烧结降低烟气CO含量的生产实践.docx

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1、烧结降低烟气co含量的生产实践摘要：在烧结过程会产生SOx、NOx、二嗯英、CO等污染物，伴随着国 家出台的环保政策越发严峻，环保力度的逐渐加大，CO的减排正引起各方关 注，排放量标准正开始制定。本文主要介绍新金钢铁烧结厂通过采取合理配 碳、提高料层以及料面喷蒸汽等一系列生产实践降低烟气CO含量。关键词：co含量；合理配碳；提高料层；料面蒸汽目录前言2.前言21 .烧结工序节能减排必要性2.CO脱除技术43.1.烧结废气中CO的产生及组成43.2.烧结烟气中CO浓度的影响因素53.3,催化氧化法53 .4.无焰燃烧氧化法64 .5.两种CO脱除工艺比拟7.现状分析75 .采取的措施75.1.烟

2、气循环85.2.富氧点火85.3. 合理配碳85.4.提高料层95.4. 1.优化配矿结构105.4. 2.新型松料器105.4. 3.低负压点火115.4. 4.提高料温125.4. 5.强化制粒135.4. 6.燃料分加135.5.料面喷蒸汽145.5. 1.料面喷蒸汽原理145.5. 2.试验过程145.5. 3.试验数据15第1页共17页 及时下调机速而造成烧结夹生料，从而影响到烧结矿的产质量，故此料层厚度 并非越厚越好。在能保证烧好烧透的前提下料层越厚烧结矿质量、燃耗等因自动蓄热作用 都会越优。所以如何提高料层厚度是一直研究的课题。新金钢铁烧结机因主抽 风机设计偏小风量不够的影响在料

3、层到达800mm时陷入瓶颈期，为打破瓶 颈，通过外出考察以及查阅资料，最后制定了包括优化配矿结构、二次混匀改 为三次混匀以及燃料分加等一系列措施。目前正在逐步实施。5. 4. 1.优化配矿结构褐铁矿因空隙率和结晶水高对烧结料层透气性有改善的作用，但是会导致 烧结矿空隙率升高和成品率下降，所以褐铁矿配比不宜过高，经过长期的配料 实践，汇总规律，特规定烧结矿褐铁矿比例稳定在40%50%之间，赤褐比保 持在0.71之间，精矿配比稳定在20%30%之间，这样既能保证烧结矿透 气性，提高料层厚度，又能保证烧结矿质量。在生产中因除尘灰和返粉等循环料烧结必须消耗，但过多配加会造成烧结 矿透气性变差，影响料层

4、厚度，特针对这些亲水性差的物料单独存放在场地， 利用钩机进行混匀，混匀过程中进行喷水润湿，提高混合料造球率，改善料层 透气性，提高料层厚度。5. 4. 2.新型松料器烧结机原来用的松料器为板式松料器，此结构适应薄料层生产，但对于厚 料层烧结来说，严重影响了料层透气性，制约了料层的提高，为解决这一问 题，利用检修机会对松料器进行了改进，松料器改成阶梯式多功能松料器，并 通入蒸汽，如图1所示。改造完成投产后烧结料层提高到800mm,如图2所 ZjS o第10页共17页图1板式松料器改造成阶梯式松料器图片图2料层提高到800mm松料器主要由上下二排可以灵活组装的三分钢管组成，底排松料器距离台 车篦条

5、200mm高，距离两侧栏板300mm宽两排钢管纵向间距250 mm,底 层设计11根圆管，上层设计10根圆管，形成梯形，松料器固定安装于九辐布 料器落料点与点火器前端之间的干燥段，沿台车运行方向平行布置。松料器的 作用主要是通过钢管在烧结料层断面中产生规那么孔隙，减小料层抽风阻力，增 加有效抽风量，从而起到改善气流分布、提高料层透气性的作用。5. 4. 3.低负压点火低负压点火前期就开始试验，通过外出考察，自制密封板，密封板宽 800mm,边部带斜边，旨在减少1-3#风箱抽风面积，但因自制密封板没有弹 性，串风较为严重，投入后负压基本保持在8 kPa9 kPa,效果不是很明显， 后期通过对标，

