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燒結機節能環保新技術應用研究

2019-06-28 17:24:08 來源:《基層建設》 作者:吉偉

摘要:燒結是鋼鐵聯合企業最重要的生產工藝環節之一,不僅能耗高,且產生大量高溫有害煙氣。近年來燒結工藝通過不斷的技術創新,電能、燃氣、固體燃料等消耗不斷下降,加之環冷機余熱回收技術的發展,進一步降低了工序能耗,機頭煙氣的脫硫、脫硝以及二惡英治理技術也取得了突破性發展。 文章以國內某鋼廠一臺燒結機改造為例,匯總分析了主要節能技術和污染治理措施,并從環保角度提出了一些建議。

關鍵詞:燒結;節能;環保

一、前言

隨著鋼鐵工業的快速發展, 燒結機規模也在不斷擴大,2005 年 7 月國家發改委發布了 《 鋼鐵產業發展政策》 , 要求燒結機使用面積達到 180 m2 及以上,目前國內實際最大的燒結機已達 600 m2。 設備朝著大型化發展的同時,生產技術也逐步得到提高,這不僅體現在工藝的先進性, 還表現在將節能技術貫穿于整個生產過程。國家環保部于 2012 年發布了《鋼鐵燒結 、 球團工業大氣污染物排放標準》(GB28662- 2012), 對燒結機頭煙氣中多種有害物質以及機尾等設施顆粒物排放, 均嚴格進行了濃度限值, 這意味著鋼鐵企業必須在這幾年完成對現有燒結系統的環保設施改造, 新建的燒結機在設計時就需考慮選用高效的治理設施,確保達標排放。

二、工藝技術和設備方面的節能措施

1、混合制粒技術

設計采用三段式混合技術, 一次混合為強力混合機,主要目的是混勻;二、三段混合均為圓筒混合機,主要目的是制粒。 總混合時間超過 8 min,使造球性能得到進一步提高, 明顯改善了燒結料層的透氣性,并且燃料在圓筒混合機的作用下,均勻地粘在混合料表面,有助于強化燒結和降低固體燃耗。

2、厚料層燒結技術

設計料層厚度 1000 mm,其中鋪底料厚度控制在 20~40 mm,有利于保護臺車篦條,增加燒結透氣性。

燒結過程是從料層表面開始逐慚往下進行,因而沿料層高度方向就有明顯的分層性, 抽入燒結料層的空氣經過熱燒結礦層被預熱, 參與燃燒層的燃燒,燃燒后的廢氣又將下層的燒結料預熱,因而料層越是向下, 熱量積蓄得越多, 以至于達到更高的溫度,這種積蓄熱量的過程稱為自動蓄熱作用[1]。 采用厚料層燒結強化了自動蓄熱作用, 使燒結溫度隨料層的提高而提高, 因而燒結礦強度增加, 成品率提高,返礦率下降,從而減少了固體燃耗。

3、多輥布料技術

采用圓輥給料機和九輥布料裝置, 將混合料均勻布在燒結機臺車上,使料層均勻,降低燃料配比。通過調節布料輥的轉速, 可控制混合料粒度的偏析度,使燒結料層上下溫度趨于均勻,提高垂直燒結速度,從而降低燒結能耗。

4、采用雙斜帶式節能型點火爐及保溫爐點火爐爐頂設三排燒嘴, 采用雙斜交叉燒嘴氣氛點火技術,其高溫火焰帶寬度適中,溫度均勻,高溫點火時間可與機速良好匹配, 特別是保溫段設有燒嘴,可以提高料面質量。

三、主要環保措施

1、無組織粉塵減排

環冷機高溫段廢氣經熱回收和除塵后返回環冷機風箱, 中溫段廢氣經熱回收后與低溫段煙氣一并返回燒結機進行熱風燒結。通過這些循環方式,以及環冷機自身漏風率的降低, 可以大大減少環冷區域無組織粉塵排放量。

2、顆粒物的治理

塑燒板除塵器是以獨特的波浪式塑燒板過濾芯取代傳統布袋,塑燒板表面經過深度處理,孔徑細小均勻,具有疏水性,特別適用于治理含水率較高的粉塵,因此選用該除塵器治理一、二次混合工序粉塵,根據實踐經驗,顆粒物排放濃度可控制在 10 mg/m3以下。

