燒結(jié)煙氣循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)及應(yīng)用

閻占海

1.前言

煙氣循環(huán)燒結(jié)技術(shù)分為外循環(huán)技術(shù)（從機頭電除塵出口至主抽風(fēng)機之間煙道引燒結(jié)煙氣循環(huán)至燒結(jié)機料面進行熱風(fēng)燒結(jié)）和內(nèi)循環(huán)技術(shù)（從燒結(jié)機特定風(fēng)箱支管引燒結(jié)煙氣循環(huán)至燒結(jié)機料面進行熱風(fēng)燒結(jié)），鋼鐵企業(yè)可根據(jù)不同要求選擇相應(yīng)的煙氣循環(huán)燒結(jié)技術(shù)。目前國內(nèi)應(yīng)用較普遍的煙氣循環(huán)燒結(jié)技術(shù)為內(nèi)循環(huán)技術(shù)，本文旨在介紹煙氣循環(huán)燒結(jié)（內(nèi)循環(huán)）新技術(shù)——燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)。

煙氣循環(huán)燒結(jié)（內(nèi)循環(huán)）技術(shù)為選取燒結(jié)機特定風(fēng)箱支管煙氣循環(huán)，至燒結(jié)料面進行熱風(fēng)燒結(jié)，根據(jù)側(cè)重點不同（側(cè)重余熱利用，選取高溫段風(fēng)箱；側(cè)重減少主抽風(fēng)機風(fēng)量，選取氧含量較高的風(fēng)箱）選取相應(yīng)風(fēng)箱的煙氣進行循環(huán)燒結(jié)。無論哪一種循環(huán)方案，均為選取煙氣循環(huán)風(fēng)箱與大煙道切斷，即煙氣循環(huán)系統(tǒng)與燒結(jié)機抽風(fēng)系統(tǒng)獨立并行。這樣造成煙氣循環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)性能差，且又因煙氣循環(huán)系統(tǒng)故障導(dǎo)致燒結(jié)機不能正常生產(chǎn)。為了解決常規(guī)煙氣循環(huán)技術(shù)調(diào)節(jié)性能差、單一取氣方式難以適應(yīng)燒結(jié)過程波動的技術(shù)難題，創(chuàng)新采用了燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)。

2.燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)

燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)[1]，采用雙煙道雙側(cè)并聯(lián)取氣的方式，通過合理設(shè)置調(diào)節(jié)閥門，實現(xiàn)操作獨立控制、選擇性靈活切換，攻克了單一取氣方式難以適應(yīng)燒結(jié)過程波動的技術(shù)難題。同時，設(shè)置備用循環(huán)風(fēng)箱和增加補氧裝置，增強調(diào)控功能，進一步擴展了調(diào)節(jié)范圍。

2.1 雙煙道雙側(cè)并聯(lián)取氣技術(shù)

雙煙道雙側(cè)并聯(lián)取氣技術(shù)是從燒結(jié)機風(fēng)箱兩側(cè)的支管引出循環(huán)風(fēng)管，并連接至循環(huán)主煙道（見圖1）。該技術(shù)是在風(fēng)箱支管與大煙道、循環(huán)風(fēng)管與循環(huán)主煙道之間設(shè)置并聯(lián)切換閥和選擇切換閥，通過關(guān)閉并聯(lián)切換閥和開啟選擇切換閥，實現(xiàn)風(fēng)箱投入煙氣循環(huán)運行。同時，控制主煙道兩側(cè)選擇切換閥，使循環(huán)風(fēng)箱兩側(cè)風(fēng)量均衡。當(dāng)煙氣循環(huán)系統(tǒng)故障時，開啟并聯(lián)切換閥、關(guān)閉選擇切換閥，快速退出煙氣循環(huán)系統(tǒng)，以不影響燒結(jié)機正常生產(chǎn)。

圖1 雙煙道雙側(cè)并聯(lián)取氣示意圖

2.2 備用循環(huán)風(fēng)箱和氧氣補充技術(shù)

循環(huán)煙氣氧含量是提高燒結(jié)煙氣循環(huán)率的瓶頸[2]，需保證煙氣循環(huán)燒結(jié)風(fēng)氧平衡。為進一步增強調(diào)控功能，在綜合考慮節(jié)能降耗、源頭減排、煙氣減量的基礎(chǔ)上，最大程度提高煙氣循環(huán)量，在循環(huán)風(fēng)機出口設(shè)置氧氣補充裝置，并選取5-7號、20-23號風(fēng)箱為循環(huán)風(fēng)箱，同時設(shè)置4號和8號風(fēng)箱作為備用循環(huán)風(fēng)箱（見圖2）。

圖2 燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)示意圖

生產(chǎn)過程中，可根據(jù)生產(chǎn)要求選擇循環(huán)風(fēng)箱。可參照以下三種循環(huán)方案[3]：

方案一：側(cè)重節(jié)能（降低固體燃耗），則選取19-23號風(fēng)箱。

方案二：側(cè)重減排（CO、NOx），則選取5-8號風(fēng)箱。

方案三：側(cè)重減量，則選取5-7號，20-23號風(fēng)箱，同時靈活選用4號、8號風(fēng)箱。

在選取了作為循環(huán)使用的風(fēng)箱后，為了保障燒結(jié)礦的產(chǎn)量、質(zhì)量指標穩(wěn)定，通過調(diào)節(jié)氧氣補充裝置，循環(huán)煙氣中氧氣的體積分數(shù)應(yīng)不低于18%[4]。

