)熱至600℃的燒結(jié)一次煙氣由燒結(jié)煙氣一次進口8進入燃燒室1，在燃燒室1內(nèi)物料處于流化狀態(tài)，含碳固體燃料同燒結(jié)一次煙氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒室1內(nèi)溫度升高。為了控制燃燒室1內(nèi)溫度在900℃左右，預(yù)熱至600℃的燒結(jié)二次煙氣，從燒結(jié)煙氣二次進口9進入燃燒室1內(nèi)，通過調(diào)節(jié)燒結(jié)二次煙氣量來控制燃燒室1內(nèi)溫度。脫硫劑從脫硫劑進口10進入到燃燒室1內(nèi)，在燃燒室1內(nèi)脫硫劑石灰石分解成cao，cao同混合氣體中的so2反應(yīng)，完成脫硫反應(yīng)。完成脫硫反應(yīng)的煙氣經(jīng)過燃燒室與分離器連接管2，在燃燒室與分離器連接管2上設(shè)有sncr裝置3，脫硝劑尿素由sncr裝置3噴入煙氣內(nèi)，脫硝劑尿素同煙氣充分混合，完成nox的還原反應(yīng)。脫硝后的煙氣進入分離器4，在分離器4內(nèi)固體同氣體被分離開，氣體經(jīng)過分離器煙氣出口5引出，固體經(jīng)過設(shè)在分離器4底部的返料器6返回到燃燒室1底部的密相區(qū)。燃燒室1內(nèi)的灰渣由出灰口11排出。實施例2如圖2所示，在燃燒室1下部設(shè)有燒結(jié)煙氣一次進口8，在燃燒室1下部還設(shè)有含碳固體燃料進口7和脫硫劑進口10，在燃燒室1底部設(shè)有出灰口11，在燃燒室1中部設(shè)有燒結(jié)煙氣二次進口9，燃燒室1同分離器4之間由燃燒室與分離器連接管2連通，在燃燒室與分離器連接管2上設(shè)有sncr裝置3，分離器4頂部設(shè)有分離器煙氣出口5，分離器4底部設(shè)有返料器6。燒結(jié)煙氣換熱器12的煙氣入口與分離器4的分離器煙氣出口5相連通，燒結(jié)煙氣換熱器12上還設(shè)置有低溫?zé)Y(jié)煙氣入口13和高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14，分離后的混合煙氣進入燒結(jié)煙氣換熱器12，對低溫?zé)Y(jié)煙氣進行預(yù)熱。一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器在運行時：蘭炭由含碳固體燃料進口7進入燃燒室1，經(jīng)預(yù)熱至500℃的燒結(jié)一次煙氣由燒結(jié)煙氣一次進口8進入燃燒室1，在燃燒室1內(nèi)物料處于流化狀態(tài)，含碳固體燃料同燒結(jié)一次煙氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒室1內(nèi)溫度升高。為了控制燃燒室1內(nèi)溫度在950℃左右，預(yù)熱至500℃的燒結(jié)二次煙氣，從燒結(jié)煙氣二次進口9進入燃燒室1內(nèi)，通過調(diào)節(jié)燒結(jié)二次煙氣量來控制燃燒室1內(nèi)溫度。脫硫劑從脫硫劑進口10進入到燃燒室1內(nèi)，在燃燒室1內(nèi)脫硫劑石灰石分解成cao，cao同混合氣體中的so2反應(yīng)，完成脫硫反應(yīng)。完成脫硫反應(yīng)的煙氣經(jīng)過燃燒室與分離器連接管2上設(shè)置的sncr裝置3，脫硝劑氨水由sncr裝置3噴入煙氣內(nèi)，脫硝劑氨水同煙氣充分混合，完成nox的還原反應(yīng)。完成脫硝反應(yīng)的煙氣進入分離器4，在分離器4內(nèi)固體同氣體被分離開，氣體經(jīng)分離器煙氣出口5引出，進入燒結(jié)煙氣換熱器12，對低溫?zé)Y(jié)煙氣進行換熱，換熱后溫度降至500℃；固體經(jīng)過設(shè)在分離器4底部的返料器6返回到燃燒室1底部的密相區(qū)。低溫?zé)Y(jié)煙氣經(jīng)低溫?zé)Y(jié)煙氣入口13進入燒結(jié)煙氣換熱器12后，溫度升至500℃，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14引出，分別進入燒結(jié)煙氣一次進口8和燒結(jié)煙氣二次進口9。實施例3一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器在運行時：煤矸石由含碳固體燃料進口7進入燃燒室1，經(jīng)預(yù)熱至800℃的燒結(jié)一次煙氣由燒結(jié)煙氣一次進口8進入燃燒室1，在燃燒室1內(nèi)物料處于流化狀態(tài)，含碳固體燃料同燒結(jié)一次煙氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒室1內(nèi)溫度升高。