高硫原料條件下八鋼燒結脫硫運行實踐

秦斌，馮齊

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

1 前言

鋼鐵生產(chǎn)中燒結工序是空氣污染物排放大戶，據(jù)統(tǒng)計燒結工序產(chǎn)生的SO2約占鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)空氣污染物中SO2的40%～60%。隨著我國環(huán)保標準的日益趨嚴和防治大氣污染的環(huán)保立法不斷完善，國內鋼鐵企業(yè)通過采取一系列措施減少燒結工序SO2的排放，以實現(xiàn)排放指標達標。

八鋼燒結系統(tǒng)有2×265m2燒結機＋430m2燒結機，八鋼燒結采用循環(huán)流化床脫硫工藝，采用一機一塔全煙氣脫硫，煙氣循環(huán)流化，根椐各項在線測量燒結煙氣的溫度、系統(tǒng)壓降等參數(shù)可實現(xiàn)自動控制，消石灰作為脫硫的吸收劑。脫硫系統(tǒng)于2012年12月投入運行，設計脫硫入口煙氣SO2最大濃度是2200mg/Nm3，投入運行以來，脫硫率在95%以上。近幾年隨著八鋼燒結生產(chǎn)中鐵料SO2含硫不斷升高，脫硫入口煙氣SO2最大濃度時有超過最大量程3000mg/Nm3，脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)壓力陡增，環(huán)保風險日益加大，限制了燒結產(chǎn)能。為實現(xiàn)環(huán)保達標，解決燒結產(chǎn)能受限的問題，根據(jù)八鋼所用鐵礦資源的特點，通過對原料管控、優(yōu)化燒結配礦結構、改進脫硫系統(tǒng)工藝控制等措施，提高燒結脫硫能力，燒結出口排放SO2濃度均值控制在60mg/Nm3以內，保證了燒結生產(chǎn)正常運行，提高了燒結產(chǎn)能。

2 優(yōu)化配礦結構，降低燒結混勻料硫波動

燒結礦在高溫燒結成型過程中會產(chǎn)生含有多種污染成分的氣體。燒結煙氣的主要特點：

（1）煙氣量大且波動大。由于燒結漏風率高（50%以上）和固體物料循環(huán)率高，有相當一部分空氣沒有通過燒結料層，使燒結煙氣量大大增加，每產(chǎn)生一噸燒結礦約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣，變化幅度達40%以上。

（2）煙氣溫度變化范圍大。燒結煙氣的溫度變化范圍在90～200℃。

（3）SO2濃度變化大。進廠原燃料的品種多、成分差異大，燒結生產(chǎn)最終產(chǎn)生的SO2的濃度變化范圍在400～5000mg/Nm3。

（4）煙氣粉塵濃度高，一般達10 g/Nm3。燒結煙氣粉塵主要是由金屬、金屬氧化物或不完全燃燒物質等組成，氧化鐵粉占40%以上，含有重金屬、堿金屬等；粒徑細，微米級和亞微米級占60%以上。

八鋼使用的疆內鐵礦石來自50 多家生產(chǎn)廠，鐵礦石成分差異性較大，特別是SO2含量差異性大，硫含量最高＞1.1%，最低0.02%，如表1所示。

表1 SO2 含量差異性大的原料成分 %

八鋼使用鐵料品種多，質量差異較大。根據(jù)鐵礦化學成分和資源量，通過優(yōu)化燒結配礦結構，來降低混勻料S 的波動：

（1）針對原料品種多，存放場地有限，按照化學成分相近的原料合堆堆放，并進行初混；（2）根據(jù)原料S 含量高低，分三個層級單獨堆放；（3）采購、財務、制造部等部門采取聯(lián)動機制，將原料中的S 含量納入采購加減價，從源頭上控制S 的波動；（4）生產(chǎn)廠制定原料品種堆放、合堆制度，從制度上規(guī)范原料管理；（5）根據(jù)鐵料庫存量和鐵礦成分，優(yōu)化配礦結構，穩(wěn)定燒結混勻料質量；（6）縮小混勻料堆之間配比結構差異性，配比差異性控制在5%以內。通過以上措施，有效降低了燒結混勻料S 的波動，混勻料S的標準偏差由0.0793 降低到了0.0510，降幅達36%，為燒結脫硫入口煙氣硫濃度的操作控制提供了基礎保障。

3 完善燒結脫硫工藝，提高脫硫劑消石灰制備能力

八鋼燒結采用循環(huán)流化床脫硫工藝，2012年12月正式投產(chǎn)運行，脫硫率在95%以上。

自2017年10月開始，受疆內鐵礦資源量的限制，八鋼燒結鐵料中含硫量不斷升高，已經(jīng)超過脫硫系統(tǒng)設計能力，燒結生產(chǎn)轉入低負荷運行狀態(tài)，直接影響到八鋼煉鐵生產(chǎn)成本。

