馬鋼300 m2燒結(jié)機(jī)煙氣排放環(huán)保達(dá)標(biāo)生產(chǎn)實(shí)踐

艾文兵

(馬鋼股份有限公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼原二鐵總廠現(xiàn)有三臺(tái)燒結(jié)機(jī)，1#、2#燒結(jié)機(jī)300 m2和3#燒結(jié)機(jī)360 m2，其中1#機(jī)1994年投產(chǎn)，2#機(jī)2003年投產(chǎn)，3#機(jī)于2016年投產(chǎn)，1#、2#機(jī)在2014年分別進(jìn)行改造大修，提升產(chǎn)能。1#機(jī)風(fēng)箱分布為脫硫和非脫硫系，1#主抽煙道為脫硫系，2#主抽煙道為非脫硫系，9-15#風(fēng)箱進(jìn)1#主抽煙道[1]，而2#、3#機(jī)風(fēng)箱分布為交叉式，單號(hào)風(fēng)箱對(duì)2#主抽煙道，雙號(hào)風(fēng)箱對(duì)1#主抽煙道，這兩種風(fēng)箱布置方式使燒結(jié)機(jī)都具備單風(fēng)機(jī)生產(chǎn)能力。三臺(tái)燒結(jié)機(jī)都配套脫硫系統(tǒng)，其中1#機(jī)只有脫硫系煙道脫硫，非脫硫系煙道不脫硫，2#機(jī)是雙煙道都脫硫，分別于2009年和2015年投入運(yùn)營(yíng)。

1 環(huán)?，F(xiàn)狀

按照現(xiàn)階段省市對(duì)燒結(jié)機(jī)的環(huán)保排放要求，三臺(tái)燒結(jié)機(jī)都能符合要求。3#機(jī)設(shè)備較新，除塵設(shè)備可以保證粉塵排放濃度更低，1#、2#機(jī)建成較早，隨著燒結(jié)機(jī)改造和產(chǎn)能釋放，除塵效果和能力不匹配，狀況堪憂。正常生產(chǎn)時(shí)，從環(huán)保監(jiān)控儀器上看粉塵排放濃度，均能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但遇到系統(tǒng)停機(jī)或者生產(chǎn)大幅波動(dòng)時(shí)，粉塵量會(huì)急劇增加，此時(shí)大煙囪會(huì)產(chǎn)生冒“黃煙”現(xiàn)象。

隨著環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，對(duì)煙氣排放有一定限制，1#、2#機(jī)都開(kāi)始配套脫硫裝置，得益于脫硫系統(tǒng)配置的布袋除塵器，煙氣粉塵量進(jìn)一步降低。但當(dāng)燒結(jié)機(jī)空臺(tái)車投料或倒空燒結(jié)機(jī)料時(shí)，受制于脫硫的操作工藝，為保護(hù)脫硫布袋，此時(shí)脫硫系統(tǒng)處于停機(jī)保護(hù)狀態(tài)，燒結(jié)煙氣不經(jīng)過(guò)脫硫系統(tǒng)，直接經(jīng)由大煙囪排入大氣，產(chǎn)生冒“黃煙”現(xiàn)象。因此時(shí)主風(fēng)機(jī)在運(yùn)行，臺(tái)面上的燒結(jié)混合料沒(méi)有充分粘黏固結(jié)，通過(guò)風(fēng)機(jī)抽風(fēng)作用，直接經(jīng)由煙道進(jìn)入機(jī)頭除塵器，其量遠(yuǎn)超過(guò)電除塵器的除塵能力，不可避免的導(dǎo)致一定量的煙塵從大煙囪排出，造成冒“黃煙”，污染大氣環(huán)境，帶來(lái)很大的社會(huì)影響。根據(jù)新環(huán)保法要求，這種排放會(huì)受到環(huán)境保護(hù)部門的嚴(yán)厲處罰和生產(chǎn)約束。

2 煙氣粉塵排放達(dá)標(biāo)生產(chǎn)實(shí)踐

針對(duì)1#、2#機(jī)空臺(tái)車投料或倒空燒結(jié)機(jī)料時(shí)煙塵排放超標(biāo)問(wèn)題，我們從工藝操作、工序服從、設(shè)備改善等多方面著手，在一定程度上改善了粉塵排放，但達(dá)不到解決目標(biāo)任務(wù)，問(wèn)題最終都導(dǎo)向到脫硫系統(tǒng)，如何優(yōu)化脫硫操作工藝，確保脫硫與燒結(jié)同步運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)粉塵排放達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。