為了控制燃燒室1內(nèi)溫度在1050℃左右，預(yù)熱至800℃的燒結(jié)二次煙氣，從燒結(jié)煙氣二次進口9進入燃燒室1內(nèi)，通過調(diào)節(jié)燒結(jié)二次煙氣量來控制燃燒室1內(nèi)溫度。脫硫劑從脫硫劑進口10進入到燃燒室1內(nèi)，在燃燒室1內(nèi)脫硫劑石灰石分解成cao，cao同混合氣體中的so2反應(yīng)，完成脫硫反應(yīng)。完成脫硫反應(yīng)的煙氣經(jīng)過燃燒室與分離器連接管2上設(shè)置的sncr裝置3，脫硝劑氨水由sncr裝置3噴入煙氣內(nèi)，脫硝劑氨水同煙氣充分混合，完成nox的還原反應(yīng)。完成脫硝反應(yīng)的煙氣進入分離器4，在分離器4內(nèi)固體同氣體被分離開，氣體經(jīng)分離器煙氣出口5引出，進入燒結(jié)煙氣換熱器12，對低溫?zé)Y(jié)煙氣進行換熱，換熱后溫度降至400℃；固體經(jīng)過設(shè)在分離器4底部的返料器6返回到燃燒室1底部的密相區(qū)。低溫?zé)Y(jié)煙氣經(jīng)低溫?zé)Y(jié)煙氣入口13進入燒結(jié)煙氣換熱器12后，溫度升至800℃，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14引出，分別進入燒結(jié)煙氣一次進口8和燒結(jié)煙氣二次進口9。實施例4一種用于燒結(jié)煙氣高溫助燃的流化床反應(yīng)器在運行時：蘭炭由含碳固體燃料進口7進入燃燒室1，經(jīng)預(yù)熱至300℃的燒結(jié)一次煙氣由燒結(jié)煙氣一次進口8進入燃燒室1，在燃燒室1內(nèi)物料處于流化狀態(tài)，含碳固體燃料同燒結(jié)一次煙氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒室1內(nèi)溫度升高。為了控制燃燒室1內(nèi)溫度在850℃之間，預(yù)熱至300℃的燒結(jié)二次煙氣，從燒結(jié)煙氣二次進口9進入燃燒室1內(nèi)，通過調(diào)節(jié)燒結(jié)二次煙氣量來控制燃燒室1內(nèi)溫度。脫硫劑從脫硫劑進口10進入到燃燒室1內(nèi)，在燃燒室1內(nèi)脫硫劑石灰石分解成cao，cao同混合氣體中的so2反應(yīng)，完成脫硫反應(yīng)。完成脫硫反應(yīng)的煙氣經(jīng)過燃燒室與分離器連接管2上設(shè)置的sncr裝置3，脫硝劑尿素由sncr裝置3噴入煙氣內(nèi)，脫硝劑尿素同煙氣充分混合，完成nox的還原反應(yīng)。完成脫硝反應(yīng)的煙氣進入分離器4，在分離器4內(nèi)固體同氣體被分離開，氣體經(jīng)分離器煙氣出口5引出，進入燒結(jié)煙氣換熱器12，對低溫?zé)Y(jié)煙氣進行換熱，換熱后溫度降至700℃；固體經(jīng)過設(shè)在分離器4底部的返料器6返回到燃燒室1底部的密相區(qū)。低溫?zé)Y(jié)煙氣經(jīng)低溫?zé)Y(jié)煙氣入口13進入燒結(jié)煙氣換熱器12后，溫度升至300℃，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)煙氣出口14引出，分別進入燒結(jié)煙氣一次進口8和燒結(jié)煙氣二次進口9。試驗例某600m2燒結(jié)機，煙氣so2濃度為800～1500mg/nm3，nox濃度為100～450mg/nm3，溫度100～150℃，流量194×104nm3/h。采用實施例1、2、3、4所述方法進行脫硫脫硝處理。并采用現(xiàn)有技術(shù)中寶鋼s-scr一體化技術(shù)(對比例1)和太鋼活性炭吸附處理燒結(jié)煙氣技術(shù)(對比例2)做對比，結(jié)果見表1。表1脫硫效率脫硝效率消耗標(biāo)煤/噸燒結(jié)礦實施例198.1％70％8.1kg實施例299.2％75％8.0kg實施例398.5％73％8.2kg實施例498.2％72％8.1kg對比例197％80％10kg對比例290％50％12kg由此可見，本發(fā)明方法燃料消耗低于對比例1和對比例2，而脫硝效率達(dá)到70％以上，脫硫達(dá)到98％以上。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。如：改變反應(yīng)器內(nèi)溫度范圍、改變反應(yīng)器內(nèi)添加石灰石脫硫的位置，改變反應(yīng)器內(nèi)溫度的控制方法、增減處理燒結(jié)煙氣的量、調(diào)整sncr裝置的位置、以及對反應(yīng)添加原料的增減等，均屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。當(dāng)前第1頁12