6、引进中部密封板安装在3#风箱隔板上有效的降低了串风情第11页共17页况，前3个风箱负压也基本稳定在了 6 kPa7kPa。如图3所示。图3风向负压图片5. 4. 4.提高料温一般烧结料露点在5055,烧结料温在露点以上（最好超过露点10 以上）可减少冷凝水量，减轻过湿带的影响。在烧结过程中，阻力最大的是燃 烧带，其次就是过湿带。减轻过湿带的影响意味着能提高料层透气性，增加料 层厚度。为提高料温，从炼钢厂铺设专用蒸汽管道到烧结，减少途中的消耗， 蒸汽直通小矿槽仓内，并且在六辐上方增加一组蒸汽管道，松料器中也通过蒸 汽，并且为减少蒸汽中的水分，特别把蒸汽管道从主机料面烟气循环中循环一 圈，如图4所

7、示。通过一系列措施，料温基本能稳定到70,在冬季生产中 受气温低影响也基本能保证在60o第12页共17页图4现场蒸汽管道5. 4. 5.强化制粒烧结混合料较好的粒度组成应当是力求减少0mm3mm粒级和减少大于 10mm的粒级含量，增加3mm8mm粒级，尤其增加3mm5mm粒级。为增 加混合料中3mm8mm粒级利用现场备用滚筒由原来的二次混匀改为三次混 匀。改造成功后，主机布料处3mm8mm粒级由原来60%65%提高到了 75% 80%。5. 4. 6.燃料分加燃料分加是解决在强化制粒之后进行厚料层烧结造成上层燃料缺乏下层燃 料过剩的问题，实施-1mm燃料分加有助于固体燃料分布在料层上部，增加

8、上部烧结固定碳含量，减少整体烧结过程中的燃料消耗。目前正在紧张施工 中。通过以上措施，目前料层厚度已基本稳定在820mm,如图5所示。燃料 分加技术投用后有望把料层厚度提高到850mm左右，燃耗将进一步降低，为 低碳烧结打下基础。图5料层厚度现场照片第13页共17页5. 5.料面喷蒸汽5. 5. 1.料面喷蒸汽原理烧结料层喷吹蒸汽的基本原理：烧结过程产生的废气含有鲍氏反响及碎焦 未完全燃烧共同产生的co。由于烧结过程强化，燃料燃烧化学过程较为完 整。气相水蒸气成分可促进co与C02反响速率加快。料面喷洒水蒸汽后，从 整体上看，水蒸气在热力学上可参与烧结中碳的燃烧过程。水蒸气起到了类似 “催化剂

9、”的效果。当燃料附近氧缺乏时，如果H20进入焦炭层的缝隙或高 温带的缺氧空间而与高温CO相遇，可反响生成CO2和H2,即在缺氧的地方只 要有水蒸汽的存在，同样可以“燃烧” C和CO而生成氢。这一定程度上减轻 了碳燃烧对氧的依赖，提高了燃料的完全燃烧程度。通过攻关小组外出到星源钢铁和龙门钢铁实际考察跟踪和集体讨论，制定 烧结机料面喷蒸汽的试验方案，由首钢设计院设计。5. 5. 2.试验过程(1)为确保试验不受外界因素影响，在试验期间烧结矿原料配比不变，如 表4所示；表4试验期间烧结矿原料配比/%罗伊山 SP10 巴精 巴卡 精粉 煤粉 白灰 生镁粉”醺 同点. 1Q217.810.17.61L1

10、3.88.32 -与沪加徵(2)为保证蒸汽用量充足，特安排维修人员从炼钢厂铺设专用蒸汽管道到烧 结主机，蒸汽管道走向和现场如图6所示；图6蒸汽管道走向和现场图片第14页共17页(3)管道铺设过程中，先收集料面未喷蒸汽数据，时间为11月9日13 日；管道铺设成功并调试后，料面喷蒸汽收集数据，时间为11月14日18 日。试验期间料批稳定在480t,料层800mm,机速1.86m/s。降低其他因素 对试验数据的影响；(4)在料面喷蒸汽实验的同时一，通过咨询业内专家，利用富余蒸汽通入混合 料中，提高混合料料温到达露点以上，可以减薄过湿层厚度，提高料层透气 性。改造松料器和平料器提高混合料料层到达800