對此，燒結從制約脫硫主要因素入手，采取對應措施解決其瓶頸問題：（1）針對脫硫消石灰制備能力不足，改造了脫硫消石灰制備設施，提高脫硫消化石灰制備能力，消石灰制備量由設計的8t/h 提高到10～12t/h；（2）降低脫硫劑粒度，將脫硫劑粒度由≤1mm 降至≤200 目，提高脫硫劑的反應效率；（3）借鑒電廠脫硫劑電石渣配加經(jīng)驗，在鋼企燒結脫硫系統(tǒng)進行了配加電石渣試驗。通過優(yōu)化燒結脫硫工藝，成功完成了電石渣的配加試驗，彌補脫硫消石灰制備量不足的問題，取得了良好效果。

4 優(yōu)化燒結、脫硫過程控制操作

4.1 優(yōu)化燒結過程控制操作

4.1.1 燒結機開機前的控制

（1）開機前檢查、確認抽風系統(tǒng)所有閥門、人孔關閉，減少漏風，有效快速提高燒結煙氣溫度；

（2）開機前燒結機上料量控制在設計能力的60%；

（3）開機投料生產(chǎn)前3個小時，全部用混勻料生產(chǎn)，停止燒結直配精粉的配加。

4.1.2 燒結煙氣溫度的控制

燒結脫硫出口濃度S02＞180mg/Nm3的情況下：燒結煙氣溫度＜100℃，且持續(xù)10 分鐘時，通過采取降低上料量、提高主抽風機風門或轉速等措施控制脫硫入口煙氣硫濃度；燒結煙氣溫度＞160℃10 分鐘時，通過采取提高上料量、降低主抽風機風門或轉速等措施控制弱柳入口硫濃度。

4.2 優(yōu)化脫硫過程控制操作

（1）當脫硫入口硫濃度＞2200 mg/Nm3持續(xù)10分鐘且有上升趨勢時，提高消石灰制備和配加量，降低電石渣用量，同時燒結機上料量減少10%～20%和燒結直配精粉比例降低5%，持續(xù)觀察40 分鐘，跟蹤入口和出口硫濃度。

（2）當脫硫入口硫濃度＞2500 mg/Nm3持續(xù)10分鐘且有上升趨勢時，提高消石灰制備和配加量，降低電石渣用量，同時燒結機上料量減少20%～40%和降低燒結直配精粉比例降低10%。持續(xù)觀察40 分鐘，跟蹤入口和出口硫濃度。

（3）當脫硫入口硫濃度＞2800 mg/Nm3，持續(xù)5 分鐘且有上升趨勢時，提高消石灰制備和配加量，降低電石渣用量，同時降低燒結機上料量＞40%或停用直配精粉。持續(xù)觀察40 分鐘，跟蹤入口和出口硫濃度。

（4） 當脫硫煙氣出口SO2濃度持續(xù)超過180mg/Nm3，持續(xù)10min，脫硫操作工將現(xiàn)場的脫硫劑（電石渣）車對好塔底打灰口，塔底打電石渣，在低溫狀態(tài)下通過提高脫硫劑Ca（OH）2的含量來提高反應速率，提高低溫狀態(tài)下的脫硫效率。

開機前1 小時開始用生石灰制備消石灰，當在線監(jiān)測系統(tǒng)顯示入口SO2濃度明顯上升，立即手動往吸收塔輸入新制備的消石灰，通過提高脫硫劑的溫度來提高煙氣中SO2與Ca（OH）2的反應溫度，提高脫硫效率。

5 效果

八鋼燒結通過設備改進及采取一系列工藝控制措施，在高硫原料條件下，八鋼燒結脫硫技術指標得到了提升。如表2所示。

2018年、2019年燒結脫硫出口平均S02濃度分別56.77 mg/Nm3、61.85 mg/Nm3，均遠低于國家環(huán)保要求的SO2排放濃度（180mg/Nm3）。

表2 八鋼燒結廠2018-2019年主要脫硫指標（全礦）對比

6 結語

八鋼燒結通過優(yōu)化配礦結構，完善脫硫工藝和優(yōu)化脫硫操作，實現(xiàn)了燒結脫硫能力的穩(wěn)定、可持續(xù)性和安全運行。燒結脫硫出口SO2濃度控制達到環(huán)保環(huán)保指標，燒結生產(chǎn)正常運行產(chǎn)能未再受限。

（1）優(yōu)化燒結配礦結構，合理、經(jīng)濟的使用鐵礦資源，降低了燒結鐵料硫含量波動幅度，為燒結脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有利條件。

（2）改進脫硫消石灰制備設施，脫硫劑消石灰制備能力提高到10～12t/h，是提高脫硫能力的關鍵因素。

（3）降低脫硫劑粒度，由≤1mm 降至≤200 目，提高了脫硫劑的反應效率。

（4）燒結、脫硫過程精細化操作的不斷探索、優(yōu)化和創(chuàng)新，為有效控制燒結出口脫硫煙氣濃度發(fā)揮了重要作用。