3、燒結機頭煙氣治理

燒結機頭煙氣是燒結混合料點火后, 隨臺車運行,在高溫燒結成型過程中產生的煙氣,含煙粉塵、SO2、NOX、HCl、HF、二惡英等多種污染物。 燒結機頭煙氣是燒結工序乃至整個全流程鋼鐵企業環境治理的重中之重。

(1)脫硫脫硝

燒結煙氣脫硫工藝多數是借鑒火電燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝發展而來,種類較多,可簡單分為濕法、半干法和干法,大多屬于鈣基法,脫硫率一般可達到70%以上。 由于煙氣中 NOX 與脫硫劑也會發生酸堿反應,從而具有一定的脫硝效率。寶鋼某燒結機采用氣噴旋沖塔石灰石 - 石膏濕法脫硫工藝, 實測的脫硝率為 10%左右。

(2)二惡英減排措施

二惡英產生于燒結機臺車料層中,在 250~450℃的溫度區間和氧化氣氛條件下, 大分子碳與有機氯在銅等重金屬離子的催化作用下生成。

減排方法一是從源頭控制,即減少氯源,對燒結工藝進行優化, 改善混合料的透氣性; 二是末端治理, 由于二惡英絕大部分都以固態形式吸附在微細顆粒上,采用高效除塵技術可減少排放量,靜電除塵器凈化效率 50%左右,袋式除塵器 80%~90%;TiO2加紫外光催化分解技術,二惡英去除率可達 95%以上,同時還能分解煙氣中 55%左右的 NOX,但該技術投資大,運行成本也高,尚未工業應用;三是協同凈化, 利用脫硫脫硝技術, 可同時脫除一定量的二惡英,如采用半干法脫硫,二惡英減排 70%左右;SCR脫硝工藝可以同時催化氧化二惡英 , 效 率 達 到80%; 活性炭凈化工藝, 二惡英在解析塔內催化裂解,可減排 80%以上。

(3)燒結煙氣協同凈化

經綜合比選后, 該燒結機機頭煙氣治理設計采用能綜合處理煙粉塵、SO2、NOX 及二惡英等有害物質的協同凈化工藝——活性炭吸附。

a工藝原理

活性炭吸附工藝主要由吸收、解析、制酸三部分組成。 煙氣經電除塵后進入吸收塔,SO2 在氧氣、水蒸汽和氨存在的條件下被氧化為 H2SO4 和( NH4)2SO4,并被儲存在活性炭孔隙內;活性炭吸附層在不同部位還可以捕集大部分粉塵顆粒。 吸附飽和后的活性炭在解析塔內通過加熱,H2SO4、( NH4) 2SO4 被還原為 SO2 釋放出來,生成“ 富硫氣體”,輸送至制酸工段制取 H2SO4; 因活性炭中添加催化劑,NOX 在解析塔 內 與 氨 發 生 SCR 或 non- SCR 反應, 生 成 N2 與H2O;同時在適宜的溫度下,二惡英在活性炭內催化劑的作用下裂解為無害物質。 活性炭經過冷卻恢復吸附性能,循環使用。

b系統設置及工藝流程

活性炭吸附工藝主要由煙氣系統、吸附系統、解析系統、活性炭輸送系統組成,輔助系統有活性炭卸料存貯系統、供氨系統和制酸系統等。

四、結語

燒結機的節能減排技術近年來取得了突破性進展,通過生產工藝、主體設備、節電技術的革新,以及環冷機余熱回收利用技術的進步, 燒結工序能耗得到了明顯降低,可確保符合清潔生產要求。燒結機頭煙氣的治理,由原先的單一脫硫,嘗試進行多污染物的協同凈化,例如活性炭吸附法,但此類方法帶來的二次污染不可忽視。 燒結煙氣循環技術是一項較好的節能減排措施,值得推廣運用,對于脫硝開發新型還原劑和催化劑,是未來發展的方向。

參考文獻

[1]唐煒, 周章金, 劉樹芳. 燒結機高效節能環保裝備技術[J]. 冶金設備管理與維修, 2015, 33(3):67-70.

[2]金葉剛. 燒結機高效節能環保技術發展研究[J]. 科技創新導報, 2018, v.15;No.437(05):125-126.

[3]蔣大軍, 宋劍, 杜斯宏,等. 鐵礦石低碳燒結技術與應用效果[J]. 冶金能源, 2016, 35(5):8-12.

 
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