11、mm,料层的自动蓄热作用 能提高燃烧层所需热量的40%左右，降低混合料燃料配比。燃料配比的降低从 源头上减少了 CO的排放；(5)烧结料面上部烟气循环出口增加分布板，使烟气合理分布，使烧结料面 上部烟气完全消耗，提高烟气循环风门开度5度。增加了烧结风量，提高烧结 产量。5. 5. 3.试验数据表5试验数据日期工程氧含量 /(mg/m3)co实测值 /(mg/m3)co折算值 /(mg/m3)11月9日未喷蒸汽13.54746361711月10日未喷蒸汽14.14924361211月11日未喷蒸汽13.915399381511月12日未喷蒸汽13.955130364711月13日未喷蒸汽1451

12、76370511月14日喷蒸汽14.294933368511月15日喷蒸汽13.924819340611月16日喷蒸汽13.94935347811月17日喷蒸汽14.374752358611月18日喷蒸汽14.0643703463未喷蒸汽平均值13.950753679喷蒸汽平均值14.114761.83523.6差值0.21-313.2通过试验数据分析，料面喷上蒸汽后，烟气中氧含量升高0.2L CO实测值降低313.2,降低幅度达6.17%, CO折算值下降155.4,降低幅度达4.22%O料面喷蒸汽可以大幅度降低CO排放量。5. 6.漏风治理第15页共17页烟气污染物排放执行折算考核，根据烟

13、气氧含量进行折算，氧含量高折算 高，氧含量低折算低，故降低烟气氧含量是超低排放的基础。烟气氧含量升高 主要是系统漏风造成，另系统漏风率高对烧结生产影响极大，烧结以风为纲， 漏风率高使有效风量降低，烧结机利用系数降低，能耗升高，造成极大浪费。 为降低烧结漏风率，主机滑道改为石墨密封，对大烟道内衬重新防腐喷涂，建 立机头电除尘放灰制度，日常点巡检标记，检维修进行补焊或者更换，降低系 统漏风率。目前烧结烟气氧含量从14%降低到12.5%以下，降低了烟气折算 值，到达了超低排放目标。6.结语(I)烟气循环目前是烧结标配，烟气循环投入后烟气co含量从 6000mm/m3 降低至了 4000mm/m3 o

14、(2)助燃风富氧有效提高了煤气燃烧效率，减少了未燃烧CO进入烟气含 量。(3)煤粉代替30%焦粉时基本与全焦粉生产各项指标基本一样，并且因为 煤粉和焦粉发热值不同，燃点不同，在烧结生产过程中搭配使用更能均匀上下 料层的热量从而使烧结过程更稳定。(4)通过采取合理配矿、强化制粒等措施，目前料层厚度已基本稳定在 820mm,燃料分加技术投用后有望把料层厚度提高到850mm左右，燃耗将进 一步降低，为低碳烧结打下基础。(5)料面喷上蒸汽后，烟气中氧含量升高0.21, CO实测值降低313.2,降 低幅度达6.17%, CO折算值下降155.4,降低幅度达4.22%。料面喷蒸汽可以 大幅度降低CO排放

15、量。(6)治理烧结系统漏风有效降低烟气氧含量，降低烟气折算值，到达超低排 放目标。参考文献囚廖继勇，郑浩翔，甘敏，等.烧结烟气co的产生及治理途径一末端治理技 术J.烧结球团,2021, 46(2)： 7.0邓联玉，陈雪梅.烧结过程中煤粉替代焦粉的实验研究川.涟钢科技与管第16页共17页理，2015(2： 3.网许满兴，何国强，张天启，廖继勇.铁矿石烧结生产实用技术M.北京：冶 金工业出版社，2019.4徐海芳.烧结矿生产M.北京：化学工业出版社，2013.冯二莲，李楠，姜涛.现代烧结生产实用技术M.北京：化学工业出版社， 2022.裴远东，欧书海，马怀营，等.烧结料面喷吹蒸汽对烧结矿质量和c

