一种烧结烟气减排循环利用技术

孙雅文

摘 要：烧结生产工艺能耗巨大而且排放量在冶金工序中占有较高的比重，烧结机生产过程中很大一部分烟气直接进行了排放，烧结烟气温度较高而且含SO2等有毒气体较多，直接排放不仅污染了环境而且造成了能源的浪费，如何充分利用烧结废气中的热量显得非常重要。

1.烧结生产现状

烧结生产工艺作为钢铁工业中一个物流量巨大环节，不仅能耗占钢铁工业总能耗的10%-15%，而且也是一个高污染排放系数的环节，钢铁生产系统排放的SO2大部分来自于烧结厂，因此，对于如此巨大的污染源，不得不从技术和经济角度上寻找合适的解决办法，减少SO2的排放总量，达到清洁生产及环境保护的多重目的。目前，对烧结烟气SO2排放控制的方法有低硫原料配入法、高烟囱稀释排放及烧结烟气脱硫。这3种方法中烧结烟气脱硫是最有效的SO2减排技术。但烧结过程烟气具有如下特点：烧结机头烟气流量大，一般成品烧结矿为1500—2500m3/t，烟气含尘量高，烟气温度高（130℃及以上），烟气中SO2含量高。从技术角度上讲，可以采用烧结烟气脱硫技术净化烧结烟气，但由于烧结烟气流量大及含硫量波动大，导致烧结烟气净化的经济性较差，成为烧结脱硫技术发展的主要障碍。因此从烧结工艺本身来研究烧结过程烟气中SO2的排放规律是寻求问题解决的突破口。

2 国内外现状

2005年由奥钢联钢铁公司和西门子奥钢联合作开发的称之eposint的新技术被开发出来，该技术能够将烧结废气返回烧结机进行循环，2005年3月在奥钢联钢铁公司林茨第5烧结厂投入使用，该工艺能够在不增加环境排放的情况下使烧结产能提高30%，即在相同排放指标下，增加产量30%或在相同产量下降低排放指标30%。在奥钢联钢铁公司的实际操作条件下，由于提高了废气循环的温度，加上固有的CO燃烧产生热量，每吨烧结矿的燃料节省了2-5kg。2011年5月，宝钢承担了国家“烧结废气余热循环利用”项目，同年7月，由宝钢中央研究院牵头，宁波钢铁、宝钢工程技术集团等形成联合研发攻关团队，针对烧结废气的特性，依托宝钢不锈烧结机中试装置和宁波钢铁示范工程，开展烧结废气循环利用。目前，项目已在宁波钢铁430平方米大型烧结机上成功实施废气余热循环利用，实现了烧结工艺节能5%及烟气总量减排20%以上的总目标。

3.工艺流程

针对烧结机现脱硫脱销负荷大成本高的现状对烧结机大烟道部分烟气进行利用，实现减少SOx，其目的减少脱硫系统负荷及脱硫成本，同时有效的减少固体燃料的消耗。实际操作研究是在大烟道中取出SO2含量高的烟气，将烟气送入烧结机上方并经送入烟气的烧结机部位进行密封，补充冷却机部分烟气作为补充燃烧用氧进行热风烧结，其目的是要实现减少SOx的排放量。

具体工艺流程：选取30-50%烧结烧结烟气作为循环烟气，为了方便控制烟气流量需在烟气管道上设置阀门，由于烧结烟气含氧量仅为14-18%达不到烧结要求需要在烧结烟罩上方设置补氧阀门，当含氧量不足时打开烟气管道和烟罩阀门， 循环烟气通过循环风机送至烧结机上方，烧结机上方设有密封烟罩保证了烧结烟气不外泄。由于烧结生产波动性较大因此为保证烟气循环的有效性在烟气循环抽风管道及环冷机抽风管道都设置了调节型蝶阀，根据循环烟气的含氧量状况及烧结生产状况调节循环烟气量及环冷机抽取烟气量。

