控制燒結(jié)機(jī)煙氣NOx超標(biāo)排放的方法及措施

張 偉

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司型鋼煉鐵廠，山東 濟(jì)南 271104)

燒結(jié)生產(chǎn)是冶金工業(yè)中污染最嚴(yán)重的工序之一，燒結(jié)污染治理技術(shù)一直是鋼鐵行業(yè)污染治理主要研究的課題。根據(jù)對(duì)我國(guó)主要鋼鐵企業(yè)近幾年的統(tǒng)計(jì)，在包括采選礦、燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、煉鐵、煉鋼和軋鋼在內(nèi)的鋼鐵企業(yè)各生產(chǎn)工序中，燒結(jié)、球團(tuán)工序排放的NOx占鋼鐵企業(yè)主工序NOx排放總量的一半，各主要工序NOx排放情況見(jiàn)表1[1]。因此，控制和減少燒結(jié)、 球團(tuán)工序NOx產(chǎn)生與排放是整個(gè)鋼鐵行業(yè)NOx減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

按照我國(guó)《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》(環(huán)大氣〔2019〕35號(hào))的相關(guān)要求，全流程鋼鐵企業(yè)，燒結(jié)系統(tǒng)控制NOx排放達(dá)標(biāo)尤為突出。為實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，大部分企業(yè)已采取燒結(jié)原燃料源頭治理[2]、不同工藝條件下的脫硫脫硝工藝。由于目前脫硫脫硝工藝本身還在逐步改進(jìn)過(guò)程中，部分時(shí)段仍然會(huì)出現(xiàn)階段性排放超標(biāo)現(xiàn)象。為此，在現(xiàn)有條件下，從燒結(jié)系統(tǒng)工序中優(yōu)化工藝操作，適當(dāng)降低生產(chǎn)負(fù)荷，滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，已成為一種積極應(yīng)對(duì)措施。本文的研究，圍繞降低燒結(jié)機(jī)機(jī)速及提前燒結(jié)終點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)減少NOx的生成量。

表1 全流程鋼鐵企業(yè)主要生產(chǎn)工序NOx排放情況表

1 試驗(yàn)部分

1.1 研究目的

在現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施及原燃料質(zhì)量條件下，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)煙氣排放滿足第四時(shí)段排放要求(顆粒物10 mg/m3；SO235 mg/m3；NOx 50mg/m3)。

1.2 研究方法

通過(guò)降低燒結(jié)機(jī)機(jī)速，提前燒結(jié)終點(diǎn)，減小燒結(jié)機(jī)燃燒帶面積，減少NOx產(chǎn)生量；同時(shí)終點(diǎn)提前后，機(jī)上冷卻部分冷空氣通過(guò)燒結(jié)礦料面進(jìn)入煙氣系統(tǒng)，稀釋煙氣中的NOx，從而降低煙氣NOx含量。

2 實(shí)施方案及結(jié)果討論

為期一周時(shí)間，分別在我公司4座105 m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了降低NOx生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件如下：

2.1 3#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)研究

8∶20上料量由236.9 t/h降至184 t/h，布料厚度保持680 mm。9：00總管負(fù)壓降至-7.8 kPa，終點(diǎn)提前至13#風(fēng)箱(共16個(gè)風(fēng)箱)，總管廢氣溫度升高至188 ℃，開啟兩個(gè)卸灰閥對(duì)冷風(fēng)降溫，燒結(jié)機(jī)機(jī)速由1.38 m/min降至1.07 m/min，NOx由273 mg/m3降至150 mg/m3。因總管廢氣溫度持續(xù)偏高，到9∶30開啟4個(gè)卸灰閥兌冷風(fēng)，燒結(jié)機(jī)機(jī)速降至0.85 m/min,終點(diǎn)提前至11#風(fēng)箱，廢氣溫度達(dá)到190 ℃，NOx濃度116 mg/m3。9∶40為控制溫度機(jī)速調(diào)整至1.07 m/min，卸灰閥開到7個(gè)終點(diǎn)后移至13、14#風(fēng)箱，NOx升高至149 mg/m3。10∶00將上料量調(diào)整至161 t/h，布料厚度保持680 mm，燒結(jié)機(jī)機(jī)速降低至0.88 m/min，為控制廢氣溫度逐步開啟卸灰閥，所有卸灰閥全部打開后廢氣溫度穩(wěn)定在140 ℃左右，總管負(fù)壓-6.3 kPa，終點(diǎn)在12#風(fēng)箱，NOx最低到50.15 mg/m3，氧含量17.8%(正常氧含量15.4%)，到12∶00試驗(yàn)結(jié)束。

2.2 4#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)研究

9∶10上料量由553 t/h降至436 t/h，燒結(jié)機(jī)機(jī)速由1.79 m/min降至1.29 m/min，燒結(jié)終點(diǎn)由24#風(fēng)箱提前至23#風(fēng)箱(共27個(gè)風(fēng)箱)，NOx由161 mg/m3下降至116 mg/m3，后調(diào)整機(jī)速至1.0 m/min，廢氣溫度由127 ℃升高至151 ℃，開兩個(gè)卸灰閥兌冷風(fēng)，NOx降至99.4 mg/m3，終點(diǎn)提前至18#風(fēng)箱，NOx降至87 mg/m3。但隨著卸灰閥開啟到4個(gè)，兌入冷風(fēng)后負(fù)壓下降至-11.3 kPa，終點(diǎn)開始后移至23#風(fēng)箱，NOx上升至129 mg/m3，于是將卸灰閥全部關(guān)閉，負(fù)壓升高，終點(diǎn)提前至17-18#風(fēng)箱時(shí)，NOx穩(wěn)定在90 mg/m3左右，最低42.15 mg/m3，控制溫度只開了2個(gè)卸灰閥(兩個(gè)煙道各一個(gè))，氧含量19.3%。機(jī)速穩(wěn)定在1.05-1.1 m/min，上料量340 t/h，總管負(fù)壓-11.5 kPa，NOx穩(wěn)定在45 mg/m3左右。