16、o排放 影响研究川.烧结球团，2018(1： 35-39.第17页共17页漏风治理156. 结语16参考文献16-3-1刖5河北新金钢铁成立于1993年，位于武安市曹公泉工业园区，是 一家集钢铁冶炼轧制、电力能源、国际贸易、物流于一体的大型钢铁联合企 业，是邯郸市产业链较长的民营钢铁企业，综合生产规模515万吨（其中冷轧 150万吨）。其中烧结厂有3台烧结机，每台烧结机拥有完整的烟气治理系统， 由静电除尘-湿法脱硫-SCR脱销-湿电除尘组成。1 .前言co作为六大标准大气污染物之一，对人体健康和自然环境有较大损害。 而烧结烟气中C。占有较大比重，远大于SOx、NOx等污染物排放量的总和，据 统

17、计，钢铁行业烧结工序的CO排放量基本在5000mg/Nm2以上，削减烧结生 产过程中的C0备受各钢铁企业关注Ro随着环保形势的日益严峻，清洁生 产、绿色生产逐步成为人们的共识，新金钢铁积极组织外出考察学习并同首钢 设计院开展合作，以料面喷蒸汽实验为主项，同时通过合理配碳、工艺管控等 烧结工艺控制参数的优化来降低烧结烟气CO含量。2 .烧结工序节能减排必要性（烧绐/铁排放总量：SOx 占70%：NO% 占 48% 二英占48%! ，如占5。超细粒物占40%、一烧结工序能耗约占整个钢铁工业能耗的15%以上；污染物排放量约占整个 钢铁工业的40%左右。展南 光化学|雾忖 污染水土 破坏臭氧层 情发雾

18、 致痛、央交烧结的节能减排对钢铁工业的可持续开展具有重要意义。近年来，烧结工 序的环冷机余热回收技术、烧结烟气循环技术、竖式冷却炉的余热回收技术等第2页共17页 持续进步。在减排方面，烧结机机头烟气脱硫技术已日趋成熟，烟气中NOx的 脱除处理技术得到迅速开展。在降低烟气中CO和二嗯英的排方面出现了烧结 机料面喷蒸汽的技术等。整体来看，烧结工序的节能减排工作虽取得长足进步，但结果并不能使人 满意。主要表现在如下几个方面：1、烧结工序余热回收率低，整体回收利用率缺乏30%；2、近期快速开展的烧结烟气脱硫脱硝技术造成能源和本钱的急剧增加；3、目前烧结烟气中CO的治理基本是一空白，作为能源白白浪费，作

19、为污 染物没有得到有效治理。摩工热平衡表号收入1IKim“ 11MJ |qm iiMJ%火燃气化学德1241.6 03祝。米分密釐科6610 32点火fl（气得力1 260,1MfffllttfrtlA)3$ J610 65以火空气物用信13.H60.461261.N40 (M阳体华仙壮烧丛2319.2476.46其中,盘介N*国华119.73.9Sl，M *气邮物化学712.46 CO比值，和燃烧比CO/(CO+CO2)来评价。下列图为烧结试验过程中测得的废气中。2、C02和CO分含量和绝对含量的 变化，试验所用燃料量为7%。从烧结开始直到烧结终点的前两分钟C02和co 逐渐增加，然后迅速降

20、到零，但C()2比CO晚一分钟消失。最初废气中。2约 9%,试验快结束时又升到与空气中的。2量一致。第4页共17页馈林时川3. 2.烧结烟气中CO浓度的影响因素烧结废气中CO/(CO+CO2)随燃料粒度增大而减小，但随混合料中的燃料的 用量增大而增大。负压提高，废气燃烧比亦增加，但幅度较小。亦与料层的厚 度，返矿量，燃烧温度和燃料的反响性等有关。随着燃料粒度变细，燃料量增加和温度提高而使燃烧比增加是由于波多反 应的结果；料层加厚和返矿减少，引起燃烧比的增加是由于烧结时间延长和温 度提高，以及燃料分布密度增大的结果；负压增大使反响过冷，所以负压增大 燃烧比也增大。co比C02提早一分钟消失，是由

