降低礦渣粉磨廢氣中氮氧化物的措施

梅立全

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司 河北唐山 063020

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司擁有6條60萬噸/年礦渣粉生產(chǎn)線，礦渣粉生產(chǎn)線與首鋼京唐公司3座煉鐵高爐配套建設(shè)，1、2號高爐配備的四條礦渣粉生產(chǎn)線均采用雙翻板鎖封入料方式生產(chǎn)，3號高爐配備的兩條礦渣粉生產(chǎn)線采用的是螺旋輸送器鎖風入料方式生產(chǎn)，煉鐵產(chǎn)生的礦渣水淬后直接通過皮帶運至礦渣立磨進行粉磨，入磨礦渣水分達到14%，熱風爐溫度超過900度，正常生產(chǎn)是氮氧化物排放達不到超低排放要求[1]。為了滿足超低排放要求，對原來的水渣倉、入磨鎖風裝置進行了改造，改造后組織生產(chǎn)廢氣中氮氧化物含量能滿超低排放要求。

1 問題及原因分析

我公司礦渣粉生產(chǎn)線引入磨礦渣水分大，熱風爐爐膛溫度高，滿負荷運行時廢氣中氮氧化物排放濃度偏高[2]。通過對氮氧化物排放數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)持續(xù)對比摸索，發(fā)現(xiàn)氮氧化物主要產(chǎn)生在水渣水分大、爐膛溫度高的階段，氮氧化物產(chǎn)生量隨爐膛溫度升高而增大。相關(guān)工藝參數(shù)試驗數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出：水渣直接入倉，經(jīng)過現(xiàn)在的水渣倉濾水后，水渣水分平均為14%，臺時為90t/h時，氮氧化物含量平均為75mg/Nm3；目前采用部分水渣落地后再通過提升機上料方式，將水渣水分降至12.5%左右，臺時為90t/h時，氮氧化物含量平均為69mg/Nm3；水渣水分12.5%左右，臺時降至83t/h時，氮氧化物含量下降到平均50mg/Nm3左右，但達不到臺時90t/h的設(shè)計生產(chǎn)能力；若全部水渣入倉，倉滿后控水30min后再生產(chǎn)，水渣水分降至11%左右，臺時為90t/h時，氮氧化物含量降至50mg/Nm3左右。

表1 不同工藝條件下氮氧化物含量對比表

根據(jù)廢氣中氮氧化物含量折算公式：氮氧化物折算值=（21-氧基）/（21-實測氧含量）×氮氧化物實測值。本行業(yè)氧基=8。當廢氣中氧含量降低時，氮氧化物折算值也隨之降低。我公司3爐生產(chǎn)線立磨入料方式為螺旋輸送器入料，1、2爐生產(chǎn)線立磨入料方式采用雙翻板鎖風閥入料，同工藝參數(shù)不同入料方式對廢氣的影響見表2。

經(jīng)過分析表2數(shù)據(jù)：在水渣水分和立磨工藝參數(shù)一致的情況下，3爐尾氣氧含量比1爐低約1%左右，3爐立磨入口負壓比1爐高300Pa左右，分析原因為3爐立磨采用螺旋輸送器入料，鎖風效果好。建議將立磨鎖風方式由雙翻板鎖風閥改為螺旋輸送器入料鎖風，減少系統(tǒng)漏風，進而降低廢氣中的氧含量，氮氧化物折算值也降低到53mg/Nm3左右[3]。

表2 不同入料鎖風方式氮氧化物含量對比表

分析結(jié)論：通過降低入磨水渣水分進而降低熱風爐爐膛溫度和控制氧含量兩方面試驗，均能降低氮氧化物排放濃度[4]。

2 改造項目實施

2.1 改造項目工藝方案

通過試驗分析結(jié)果制定了水渣倉和入料方式改造的方案。

（1）改造的主要內(nèi)容：1爐、2爐、3爐的6個水渣倉南北兩側(cè)各增加一個出料溜管，擴大1爐、2爐、3爐皮帶秤平臺并增加6臺定量給料機。兩個水渣倉交替使用，兩條礦渣粉生產(chǎn)線共用其中一個水渣倉，另一個水渣倉用來入新水渣并控水，控水時間在30min以上。兩個水渣倉交替使用，達到降低入磨水渣水分的目的。定量給料機工藝布置圖見圖1。