2.3 1#2#燒結(jié)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)研究

13∶25開始降低上料量，由560 t/h降至420 t/h，14∶05兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)機(jī)速降至1.11 m/min，1#機(jī)終點(diǎn)提前至15#風(fēng)箱，總管廢氣溫度由100 ℃升高至136 ℃；2#機(jī)終點(diǎn)提前至13#風(fēng)箱，廢氣溫度升高至104 ℃，NOx由176 mg/m3降至135 mg/m3。14∶25上料量降低至390 t/h，燒結(jié)機(jī)機(jī)速降低至1.06 m/min，NOx降至127 mg/m3；15∶50上料量降低至358 t/h,1#機(jī)速降低至0.84 m/min，2#機(jī)機(jī)速0.88 m/min，1#燒結(jié)機(jī)終點(diǎn)提前至13#風(fēng)箱，2#燒結(jié)機(jī)提前至12#風(fēng)箱，NOx降低至46.2 mg/m3。因1#機(jī)煙氣溫度達(dá)到174 ℃，于14∶15和14∶25開啟兩個(gè)卸灰閥兌冷風(fēng)，后因溫度下降較快在14∶40全部關(guān)閉。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

(1)3#燒結(jié)機(jī)因NOx基礎(chǔ)含量高，降低幅度較大。燒結(jié)機(jī)機(jī)速在0.88 m/min，最低降低至50.15 mg/m3，終點(diǎn)位置在11#風(fēng)箱時(shí)達(dá)到低點(diǎn)，氧含量達(dá)到14.8 %，風(fēng)機(jī)出口溫度達(dá)到140 ℃。

(2)4#燒結(jié)機(jī)通過(guò)試驗(yàn)，機(jī)速控制在1.05-1.1 m/min，終點(diǎn)控制在17-18#風(fēng)箱，NOx能夠滿足第四時(shí)段排放要求，最低降低到42.15 mg/m3，氧含量達(dá)到15.3 %，開啟卸灰閥1組就能滿足要求，總管廢氣溫度達(dá)到150 ℃。

(3)1#、2#燒結(jié)機(jī)通過(guò)試驗(yàn)，1#燒結(jié)機(jī)機(jī)速在0.84 m/min，終點(diǎn)控制在13#風(fēng)箱；2#燒結(jié)機(jī)機(jī)速在0.88 m/min，終點(diǎn)控制在12#風(fēng)箱。NOx含量降低到44.35 mg/m3，脫硫入口溫度最高至146 ℃，基本不用開卸灰閥兌冷風(fēng)。

通過(guò)采取如上措施進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，四臺(tái)燒結(jié)機(jī)都能夠達(dá)到降低煙氣NOx含量，基本滿足排放要求，不同工藝參條件下各臺(tái)燒結(jié)機(jī)NOx排放試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 不同工藝參條件下各臺(tái)燒結(jié)機(jī)NOx排放試驗(yàn)結(jié)果

匯總分析統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)期間機(jī)速調(diào)整后對(duì)產(chǎn)量影響的變化，根據(jù)上料量分析，四臺(tái)燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量影響具體見(jiàn)表3。

表3 滿足排放要求前提下對(duì)產(chǎn)量影響

4 結(jié)論

通過(guò)在4座105m2燒結(jié)連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，分析測(cè)試數(shù)據(jù)，可以看出，通過(guò)降低生產(chǎn)負(fù)荷，提前燒結(jié)終點(diǎn)，能夠有效降低煙氣中NOx含量，煙氣NOx含量由273 mg/m3以上降至最低42.15 mg/m3以下，滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)排放要求，但由此帶來(lái)燒結(jié)礦產(chǎn)量較正常生產(chǎn)條件下降30%左右。其他排放指標(biāo)在試驗(yàn)過(guò)程中因生產(chǎn)波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，但都能有效控制排放指標(biāo)滿足第四時(shí)段排放要求，此方法值得同行單位借鑒。同時(shí)須注意到如下幾個(gè)方面：

(1)因終點(diǎn)提前后會(huì)使燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)平面進(jìn)行機(jī)上冷卻，導(dǎo)致煙道溫度高，對(duì)脫硫系統(tǒng)造成一定的影響，一般溫度要求不超150 ℃即可。

(2)通過(guò)連續(xù)性生產(chǎn)試驗(yàn)可以看出，在這種生產(chǎn)模式下，有可能會(huì)導(dǎo)致煙氣中氧含量升高，正常生產(chǎn)情況下，須關(guān)注氧含量變化情況。

(3)降低燒結(jié)機(jī)機(jī)速后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)慢，影響布料效果，需優(yōu)化調(diào)整布料制度。

(4)終點(diǎn)提前后機(jī)尾斷面基本無(wú)紅火層，燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)上冷卻完，因冷卻時(shí)間短會(huì)造成局部急冷，對(duì)強(qiáng)度造成一定的影響，燒結(jié)礦中大粒級(jí)會(huì)增加，高爐實(shí)際使用時(shí)需均勻配加。

(5)機(jī)上冷卻后,冷卻機(jī)上余熱鍋爐蒸汽壓力降低至0.1 MPa，基本不再產(chǎn)生蒸汽。

(6)因終點(diǎn)提前，影響燒結(jié)礦產(chǎn)量，綜合考慮環(huán)保與產(chǎn)量因素，如鐵廠燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能富裕，可采取此試驗(yàn)方法實(shí)現(xiàn)NOx達(dá)標(biāo)排放。