21、于波多反响CO+0.5O2=CO2反 应过冷的结果。3. 3.催化氧化法目前，催化氧化法由于具有起燃温度低，节省能源、处理效率高、无二次 污染等特点，已经成为工业上常用的脱除污染物方法。以贵金属Pt作为活性 组分的催化剂研究比拟成熟，其中将贵金属以高度分散的纳米级颗粒状分散于 载体外表的负载型催化剂，由于其接触面积大，气流压降小，已成为化工工业 co催化脱除的重要选择。目前主要采用贵金属催化剂和通过添加少量过渡族 金属元素或稀土元素以及载体改性等手段来提高催化剂的活性。然而co催化第5页共17页 氧化脱除的效果除了与催化剂特性有关外，在实际工程应用中，工况也是影响 催化效果又一重要因素。对于烧

22、结工序来说，复杂的烟气成分和较大的工况波动对目前用于化工等 其他领域的催化氧化法是一巨大挑战，也是我们下一步研究的重点。3.4.无焰燃烧氧化法采用目前技术相对成熟的废气燃烧炉，利用辅助燃料燃烧所发生热量，把 含有co的烧结烟气的温度提高到反响温度，从而发生氧化分解。co燃烧过程不仅有最低的启燃温度要求，而且存在启燃区域限制，在最 低的启燃温度以下，co不可能发生剧烈燃烧；但在启燃区域以内，启燃速度 随温度升高而增加，继续升高温度，转化率曲线由平缓过渡到陡直，即存在一 个转折点。CO燃烧过程经历了一个由不燃(639)到启燃以致剧烈燃烧的过 程。烧结烟气CO的启燃温度为639,而爆燃温度为700-

23、710C, 639到 700C为启燃阶段。据相关资料显示，CO在爆燃温度(710)以上的燃烧仅需 0.05s,工程设计时可按照12s设计。废气燃烧炉示意图Eihaustapprox 150XCombuition chamlxHomingMigrated hMt m hanger废气燃烧炉的几个鲜明的特点：(1)废气燃烧技术的开展正趋向于完善化，随着废气处理新技术的广泛应 用，燃烧设备结构不断改进，由于许多高新技术应用于燃烧系统，促使废气焚 烧技术向高新技术开展。同时，应用先进的自控技术和科学新颖的外观设计，第6页共17页使废气燃烧技术趋于完善。(2)燃烧技术正向着多功能方向开展。现代燃烧系统不

24、仅具有处理废气的 功能，还有发电、供电、供热、供气等多种功能。(3)燃烧技术正向着资源利用率方向开展。利用燃烧产生的余热进行发电 和生产过热蒸汽不仅可以解决用电和用气需求，还可以节约能源，实现能源再 利用。同时，节约能源是国内外燃烧厂所追求的目标。如提高燃烧炉燃烧效率 及余热锅炉的热回收率，减少排烟过程中的热量损失，从而提高能源的利用效 率。3. 5.两种CO脱除工艺比拟相对于催化氧化技术而言，利用废气燃烧技术对烧结烟气中co脱除更具 有优越性。主要表达在：1)可以适应更加复杂的烧结烟气成分，防止了烧结烟气中的有害成分造成 的催化剂中毒；2)通过对燃烧炉入口烟气中CO浓度进行监测，合理调节辅助

25、燃料用量可 以保持废气燃烧炉出口烟气温度的相对稳定；3)在燃烧炉燃烧室内可同步脱除烧结烟气中的二嗯英，到达同步脱除多种 污染物的效果。4 .现状分析新金钢铁现在烧结烟气CO含量控制在4000mg/m3左右，到达当地环保要 求排放指标，为实现清洁生产、绿色生产还需进一步降低烧结烟气中CO含 量。目前烧结采用洗精煤辅以高炉返焦粉进行烧结，曾经试验过全焦粉烧结， 虽然燃耗下降，因焦粉价格太贵，燃料本钱增加，不符合经济配料原那么。故此 进行合理配碳，降低燃耗，从源头上减少co生成是亟需解决的问题。目前烧结料层基本能布到800mm以上，基本实现了厚料层操作，但离超 厚料层操作还有一定距离，随着料层厚度的