“烧结烟气减排循环利用技术”工艺将针对烧结工艺生产过程中烧结大烟道废气的组成、生成、排放、吸附以及工序热能进行计算分析进而研究影响大烟道废气循环利用的各种关系因素，最终去深入指导和达到提高大烟道废气循环利用的目的。既在保证不影响烧结机和冷却机运行的条件下，在理论和实验方面深入研究并能做到其结果一致，有的放矢的做到烧结大烟道废气循环利用以及减少大烟道的废气对环境的污染并能对其变化加以控制和应对，确保烧结大烟道废气循环利用的最大化。也使设计计算结果更加接近实际工况，使项目投入效果通过研究结果预测更准确，为今后准确设计烧结大烟道废气循环利用系统提供必要的基础参数，使其经济效益和环境效益做到最大化。

4.技术创新点

通过长时间的跟踪、调研以及实验，本科研组的工艺创新主要由如下几点：

（1）根據数据采集分析及理论计算，选取其中尾部支管烟气温度较高及含硫量较大的支管作为烟气循环支管，实施大烟道烟气循环后烧结大烟道烟气总量减少约33%，为后续烧结脱硫工序创造了有利的条件。

（2）采用烟气循环技术后脱硫烟气量减少约33%，由于烧结料层的吸附作用烟气含硫总量降低约30%，脱硫效率提高，烟气负荷降低，有效保证脱硫系统SO2排放浓度小于100mg/Nm3、粉尘排放浓度小于30mg/Nm3，满足新的排放标准。

通过烟气循环的实施减少烧结大烟道的33%烟气总量时，脱硫运行成本电耗减少1.0元/吨矿；通过烟气循环烧结烟气含S总量减少约30%时，运行成本脱硫剂成本减少0.7元/吨矿。即通过烟气循环技术，预计减少运行成本1.7元/吨矿

（3）烧结大烟道废气循环将大烟道SO2含量较高的风箱的烟气和冷却机上的部分低温烟气通过循环风机送入烧结机进行热风烧结，实现大烟道废气余热以及冷却机部分低温烟气的余热利用，通过理论计算及数据分析实施大烟道烟气循环后吨矿可以节省标煤2.66kg。

（4）根据计算以及现场实际情况选取其中13#—19#支管烟气进行循环，该部分烟气占总烟气量约33%，实施烟气循环后烧结大烟道烟气总量可以减少约33%，即烟气烧结机大烟道粉尘排量减少33%，环境效益明显，减少了烧结系统对环境保护的压力。

（5）通过实施大烟道烟气循环使烧结生产中产生的烟气重新进入烧结料层，其中含有的二恶英和NOx由于热分解而部分消失。烟气中一氧化碳由烧结工艺继续燃烧，这样减少了固体燃料的消耗。因此在烧结生产中采用合理的烟气循环，不需要昂贵的气体清洗装置就可以明显减少烟气排放的二恶英量，同时减少其他污染物，而且可以节约能源。

5. 总结

烧结烟气减排工艺大幅度减少烧结废气量及废气中含氧量，从而节省废气净化系统的投资和运行成本。随着对粉尘、重金属、二恶英、SOx、NOx、HCl和HF等排放量的限制日益严格，这方面的重要性越来越凸显出来。 废热利用和CO二次燃烧降低了燃料消耗，为利用现有烧结设备扩大产能（手段是增大烧结机长度和/或宽度）提供了经济的解决方案。

现阶段国内外烧结机普遍未实施烧结大烟道废气循环利用，由于国内烧结系统节能环保的压力增大，实施大烟道烟气循环就显得很有必要，具有很好的经济效益和环境效益。以济钢320m2烧结机为例，实施大烟道烟气循环利用烧结系统可以减低工序能耗2.66kgce/t，脱硫系统可以减低运行成本1.7元/t，经济效益明显。烧结大烟道废气循环利用技术对节约资源，改善生产条件，减少污染物排放，加强环境保护起到积极作用，同时可降低烧结生产成本，为发展清洁型、节能型、效益型企业提供保证条件。