圖1 水渣倉及定量給料機工藝布置圖

（2）取消1爐、2爐四個氣動雙翻板鎖風閥，改用螺旋輸送器鎖風下料，減少系統(tǒng)漏風，降低廢氣中氧含量。螺旋輸送器工藝布置圖見圖2。

圖2 螺旋輸送器工藝布置圖

2.2 改造施工

2.2.1 水渣倉改造

（1）每個水渣倉設(shè)置兩個出料溜管，分布在水渣倉南北兩側(cè)，對稱布置。出料溜管尺寸為500×500×3500mm，內(nèi)部鋪襯板，溜管下口前側(cè)距定量給料機皮帶高度為100mm，溜管下口后側(cè)距定量給料機皮帶高度為400mm。

（2）皮帶秤平臺向南、北側(cè)擴展2.5米，地面增加兩道縱鋼梁，立柱連接縱鋼梁。

（3）在兩個水渣倉南、北兩側(cè)的出料溜管下各安裝一條定量給料機，定量給料機前后輪中心距為18.5m。

（4）新加定量給料機出口處增加下料溜子，溜子內(nèi)鋪6+6mm襯板。

（5）制作、安裝設(shè)備配套的電氣柜、鍍鋅管、橋架、穿線管、電纜鋪設(shè)及設(shè)備的安裝、調(diào)試。

（6）更換水渣倉振打電機為中控控制。

2.2.2 鎖風閥改造

（1）拆除原雙翻板鎖風閥。

（2）在18.767m平臺增加兩條2000mm長的HW200×200×8×12的型鋼。

（3）入磨皮帶機頭下料溜子與螺旋輸送器進料口通過大于70°斜向溜管連接，并將入磨皮帶機頭變徑部分進行非標制作，溜管尺寸為600×600×4100mm，溜管內(nèi)鋪6+6mm襯板。

（4）在18.767m平臺GL1上安裝螺旋輸送器，螺旋輸送器出料口與中心溜管做Ф1000mm變Ф900mm變徑連接，傾斜角度大于70°。

（5）制作、安裝設(shè)備配套的電氣柜、鍍鋅管、橋架、穿線管、電纜鋪設(shè)及設(shè)備的安裝、調(diào)試。

3 改造效果

改造項目投資包括6臺定量給料機、4臺螺旋輸送機、材料費、施工費共計220萬元，歷時三個月，改造達到了預(yù)期目的[5]。

（1）改造后水渣在不用落地的前提下，入磨水渣水分由14%降至11%左右，廢氣中氧含量降至17%，氮氧化物的含量降至40mg/Nm3左右，能夠滿足正常生產(chǎn)情況下的超低排放要求。

（2）入磨礦渣水分降低，節(jié)約高爐煤氣使用量，高爐煤氣單耗可降低4m3/t左右。

（3）減少系統(tǒng)漏風，降低能耗，利于磨機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

改造后每年可減少高爐煤氣費用支出約155萬元，投資回報率為70%。

4 結(jié)語

通過對水渣倉改造降低入磨物料水分，進而降低熱風爐燃燒溫度和入料鎖風方式的改造，能有效降低礦渣粉磨系統(tǒng)降低廢氣中氮氧化物含量，滿足了環(huán)保超低排放要求，并且降低入磨水分和更換鎖風閥減少系統(tǒng)漏風，穩(wěn)定礦渣立磨料層，提高臺時產(chǎn)量，有效減低能源消耗。并且改造項目在原有水渣倉、皮帶秤平臺、雙翻板鎖風閥平臺基礎(chǔ)上改造，不需征地、環(huán)保、規(guī)劃等手續(xù)，施工難度低，施工周期短，投資回報高，希望對有相似情況的礦渣粉磨企業(yè)提供借鑒參考。