26、增加，自动蓄热越来越明显，燃耗 会逐步降低，故此想方法提高料层是一个不变的课题。5 .采取的措施第7页共17页5. 1.烟气循环烟气循环技术是基于一局部热废气被再次引入烧结过程中而开发的方法。 热废气再次通过烧结料层时，通过回收烧结烟气中的显热和潜热，改善料层上 部热量缺乏的情况，并且烟气循环要求最少到达主风机的30%以上，有效降低 了脱硫脱销系统的处理量，提高了烟气治理效率。为在烟气循环中更多的循环 co,特对风箱进行了烟气检测，数据如表1所示。根据数据并考虑烟气热量 最终确定2-7#和20-22#风箱作为烟气循环风箱。烟气通过循环风机通过六个 支管到达烧结料面进行循环烧结。烟气循环投入后，

27、烧结烟气CO含量从 6000mm/m3 降低至I了 4000mm/m3 o表1各风箱烟气的co含量风箱编号CO检测浓度/(mg/m3)风箱编号CO检测浓度/(mg/m3)0#31.213#5382.51#701.214#5147.32#5281.215#4312.53#5581.216#4671.24#5121.217#1956.25#4208.818#2616.26#5658.819#39407#5407.520#22358#5423.821#1796.29#5332.522#1642.510#4678.823#748.811#5256.224#283.812#4117.525#-皿兆国岳各

28、网O Z.J5. 2.富氧点火烧结一般采用高炉煤气点火，高炉煤气发热值低，属于低热值气体燃料。 高炉煤气燃烧速度慢，在烧结点火中因保点火温度，需多用煤气，造成煤气中 co不完全燃烧，随抽风进入烟气中造成烟气co含量升高。为解决这一问题， 经过对标实行富氧点火，在助燃风中通入氧气，最大量为600m3/h。助燃风氧 含量最高到达25%,有效提高了煤气燃烧效率，减少了未燃烧CO进入烟气含 量。5. 3.合理配碳co是由碳不完全燃烧形成的产物，减少烧结过程中的碳是减少co产生的第8页共17页最直接因素，所以降低燃耗是第一要务。在生产实践中都知道全焦粉烧结燃耗 最低，但是焦粉价格太贵因素不符合经济配料原

29、那么，为合理配碳，特针对燃料 进行试验，配料室预留两个燃料仓分别放置煤粉和焦粉，利用煤粉代替焦粉做 实验，煤粉占燃料比重分别为0%, 30%, 50%和100%2。每组试验两天，为 降低其他因素影响，在试验期间未安排变料，在试验过程中，根据机尾烧结情 况对燃料进行微调，试验期间配料单如表2所示。表2试验期间配料单物料名称试验1 试验2 试验3 试验4队10精卡非粉粉粉灰外返机渣 HSP巴巴南精煤焦白莘高船钢1115126813口2.88,8216,322网1 11 51 2681 34善 111 1 4 8kRJX国 n1 匚“151268132.22.28.825,822 111 1 2 2

30、 8 1对试验期间的烧结矿质量及烟气CO进行数据汇总如表3所示。表3煤粉代替焦粉烧结实验结果指标试验1试验2试验3试验4煤粉占燃料比重7%03050100成品率/%80.3480.8678.5378.47转鼓指数/%75.5775.5775.3375.6固体燃料消耗/(kg/t)47.0447.0248.91 * A48.63 一-烟气CO含量/(mg/m3)3943.243916.854345.73通过上述试验可以看出，煤粉代替30%焦粉时基本与全焦粉生产各项指标 基本一样，并且因为煤粉和焦粉发热值不同，燃点不同，在烧结生产过程中搭 配使用更能均匀上下料层的热量从而使烧结过程更稳定。5. 4.提高料层烧结目前已基本实现厚料层烧结向着超厚料层开展，但在一定的总管负压 下，当料层厚度增加到一定值后，烧结生产率平缓变化，提高烧结矿产质量空 间很小，再继续增加料层厚度，会因垂直烧结速度非常慢而降低生产率或因未第9页共17页