燒結(jié)全過程節(jié)能減排生產(chǎn)實(shí)踐

聶榮恩，張文政，陳 艷

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，屬于高能耗、高物耗和高污染行業(yè)，也是大氣污染的主要來源之一。 鋼鐵行業(yè)SO2及NOx排放量分別占全國總排放量的8.8%和8%。 燒結(jié)是鋼鐵冶煉過程必備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，燒結(jié)工藝過程占煉鐵總成本的40%，燒結(jié)能耗一般占鋼鐵企業(yè)總能耗的20%左右。 燒結(jié)生產(chǎn)的環(huán)境污染問題是鋼鐵生產(chǎn)面臨的主要問題，燒結(jié)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的有害煙氣和粉塵，燒結(jié)煙氣中的SO2、NOx是鋼鐵企業(yè)的主要污染之一，SO2排放占鋼鐵行業(yè)總排放量的70%以上，NOx排放占鋼鐵行業(yè)總排放量的60~70%。

本文闡述了天鋼聯(lián)合特鋼為了實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)生產(chǎn)污染物排放達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，提高能源利用率采取的節(jié)能減排措施。

1 燒結(jié)生產(chǎn)面臨的主要問題

目前天鋼聯(lián)合特鋼配有兩臺230 m2燒結(jié)機(jī)，近幾年通過技術(shù)升級改造，使的燒結(jié)機(jī)的利用系數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都有了很大的提高，有些經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。 但按照國家鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)定以及《 關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》的要求，還存在著一定差距。

1.1 燒結(jié)生產(chǎn)污染物減排問題

需要考慮對燒結(jié)工序的燃料和原料進(jìn)行優(yōu)化處理，從燒結(jié)源、燃料開始控制污染物的產(chǎn)生；探索燒結(jié)過程控制優(yōu)化技術(shù)，減少燒結(jié)過程中的污染物的產(chǎn)生；燒結(jié)末端，需要探索高效的脫硫、脫硝以及除塵技術(shù)，使得排放的污染物濃度滿足國家超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。 最終實(shí)現(xiàn)燒結(jié)全流程的污染物減排控制體系。

1.2 燒結(jié)生產(chǎn)節(jié)能降耗問題

需要探索燒結(jié)料層的均勻布料技術(shù)，提高燒結(jié)料層的透氣性，可有效提高燒結(jié)料層的厚度、降低主軸風(fēng)機(jī)電耗； 研究降低燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率的的措施，增加燒結(jié)有效風(fēng)量的利用；燒結(jié)機(jī)保溫技術(shù)的開發(fā)也對燒結(jié)節(jié)能起著十分重要的作用。

1.3 燒結(jié)生產(chǎn)煙氣治理的問題

目前還需深入研究和探索經(jīng)濟(jì)、高效的燒結(jié)煙氣治理工藝。 由于燒結(jié)煙氣具有成分復(fù)雜且變化大特點(diǎn)，外加燒結(jié)煙氣脫硝技術(shù)尚不成熟，燒結(jié)工序NOx控制的實(shí)際狀況與國家要求存在一定差距。 目前燒結(jié)煙氣處理設(shè)施的建設(shè)成本和運(yùn)行成本較高，另外還沒有一種煙氣脫硝技術(shù)，在脫除燒結(jié)煙氣NOx的同時不產(chǎn)生其他的環(huán)境、能源、設(shè)備等問題。

2 主要研究內(nèi)容及改進(jìn)措施

針對上述問題，天鋼聯(lián)合特鋼經(jīng)多次調(diào)研論證，認(rèn)為建立一套燒結(jié)全過程污染物控制和處理技術(shù)是十分必要的，綜合效益可觀。

2.1 優(yōu)化燒結(jié)原、燃料結(jié)構(gòu)和配比

2.1.1 優(yōu)化燒結(jié)固體燃料結(jié)構(gòu)和種類

采用低硫、低氮的固體燃料，按不同種類和不同的配比，進(jìn)行燃料替代和減量試驗(yàn)，通過調(diào)整燒結(jié)料層固體燃料（焦粉、煤粉）的種類和配比，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過程減少NOx和SO 的產(chǎn)生和排放。

2.1.2 優(yōu)化燒結(jié)混合料的配礦結(jié)構(gòu)