2.1 2#燒結(jié)機(jī)脫硫工藝改善

起先脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)條件是：燒結(jié)機(jī)投料生產(chǎn)正常后，入口煙氣溫度要達(dá)到80 ℃；脫硫停運(yùn)條件是煙氣溫度超過(guò)185 ℃。這種操作模式給燒結(jié)機(jī)空臺(tái)車投料和停機(jī)倒料帶來(lái)很大壓力，空臺(tái)車投料生產(chǎn)，煙氣溫度上升慢，一般要經(jīng)歷一個(gè)完整布料臺(tái)面才逐步恢復(fù)正常，具備脫硫啟動(dòng)條件，在此期間只能依靠除塵設(shè)備自身能力；同樣的燒結(jié)機(jī)準(zhǔn)備停機(jī)倒料時(shí)，因需停機(jī)抽透混合料，煙氣溫度能到200 ℃以上，在還沒(méi)有完全抽透時(shí)，脫硫就停止運(yùn)行，粉塵也只能依靠除塵設(shè)施收集。該運(yùn)行模式也指出了脫硫工藝操作改善的方向：在燒結(jié)機(jī)空臺(tái)車投料前，脫硫就要運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)；停機(jī)倒料時(shí)，當(dāng)混合料抽透后，主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門關(guān)閉后，脫硫系統(tǒng)才能停止運(yùn)轉(zhuǎn)。做好這兩點(diǎn)就能夠基本解決2#燒結(jié)機(jī)煙塵排放問(wèn)題，后期需要解決的對(duì)象就圍繞著脫硫操作調(diào)整后帶來(lái)的新問(wèn)題。

空臺(tái)車投料前煙氣溫度低解決方法

燒結(jié)煙氣中含水量大約10%，當(dāng)煙溫低時(shí)，易凝結(jié)成水滴黏在除塵布袋上[2]，加之布袋上本來(lái)就有的脫硫副產(chǎn)物，會(huì)形成糊狀物，阻礙布袋的通過(guò)性，降低除塵能力。通過(guò)摸索試驗(yàn)，獲得的解決措施：①提前運(yùn)轉(zhuǎn)布袋除塵器的電加熱設(shè)備，以提高艙體內(nèi)整體溫度，盡量提升煙氣在露點(diǎn)溫度以上，減少煙氣中水分的凝結(jié)，保證布袋的除塵能力和使用壽命；②燒結(jié)操作上也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整配合，投料時(shí)混合料水分控制適宜，不能過(guò)大；起始布料層厚不能過(guò)高，450 mm-500 mm范圍，使燒結(jié)過(guò)程提前，以最快速度提高煙氣溫度。

停機(jī)倒料時(shí)煙氣溫度高解決方法

煙氣溫度過(guò)高，容易燒布袋，很危險(xiǎn)。燒結(jié)機(jī)停機(jī)抽透生料時(shí)，隨著混合料的逐步抽透，煙氣溫度上升很快，整個(gè)抽透過(guò)程約20分鐘，最終能達(dá)到250 ℃，遠(yuǎn)高于布袋的承受能力。找出的解決措施有：①通過(guò)布料層厚的逐步遞減，減少抽透生料的時(shí)間，延緩脫硫入口溫度到達(dá)185 ℃；②燒結(jié)機(jī)中后部升溫較快，提前控制風(fēng)箱蝶閥開(kāi)度，減少尾部風(fēng)箱抽風(fēng)量，使風(fēng)量往燒結(jié)機(jī)前部遷移；③當(dāng)采取前面的措施后，煙氣溫度仍上升較快，需要打開(kāi)煙道的冷風(fēng)閥，通過(guò)冷風(fēng)的抽入，快速降低及延緩煙氣的升溫；④最有效的方法是降低燒結(jié)機(jī)的漏風(fēng)率，不需要專門停機(jī)抽生料，按照正常生產(chǎn)程序，逐步大幅降低布料層厚，通過(guò)風(fēng)箱蝶閥開(kāi)度控制風(fēng)量分配，保證燒結(jié)過(guò)程正常，達(dá)到燒結(jié)正常倒料效果，這樣煙氣溫度就能夠保證在正常范圍。

2.2 1#燒結(jié)機(jī)脫硫工藝改善

1#機(jī)的風(fēng)箱煙道布置與2#機(jī)有明顯區(qū)別，不能完全借鑒2#機(jī)的操作模式，如因前后風(fēng)箱進(jìn)入非脫硫煙道，中間風(fēng)箱進(jìn)入脫硫煙道，1#機(jī)不能采用不停機(jī)抽生料倒料操作模式。同時(shí)1#燒結(jié)機(jī)的非脫硫系也就是2#主抽煙道沒(méi)有配套脫硫系統(tǒng)，空臺(tái)車投料時(shí)煙囪冒黃煙現(xiàn)象不可避免，所有的探索和試驗(yàn)都不能杜絕粉塵超標(biāo)問(wèn)題，只是相對(duì)減弱。最終得出的結(jié)果是只要空臺(tái)車投料時(shí)風(fēng)經(jīng)過(guò)2#煙道，煙囪就會(huì)冒煙。期間因一臺(tái)主抽風(fēng)機(jī)的設(shè)備問(wèn)題，為保證燒結(jié)礦不至于斷供，燒結(jié)機(jī)嘗試單風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，摸索出燒結(jié)主要操作參數(shù)的控制：正常上料量約550 t/h，布料層厚750 mm，單風(fēng)機(jī)上料量控制在360 t/h-400 t/h，布料層厚降到400 mm-500 mm；正常終點(diǎn)溫度400 ℃以上，煙氣溫度150 ℃左右，單風(fēng)機(jī)時(shí)對(duì)應(yīng)煙氣溫度只有100 ℃左右，燒結(jié)趨勢(shì)起頭較早，終點(diǎn)溫度只有320 ℃左右。

