王雪偉  耿雪濤  劉書龍 王昆 張國全

（1.敬業集團有限公司，河北 石家莊；2.河南焦作邁科冶金機械有限公司，河南 焦作 ）

摘要：通過技改工程，在敬業1#230燒結機系統實現了煙氣內循環工藝，不僅回收利用了燒結煙道廢氣余熱，減少了燒結礦固體燃料消耗，而且通過降低主抽風機、機頭電除塵器和脫硫裝置負荷，達到了減少燒結煙氣污染物排放的目的。

關鍵詞：煙氣循環；污染物；固體燃料消耗

0  前言

燒結過程的余熱回收與再利用是鐵前系統節能降耗的重要途徑之一。近年來，燒結機大煙道中高溫與中溫廢氣的再利用逐漸引起國內鋼鐵企業的重視。大煙道廢氣具有氧含量低、廢氣溫度波動范圍大等特點，從提高能源利用效率的角度考慮，將大煙道高溫廢氣引回燒結料面進行煙氣循環燒結是最有效的余熱回收方式。同時，隨著國家環保標準的不斷提升，通過燒結煙氣循環實現污染物總量減排，也是解決環保問題的有效手段之一。

1  工藝路線的選擇

當前國內已經實施的煙氣循環工藝路線分為內循環方式和外循環方式兩種，兩種方式各有利弊。我們根據敬業1#230燒結機的工藝技術特點，借鑒對標單位開展的煙氣循環工程的改造經驗，充分對比了兩種方式的優缺點后，最終決定采用煙氣內循環工藝。該方案通過一臺循環風機將燒結機尾部溫度較高、O₂含量較高、SO₂含量較低的部分風箱煙氣以及頭部溫度較低、O₂含量較低、SO₂含量較高的部分煙氣分別抽入新增的煙道，在重力除塵前的煙道中進行混合，然后進入燒結機臺車上的煙氣罩內，參與正常的燒結過程。因為這部分從風箱抽出的煙氣不經過主抽風機直接返回了燒結機料面，所以稱為“煙氣內循環工藝”。與煙氣外循環工藝相比，該工藝方式的優點是利用了高溫煙氣的熱量，可以達到降低燒結礦固體燃耗，減少主抽及脫硫負荷的目的。敬業1#230燒結機煙氣循環在設備建設完成后，該系統需要與燒結工藝深入結合，以達到在不影響燒結礦產質量穩定的前提下，充分發揮系統作用的目的。針對煙氣內循環系統的特點，合理控制廢氣中的氧含量和溫度將成為影響大煙道廢氣熱回收效果的關鍵因素，為此，技術人員在設備與工藝調試的同時不斷摸索調整，經過生產、工藝、設備人員的共同努力，不斷完善配套設施、優化生產操作參數，使燒結主抽風系統與煙氣循環系統能平衡運行，實現了燒結系統的穩定順產，并在機頭煙氣減排、降低固體燃耗、提高產品質量方面取得了一定效果。

2  系統配置介紹

2.1 工藝流程

在230m²燒結機系統中，應用了焦作邁科研發的燒結煙氣循環技術，利用一部分燒結煙氣和冷卻廢氣代替環境空氣，在燒結過程中回收利用這部分氣體的熱量。

2.2  相關設施

230m²燒結機系統的核心部分是燒結風流系統，在煙氣循環模式下，風流系統分為兩部分:主抽風系統和煙氣循環系統。其中，主抽風系統的主要設備為:主電除塵器、主抽風機、脫硫脫硝等;煙氣循環系統的主要設備包括:循環風機、重力除塵器、多管除塵器、循環煙氣罩(熱風罩)、各種閥門等。

230m²燒結機共24個風箱，其中4號、5號、6號、7號、20號、21號風箱的支管上設置了氣流切換裝置，這6個風箱中，任意1個風箱的燒結煙氣均可在主抽風系統和煙氣循環系統間進行切換。

循環利用的煙氣匯集后進入煙氣循環主管道，經過多管除塵器除塵以后，由循環風機送入燒結機廠房側面的燒結煙氣循環總管;環冷機中段廢氣送入燒結機廠房側面的煙氣循環總管與燒結循環煙氣混合進入多管除塵。熱風罩設置在燒結機中前部，兩股氣體(燒結煙氣和冷卻廢氣)混合后經循環風機進入熱風罩內參與燒結過程;其余未進入循環系統的風箱煙氣經由主電除塵器、主抽風機進入脫硫脫硝后外排。

230m²燒結機風流系統的風機配置如下:

1)主抽風機(兩臺)，單臺風機流量(入口，工況):75萬m³/h，風機壓力:入口－15kPa，出口200-700Pa，進口煙氣溫度:～160℃;

2)循環風機(一臺)，風機流量(入口，工況):45萬m³/h，風機全壓升:18.5kPa，進口煙氣溫度:～250℃(最高300℃);