采用低硫的礦粉，配以低硫、低氮固體燃料，控制燒結(jié)混勻礦的成分及粒徑組成，優(yōu)化燒結(jié)混勻礦的配礦結(jié)構(gòu)及燒結(jié)料層結(jié)構(gòu)； 觀察整個燒結(jié)過程SO2和NOx排放數(shù)值的變化，探索最佳的燒結(jié)風(fēng)量配比，實(shí)現(xiàn)能源利用效率最大化。 通過上述措施的實(shí)施，將燒結(jié)固體燃料消耗減少10%以上。

2.1.3 優(yōu)化燒結(jié)氣體燃料成分和結(jié)構(gòu)

采用轉(zhuǎn)爐煤氣替代10%的高爐煤氣作為燒結(jié)點(diǎn)火爐的燃料。 點(diǎn)火氣體參入轉(zhuǎn)爐煤氣，不僅可以減少燒結(jié)煙氣的排放量，還能顯著降低氣體燃料中N2的含量，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)頭的低氮氧化物燃燒。

2.2 優(yōu)化燒結(jié)過程的工藝操作

2.2.1 PID 分段控制技術(shù)的應(yīng)用

燒結(jié)過程是多變量變化的過程，燒結(jié)機(jī)頭的煙氣量、溫度、壓力及氮氧化物排放量均存在先升高后降低的規(guī)律，實(shí)際生產(chǎn)過程中燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)系統(tǒng)存在串風(fēng)和漏風(fēng)問題。 抽風(fēng)系統(tǒng)各個風(fēng)箱的風(fēng)量和風(fēng)壓相互影響，浪費(fèi)大量風(fēng)機(jī)能源。因此實(shí)施燒結(jié)風(fēng)箱分段控制，按照燒結(jié)各段的風(fēng)量不同需求，控制各段的風(fēng)量和壓力，可以顯著降低主抽風(fēng)機(jī)的能耗。

2.2.2 燒結(jié)混合料水分含量的優(yōu)化

燒結(jié)生產(chǎn)過程，混勻礦要造粒成球就要保持合適的水分。 混勻礦的水含量高低，決定了混勻礦的造球效果和燒結(jié)過程料層的透氣性，通過實(shí)踐確定，燒結(jié)混勻礦水分控制在7～9%時造球效果最好。

2.2.3 主抽風(fēng)機(jī)變頻技術(shù)的應(yīng)用

燒結(jié)過程中對燒結(jié)風(fēng)量的要求變化幅度較大，不同燒結(jié)階段對風(fēng)量的需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)最佳風(fēng)量滿足燒結(jié)過程的需求，可有效降低主抽風(fēng)機(jī)的能耗。 主抽風(fēng)機(jī)實(shí)施變頻節(jié)能技術(shù)后，電耗下降約20.7%。

2.2.4 燒結(jié)均勻布料技術(shù)的應(yīng)用

為了確保燒結(jié)料面的平整，燒結(jié)布料裝置也進(jìn)行了改造，在九輥布料器后方加裝了平料器。 平料器可根據(jù)料面的點(diǎn)火情況調(diào)整配重，使料面達(dá)到最佳平整效果，平整后的料面再由三個壓輥調(diào)整料面的厚度。 加裝平料器后，燒結(jié)機(jī)在提高料層厚度時，可防止物料自臺車兩側(cè)灑落，同時起到調(diào)整兩側(cè)透氣性，減少邊緣效應(yīng)，改善料面橫向平整度，改善表層燒結(jié)礦強(qiáng)度的作用。

2.2.5 厚料層燒結(jié)技術(shù)的應(yīng)用

厚料層燒結(jié)可以有效降低燒結(jié)工序固體燃耗和煤氣消耗，透氣性是燒結(jié)厚料層操作的關(guān)鍵指標(biāo)，氣流阻力主要來源于燒結(jié)料層的燃燒帶和過濕帶。 通過調(diào)整原料結(jié)構(gòu)，減少鐵精粉的配加量、調(diào)整熔劑結(jié)構(gòu)、提高熔劑的活性度、提高混勻礦溫度等措施，降低燃燒帶和過濕帶的阻力，實(shí)現(xiàn)厚料層生產(chǎn)。 目前天鋼聯(lián)合特鋼燒結(jié)料層厚度可達(dá)到800 mm 以上。