結(jié)合單風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效果，提出解決措施：空臺(tái)車布料時(shí)，脫硫系統(tǒng)提前運(yùn)行，開(kāi)機(jī)時(shí)按照單風(fēng)機(jī)生產(chǎn)模式，只調(diào)整脫硫系主抽風(fēng)機(jī)，非脫硫系風(fēng)機(jī)風(fēng)門不開(kāi)，待整個(gè)生產(chǎn)穩(wěn)定后，逐步開(kāi)啟2#主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)門，操作參數(shù)逐步回到雙風(fēng)機(jī)生產(chǎn)模式，這樣就能保證開(kāi)機(jī)時(shí)煙氣都經(jīng)過(guò)脫硫布袋，避免粉塵超標(biāo)。單風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后煙氣溫度較雙風(fēng)機(jī)時(shí)還要低，需要加強(qiáng)布袋除塵器的電加熱能力，強(qiáng)化設(shè)備的跟蹤檢查和及時(shí)更換保障措施。

3 煙氣SO2和NOx排放達(dá)標(biāo)生產(chǎn)實(shí)踐

在現(xiàn)有原燃料結(jié)構(gòu)條件下，燒結(jié)機(jī)脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度在400 mg/m3-800 mg/m3(設(shè)計(jì)處理最高濃度1500 mg/m3)[3]，NOx濃度在190 mg/m3-320 mg/m3。經(jīng)過(guò)脫硫后，排口濃度分別100 mg/m3以下和200 mg/m3左右，滿足早期規(guī)定的SO2濃度200 mg/m3和NOx濃度300 mg/m3限值，但是難以滿足今后鋼鐵行業(yè)的排放要求：SO2濃度30 mg/m3和NOx濃度50 mg/m3限值，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改善脫硫運(yùn)營(yíng)和燒結(jié)操作。

3.1 SO2排放濃度達(dá)標(biāo)改善

燒結(jié)機(jī)只要配套脫硫系統(tǒng)，SO2濃度要達(dá)到排放要求并不難，只需加大Ca(OH)2噴漿液量，同步燒結(jié)操作需要配合提高燒結(jié)煙氣溫度，以防止噴漿后煙氣溫度降低過(guò)多，低于水氣露點(diǎn)溫度。在2019年召開(kāi)“長(zhǎng)江大保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)”期間，通過(guò)控制所有的燒結(jié)機(jī)脫硫排口SO2濃度基本可以控制在30 mg/m3以下。目前唯一的難點(diǎn)是非脫硫系排口SO2濃度控制，好的時(shí)候能夠在30 mg/m3以內(nèi)，效果不好的時(shí)候在100 mg/m3以上，解決的途徑一是降低原燃料的硫含量，使用清潔原燃料，或者是非脫硫系煙道也配套脫硫設(shè)備，這是效果最好最長(zhǎng)效的方法。

3.2 NOx排放濃度達(dá)標(biāo)

目前公司的燒結(jié)機(jī)都沒(méi)有配套脫硝設(shè)備，NOx的排放濃度都能控制在300 mg/m3以下，1#、3#燒結(jié)機(jī)在250 mg/m3左右，2#燒結(jié)機(jī)在200 mg/m3左右，距50 mg/m3濃度限值要求很遠(yuǎn)。在2019年召開(kāi)“長(zhǎng)江大保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)”期間，通過(guò)采取減產(chǎn)和臨時(shí)調(diào)整焦粉與煤粉使用配比等措施，NOx的排放濃度控制在180 mg/m3左右，依然難以完成限值要求。于是2020年1#和3#燒結(jié)機(jī)的脫硝工程已進(jìn)入施工階段，相信等項(xiàng)目完工后，NOx的排放濃度會(huì)達(dá)到最新環(huán)保排放的標(biāo)準(zhǔn)。

4 總結(jié)

燒結(jié)煙氣主要污染物中SO2和NOx通過(guò)配套相應(yīng)的脫硫和脫硝設(shè)施能夠得到有效降低，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而因除塵設(shè)備能力導(dǎo)致的粉塵在啟機(jī)投料和停機(jī)倒料期間的超標(biāo)問(wèn)題，通過(guò)燒結(jié)生產(chǎn)操作調(diào)整和脫硫工藝改善，在一定程度上能彌補(bǔ)前者的不足。但這種方式只是臨時(shí)的，不能完全從根本上解決粉塵超標(biāo)問(wèn)題，不能解決產(chǎn)量與環(huán)保的平衡和人員操作失誤導(dǎo)致的短暫性超標(biāo)現(xiàn)象，需要設(shè)備本身具備完成目標(biāo)任務(wù)的能力，才可以做到百分百的放心，完全杜絕超標(biāo)排放問(wèn)題。