3  系統操作參數的確定

3.1  燒結機運行條件

在1#230燒結機煙氣循環系統設備聯調結束后，開始對工藝參數進行調試，通過分析各系統參數的調試情況以及燒結煙氣排放數據的變化，摸索出燒結系統、煙氣系統和脫硫系統之間的參數匹配關系。調試期間燒結機的運行條件見表1。

表1煙氣循環調試期間燒結機運行工藝條件

3.2  調試過程中各系統參數的匹配

在調試過程中，對燒結機生產參數與循環系統參數進行了多次調整，最終達到了較為適宜的運行區間，煙氣循環系統調試過程中的重要數據見表2。

表2煙氣循環系統調試過程中的重要參數

通過本次系統調試，明確了關鍵設備的運行參數，重要參數：（1）循環系統投入運行前，要求燒結機大煙道兩側的廢氣溫度保證在130℃以上；（2）循環系統投入運行前，煙罩上方支管處7個翻板閥保持全開狀態；（3）啟動循環風機前關閉循環風機風門到0，啟動循環風機后，頻率暫設定在30～35Hz；（4）切換導氣管閥門需要依次進行，風機進口負壓達到要求范圍后，先打開熱風通道；（5）系統運行時，參與熱風循環的風箱支管壓力需與周圍風箱保持一致；（6）燒結機料面循環罩內的煙氣含氧量控制在≥19.5%，煙氣溫度控制在200～250℃，罩內壓力控制在≤-25Pa；（7）通過控制循環風機頻率和主抽風機變頻開度，在保持上述參數的基礎上，確保燒結過程穩定，終點溫度和位置合理。

3.3  調試結論

根據煙氣循環系統的調試結果，可得出以下結論：（1）調試期內，在燒結機系統接近滿負荷生產的情況下，4月份和5月份煙氣循環系統的循環煙氣量分別達到總煙氣量的18.6%和25.4%，調試后能夠達到設計指標25%的要求。（2）在上述循環比例條件下，4月份和5月份進入后道脫硫脫硝系統的煙氣量分別減少18.6%和25.4%，減輕了脫硫脫硝系統的工作負荷。（3）通過高溫煙氣的循環后，機頭電除塵器、主抽風機的工作溫度與目前的實際工作溫度相比降低了10℃左右，工況煙氣量相應減少。經測量，脫硝出口的煙氣流速由之前的12.7m/s降低至11.53m/s，煙氣流速降低后，機頭電除塵器的除塵效果得到提高。

4  應用效果分析

4.1  燒結燃料用量變化分析

由于煙氣循環工藝利用高溫熱風提供了部分熱量，因此在投用煙氣循環系統后可適當降低燒結配碳量，從而降低燒結礦固體燃料消耗。通過分析工業試驗投用煙氣循環系統前后的數據可知，在保證高爐對燒結礦FeO和轉鼓強度要求的前提下，投用煙氣循環系統后，噸燒結礦固體燃料消耗降低約1.7kg/t，降低幅度明顯，具體數據見表3。

表3煙氣循環系統投用前后燒結礦固耗對比

4.2  燒結礦質量指標分析1#230燒結機煙氣循環系統調試前后燒結礦的重要指標數據見表4。

表4煙氣循環系統投用前后燒結礦的主要質量指標對比

從表4可以看出，1#230燒結機煙氣循環系統調試前后燒結礦的重要指標并無較大變化，說明該系統投用后，在燃料消耗降低的前提下，燒結礦強度、粒度等指標并未受到影響。但由于內循環工藝降低了煙氣氧濃度，造成燒結過程還原性氣氛加重，因此對燒結礦FeO含量的穩定性帶來一定影響。通過摸索，發現根據循環量及時調整燃料配比，可以保持燒結礦FeO含量的穩定。對比熱風燒結循環系統投用前后的數據，1#230燒結機燒結礦FeO的平均值能夠維持在8.0左右。同時，燒結礦轉鼓強度基本穩定，≥76%，滿足了高爐對燒結礦FeO含量和強度的要求。

4.3  污染物排放指標分析

理論分析認為，煙氣循環工藝對污染物的減排作用主要靠五個方面來實現：

（1）將富含污染物的高溫煙氣抽回燒結機料面，重新參與燒結過程，燒結餅充當了“過濾器”的部分功能；

（2）利用了高溫煙氣的熱量后，降低了燒結配碳量，從而減少了由燃料燃燒產生的SO2及NOx，實現了源頭減排；

（3）通過煙氣循環減少了進入脫硫脫硝系統的煙氣量，減少了系統的工作負荷；

（4）在減少煙氣量的同時降低了煙氣中的污染物濃度，降低了塔內煙氣流速，有利于提高脫硫脫硝系統的運行效率；

降低了煙氣含氧量，避免按16%的含氧量折算后污染物排放超標。煙氣循環系統投用前后脫硫脫硝系統出口的煙氣污染物濃度對比見表5。

表5煙氣循環系統投用前后脫硫脫硝系統出口煙氣污染物濃度對比