2.2.6 燒結(jié)機(jī)防漏風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

降低漏風(fēng)率是燒結(jié)行業(yè)增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、降低成本、提高質(zhì)量的有效途徑。 經(jīng)過調(diào)研和生產(chǎn)實(shí)踐探索，在燒結(jié)機(jī)滑道安裝自潤滑裝置、無漏風(fēng)密封滑板裝置、燒結(jié)機(jī)控風(fēng)隔板裝置、臺車篦條防漏風(fēng)擋銷裝置等技術(shù)改造措施，燒結(jié)漏風(fēng)率由55%降低至34.68%[1]。

2.2.7 燒結(jié)機(jī)頭煙氣部分循環(huán)利用

采用燒結(jié)機(jī)頭煙氣部分循環(huán)利用，進(jìn)行廢氣循環(huán)燒結(jié)。 燒結(jié)頭機(jī)高溫段煙氣余熱得到了有效的回收和利用，可充分減少能源消耗及料層燒結(jié)過程中NOx的產(chǎn)生量，節(jié)能減排效果明顯[2]。

2.2.8 燒結(jié)保溫墻技術(shù)的應(yīng)用

增加了燒結(jié)機(jī)外側(cè)保溫裝置。 在燒結(jié)機(jī)兩側(cè)一米處搭建了保溫墻，該墻的設(shè)立有效減少了燒結(jié)臺車的對流熱損失和輻射熱損失，既不影響操作，也不產(chǎn)生安全問題，是一個簡單有效的節(jié)能措施。

2.3 煙氣脫硫、脫硝全過程節(jié)能減排技術(shù)

2.3.1 依據(jù)煙氣濃度變化，優(yōu)化還原劑的用量

根據(jù)煙氣NOx、SO2進(jìn)口濃度的變化，優(yōu)化脫硫、脫硝過程還原劑的的使用量，在減少脫硫、脫硝藥劑消耗量，降低運(yùn)行成本的同時，還可以減少脫硫、脫硝產(chǎn)物的生成量和二次污染。

2.3.2 采用SCR 脫硝工藝

SCR 脫硝工藝，可利用SCR 反應(yīng)器脫硝后的高溫尾氣進(jìn)入GGH 換熱器，將脫硫后的煙氣由70～80℃升溫至～250 ℃左右，為下一步脫硝創(chuàng)造條件。 脫硝后煙氣經(jīng)GGH 換熱降溫至110～120 ℃后經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)引入煙囪排放。 該脫硝工藝即實(shí)現(xiàn)了熱能綜合回收利用又減少了大氣的熱污染。

2.3.3 解決催化裝置積灰堵塞問題

脫硝催化劑的堵塞物主要是硫酸氫氨，為了解決脫硝催化劑堵塞問題，在脫硝系統(tǒng)原煙氣中噴加部分脫硫劑，可以有效阻止SO2與NH3、H2O 反應(yīng)生成硫酸氫氨，完美解決了脫硝催化劑和GGH 堵塞的問題，保證了脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3.4 開發(fā)了新型流化床反應(yīng)器

通過改變布風(fēng)方式，增大了塔徑，合理設(shè)計(jì)塔體高度，提高了底部脫硫、脫硝反應(yīng)區(qū)流化床的密度，提高了氣固接觸概率，可以實(shí)現(xiàn)SO2脫除高于98%，NOx脫除率高于90%。

2.3.5 脫除副產(chǎn)物綜合利用

脫除過程產(chǎn)生的Ca（NO2）2可以促進(jìn)鋼筋表面形成致密的保護(hù)膜，防止混凝土內(nèi)部鋼筋的銹蝕；突破了脫硫副產(chǎn)物的利用瓶頸，拓寬了利用渠道，可以全部應(yīng)用于建材行業(yè)。

3 結(jié)語

天鋼聯(lián)合特鋼通過優(yōu)化燒結(jié)原燃料結(jié)構(gòu)和配比、優(yōu)化燒結(jié)過程的工藝操作、實(shí)施煙氣脫硫脫硝全過程節(jié)能減排技術(shù)等措施，燒結(jié)工序年節(jié)電量達(dá)到14777.71 kwh，節(jié)電率20.7%，燒結(jié)礦固體燃料消耗由50 kg/t 下降到45 kg/t，燃料消耗減少了10%，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)煙氣SO2、NOx和顆粒物排放滿足國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。