高硫原料条件下八钢烧结脱硫运行实践

秦斌，冯齐

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂）

1 前言

钢铁生产中烧结工序是空气污染物排放大户，据统计烧结工序产生的SO2约占钢铁生产系统空气污染物中SO2的40%～60%。随着我国环保标准的日益趋严和防治大气污染的环保立法不断完善，国内钢铁企业通过采取一系列措施减少烧结工序SO2的排放，以实现排放指标达标。

八钢烧结系统有2×265m2烧结机＋430m2烧结机，八钢烧结采用循环流化床脱硫工艺，采用一机一塔全烟气脱硫，烟气循环流化，根椐各项在线测量烧结烟气的温度、系统压降等参数可实现自动控制，消石灰作为脱硫的吸收剂。脱硫系统于2012年12月投入运行，设计脱硫入口烟气SO2最大浓度是2200mg/Nm3，投入运行以来，脱硫率在95%以上。近几年随着八钢烧结生产中铁料SO2含硫不断升高，脱硫入口烟气SO2最大浓度时有超过最大量程3000mg/Nm3，脱硫系统的生产压力陡增，环保风险日益加大，限制了烧结产能。为实现环保达标，解决烧结产能受限的问题，根据八钢所用铁矿资源的特点，通过对原料管控、优化烧结配矿结构、改进脱硫系统工艺控制等措施，提高烧结脱硫能力，烧结出口排放SO2浓度均值控制在60mg/Nm3以内，保证了烧结生产正常运行，提高了烧结产能。

2 优化配矿结构，降低烧结混匀料硫波动

烧结矿在高温烧结成型过程中会产生含有多种污染成分的气体。烧结烟气的主要特点：

（1）烟气量大且波动大。由于烧结漏风率高（50%以上）和固体物料循环率高，有相当一部分空气没有通过烧结料层，使烧结烟气量大大增加，每产生一吨烧结矿约产生4000～6000m3烟气，变化幅度达40%以上。

（2）烟气温度变化范围大。烧结烟气的温度变化范围在90～200℃。

（3）SO2浓度变化大。进厂原燃料的品种多、成分差异大，烧结生产最终产生的SO2的浓度变化范围在400～5000mg/Nm3。

（4）烟气粉尘浓度高，一般达10 g/Nm3。烧结烟气粉尘主要是由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成，氧化铁粉占40%以上，含有重金属、碱金属等；粒径细，微米级和亚微米级占60%以上。

八钢使用的疆内铁矿石来自50 多家生产厂，铁矿石成分差异性较大，特别是SO2含量差异性大，硫含量最高＞1.1%，最低0.02%，如表1所示。

表1 SO2 含量差异性大的原料成分 %

八钢使用铁料品种多，质量差异较大。根据铁矿化学成分和资源量，通过优化烧结配矿结构，来降低混匀料S 的波动：

（1）针对原料品种多，存放场地有限，按照化学成分相近的原料合堆堆放，并进行初混；（2）根据原料S 含量高低，分三个层级单独堆放；（3）采购、财务、制造部等部门采取联动机制，将原料中的S 含量纳入采购加减价，从源头上控制S 的波动；（4）生产厂制定原料品种堆放、合堆制度，从制度上规范原料管理；（5）根据铁料库存量和铁矿成分，优化配矿结构，稳定烧结混匀料质量；（6）缩小混匀料堆之间配比结构差异性，配比差异性控制在5%以内。通过以上措施，有效降低了烧结混匀料S 的波动，混匀料S的标准偏差由0.0793 降低到了0.0510，降幅达36%，为烧结脱硫入口烟气硫浓度的操作控制提供了基础保障。