3.應(yīng)用效果

以某鋼廠435㎡燒結(jié)機應(yīng)用為例。原料條件為：焦粉配比：3.4%；無煙煤配比：0.9%；混合料水份：7.4%，燒結(jié)礦堿度：2.25；生石灰配比：6.4%，輕燒白云石粉配比：3.6%。在該試驗條件下，獲得的指標為：垂直燒結(jié)速度17.96mm/min，成品率83.9%，轉(zhuǎn)鼓強度78.0%，利用系數(shù)1.35t/㎡h。

循環(huán)煙氣風(fēng)量20萬m3/h- 45萬m3/h(表顯示數(shù))，循環(huán)煙氣溫度正常保持在170℃-250℃，密封罩負壓控制在-50Pa～-30Pa，排放煙氣溫度140℃左右。

3.1 煙氣循環(huán)燒結(jié)對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

（1）煙氣循環(huán)對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓和粒度的影響

煙氣循環(huán)投運后，取樣1轉(zhuǎn)鼓指數(shù)偏低，大于40mm粒級增加2.4%，16mm-25mm粒級含量增加6.8%，5mm-10mm減少3.8%，平均粒級升高0.83。但是由于燒結(jié)FeO偏低（7.47%），轉(zhuǎn)鼓指數(shù)也偏低；取樣2平均粒徑升高0.72，轉(zhuǎn)鼓降低幅度較大（見表1）。

（2）燒結(jié)礦RDI

從燒結(jié)礦RDI數(shù)據(jù)來看，不考慮原料結(jié)構(gòu)及操作影響，煙氣循環(huán)期間燒結(jié)礦RDI降低（見表2）。

（3）燒結(jié)礦熔滴性能

相比燒結(jié)機燒結(jié)礦熔滴試驗結(jié)果，相同配礦結(jié)構(gòu)與爐料結(jié)構(gòu)條件下，軟化開始溫度降低，軟化區(qū)間變寬，總特性值S增大，熔滴性能劣化，但都在控制范圍內(nèi)（見表3）。

表1 燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)和粒度

表2 燒結(jié)礦RDI

表3 燒結(jié)礦熔滴性能

表4 廢氣污染物排放情況

表5 CO濃度參數(shù)表

綜上所述，煙氣循環(huán)燒結(jié)礦質(zhì)量影響為：降低轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、燒結(jié)礦粒徑稍微升高、燒結(jié)礦燒結(jié)礦RDI降低降低、熔滴性能劣化，但變化幅度均較小，認為煙氣循環(huán)對燒結(jié)礦質(zhì)量影響有限。

3.2 煙氣循環(huán)燒結(jié)節(jié)能減排效果

（1）降低固體燃耗

燒結(jié)礦固體燃料消耗是54.5kg/t，煙氣循環(huán)投運后固體燃料消耗是49.02kg/t，燒結(jié)礦固體燃料消耗降低5.48k g/t（見圖3）。

（2）燒結(jié)礦產(chǎn)量提高

單風(fēng)機生產(chǎn)條件下提產(chǎn)效果較明顯，上料量提高100 t/h-150t/h，臺時產(chǎn)量由343t/h提高到461t/h，日產(chǎn)量由8200噸/天提高到11200噸/天，增產(chǎn)34.2%。由于雙風(fēng)機條件主要是應(yīng)對污染物減排，因此雙風(fēng)機生產(chǎn)提產(chǎn)的效果不明顯（見圖4）。

（3）污染物排放總量降低

圖3 固體燃耗配比 %

圖4 燒結(jié)機產(chǎn)量提高情況

燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)，使生產(chǎn)過程中的煙氣量及污染物濃度大幅降低。以噸礦計算，SO2排放總量降低17.7%，NOx排放總量降低20.8%，噸礦排放CO降低了3.2㎏（見表4、表5）。

從燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用來看，煙氣循環(huán)率大于25%、CO減排1.535萬噸/年、NOx減排1056噸/年、SO2減排2496噸/年、噸燒結(jié)礦固體燃料消耗平均降低5.4kg。

從二噁英合成條件分析，煙氣循環(huán)減少了燒結(jié)環(huán)境中氧氣含量，破壞了二噁英合成條件，對二噁英有一定的遏制；燒結(jié)過程中二噁英主要分布在高溫段風(fēng)箱，采取了循環(huán)高溫段風(fēng)箱煙氣進行熱風(fēng)燒結(jié)，煙氣中的二噁英在燒結(jié)過程中被高溫分解，明顯減少了二噁英的廢氣排放，減排幅度約為60%[5]?；谝陨蟽蓚€方面，煙氣循環(huán)燒結(jié)達到了對二噁英的減排作用。

4.結(jié)束語

燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)，采取了循環(huán)風(fēng)箱并聯(lián)取氣方式，實現(xiàn)操作獨立控制、選擇性靈活切換，同時設(shè)置4號和8號兩個備用循環(huán)風(fēng)箱，增強了調(diào)控功能。燒結(jié)煙氣選擇性循環(huán)節(jié)能減排技術(shù)，對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響有限，減排效果明顯，各鋼鐵廠可根據(jù)實際生產(chǎn)要求或減排需要，采用相應(yīng)的循環(huán)方案。