3 完善烧结脱硫工艺，提高脱硫剂消石灰制备能力

八钢烧结采用循环流化床脱硫工艺，2012年12月正式投产运行，脱硫率在95%以上。

自2017年10月开始，受疆内铁矿资源量的限制，八钢烧结铁料中含硫量不断升高，已经超过脱硫系统设计能力，烧结生产转入低负荷运行状态，直接影响到八钢炼铁生产成本。

对此，烧结从制约脱硫主要因素入手，采取对应措施解决其瓶颈问题：（1）针对脱硫消石灰制备能力不足，改造了脱硫消石灰制备设施，提高脱硫消化石灰制备能力，消石灰制备量由设计的8t/h 提高到10～12t/h；（2）降低脱硫剂粒度，将脱硫剂粒度由≤1mm 降至≤200 目，提高脱硫剂的反应效率；（3）借鉴电厂脱硫剂电石渣配加经验，在钢企烧结脱硫系统进行了配加电石渣试验。通过优化烧结脱硫工艺，成功完成了电石渣的配加试验，弥补脱硫消石灰制备量不足的问题，取得了良好效果。

4 优化烧结、脱硫过程控制操作

4.1 优化烧结过程控制操作

4.1.1 烧结机开机前的控制

（1）开机前检查、确认抽风系统所有阀门、人孔关闭，减少漏风，有效快速提高烧结烟气温度；

（2）开机前烧结机上料量控制在设计能力的60%；

（3）开机投料生产前3个小时，全部用混匀料生产，停止烧结直配精粉的配加。

4.1.2 烧结烟气温度的控制

烧结脱硫出口浓度S02＞180mg/Nm3的情况下：烧结烟气温度＜100℃，且持续10 分钟时，通过采取降低上料量、提高主抽风机风门或转速等措施控制脱硫入口烟气硫浓度；烧结烟气温度＞160℃10 分钟时，通过采取提高上料量、降低主抽风机风门或转速等措施控制弱柳入口硫浓度。

4.2 优化脱硫过程控制操作

（1）当脱硫入口硫浓度＞2200 mg/Nm3持续10分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时烧结机上料量减少10%～20%和烧结直配精粉比例降低5%，持续观察40 分钟，跟踪入口和出口硫浓度。

（2）当脱硫入口硫浓度＞2500 mg/Nm3持续10分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时烧结机上料量减少20%～40%和降低烧结直配精粉比例降低10%。持续观察40 分钟，跟踪入口和出口硫浓度。

（3）当脱硫入口硫浓度＞2800 mg/Nm3，持续5 分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时降低烧结机上料量＞40%或停用直配精粉。持续观察40 分钟，跟踪入口和出口硫浓度。

（4） 当脱硫烟气出口SO2浓度持续超过180mg/Nm3，持续10min，脱硫操作工将现场的脱硫剂（电石渣）车对好塔底打灰口，塔底打电石渣，在低温状态下通过提高脱硫剂Ca（OH）2的含量来提高反应速率，提高低温状态下的脱硫效率。

开机前1 小时开始用生石灰制备消石灰，当在线监测系统显示入口SO2浓度明显上升，立即手动往吸收塔输入新制备的消石灰，通过提高脱硫剂的温度来提高烟气中SO2与Ca（OH）2的反应温度，提高脱硫效率。

5 效果

八钢烧结通过设备改进及采取一系列工艺控制措施，在高硫原料条件下，八钢烧结脱硫技术指标得到了提升。如表2所示。

2018年、2019年烧结脱硫出口平均S02浓度分别56.77 mg/Nm3、61.85 mg/Nm3，均远低于国家环保要求的SO2排放浓度（180mg/Nm3）。

表2 八钢烧结厂2018-2019年主要脱硫指标（全矿）对比

6 结语

八钢烧结通过优化配矿结构，完善脱硫工艺和优化脱硫操作，实现了烧结脱硫能力的稳定、可持续性和安全运行。烧结脱硫出口SO2浓度控制达到环保环保指标，烧结生产正常运行产能未再受限。

（1）优化烧结配矿结构，合理、经济的使用铁矿资源，降低了烧结铁料硫含量波动幅度，为烧结脱硫系统的稳定运行提供了有利条件。

（2）改进脱硫消石灰制备设施，脱硫剂消石灰制备能力提高到10～12t/h，是提高脱硫能力的关键因素。

（3）降低脱硫剂粒度，由≤1mm 降至≤200 目，提高了脱硫剂的反应效率。

（4）烧结、脱硫过程精细化操作的不断探索、优化和创新，为有效控制烧结出口脱硫烟气浓度发挥了重要作用。