降低120 m2烧结机烟气氮氧化物含量的措施

刘振林，周长强，林建峰

（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南 250101）

节能减排

降低120 m2烧结机烟气氮氧化物含量的措施

刘振林，周长强，林建峰

（山钢股份济南分公司炼铁厂，山东济南 250101）

针对120 m2烧结机烟气氮氧化物排放量超标的情况，通过一系列的工业试验，探索出了在目前生产工艺装备和原燃料条件下降低烟气氮氧化物排放量的措施：优选含氮量较低的无烟煤粉和铁矿石，从源头上控制烧结NOX的生成；减少中和料中污泥配加量。改进后，烟气氮氧化物含量由300 mg/m3以上降至260 mg/m3以下，使烧结烟气实现达标排放，每月节省减排费用5.45万元，烧结机利用系数由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h）。

烧结机；烟气；氮氧化物；措施；减排

1 前言

氮氧化物是当今主要的大气污染物之一，钢铁工业烧结工序中产生了大量的NOX。2015年10月8日以后，山钢股份济南分公司炼铁厂2#120 m2烧结机烟气氮氧化物出现超标现象，经常连续出现超过300 mg/m3。为此，通过研究该烧结机烟气氮氧化物超标的具体原因，寻求行之有效的控制方法和技术措施，将烟气中氮氧化物含量处于可控状态。

2 试验过程

为了探索2#120 m2烧结机烟气氮氧化物在不同原燃料条件下的变化规律，进行120 m2烧结机烟气氮氧化物含量超标原因分析，制定了探索烟气氮氧化物含量变化规律的试验方案。

2.1 试验方案

基准期：2015年10月14—16日。

试验期：方案1（10月17日8：00—19日24：00），主要内容是将无烟煤粉改为焦粉；方案2（10月20日8点—22日4点），将燃料结构由焦粉+炭精矿改为无烟煤粉；方案3（10月22日8：00—23日21：00），调整熔剂结构：去掉2%的石灰石粉；方案4（10月23日22：00—26日8：00），改变中和料结构，将中和料中的料尾污泥去掉；方案5（10月27日4：00—9：00），无烟煤由磁山改为月山；方案6（10月27日9：00—16：00），增加2%的石灰石粉，燃料配比提高0.2%，即由3.6%提高到3.8%；方案7（10月30日9：00—11月1日16：00），石灰石粉配比由2%逐步降低到1%以内。不同阶段的烧结原燃料结构与烟气氮氧化物的关系见表1。

表1 不同阶段的烧结原燃料结构与烟气氮氧化物的关系

为找出试验期间烧结烟气氮氧化物含量出现升高或者降低的原因，自2015年10月21日乙班起，每班检测固体燃料的主要化学成分，并记录取样时间，以便于烧结烟气氮氧化物变化趋势分析，试验期间固体燃料主要指标检验结果见表2。

2.2 试验结果分析

方案1：经检验，试验期间所用焦粉灰分近16%，质量异常导致试验没有取得预期效果。方案2：燃料种类由焦粉改为月山煤，并停用碳精粉以后，氮氧化物由285 mg/m3降低到267 mg/m3，降低了18 mg/m3。方案3：停用石灰石粉以后，氮氧化物含量进一步降低到262 mg/m3。方案4：中和料中去掉污泥，氮氧化物含量降低到241 mg/m3。方案5：中和料换堆后带污泥，煤粉的挥发分大幅度提高，由3.86%升高到7.62%，氮氧化物升高到292 mg/m3。方案6：在试验5的基础上，增加2%的石灰石粉后，固体燃料无烟煤配比随之提高0.2%，由3.60%提高到3.80%，烟气氮氧化物含量升高到305 mg/m3。方案7：石灰石粉配比降低到1%以内，随时观察烟气氮氧化物含量，连续超标4 h即停用，平均292 mg/m3。

表2 试验期间煤粉主要指标%

2.3 试验结论

1）试验表明，烟气中氮氧化物含量的高低，取决于燃料的种类和配加量，固体燃料的挥发分以及其配加量越高［1-4］，烟气氮氧化物的含量就越高。

2）中和料中配加的污泥，在烧结过程中对烟气的氮氧化物有贡献，即随着中和料污泥配加的升高，烟气中氮氧化物含量增加。

3 试验效果验证与跟踪

3.1 制定应对措施

根据10月中下旬2#120m2烧结机试验情况，为防止再发生烟气氮氧化物超标现象，将烟气氮氧化物含量全天平均控制在300 mg/m3以内，以免因环保不达标造成较大的环保经济损失，生产技术科根据试验情况制定了防止120 m2烧结机烟气氮氧化物含量超标应对措施，详细内容如下：

1）120 m2烧结机要使用挥发分较低的无烟煤，如磁山无烟煤等；对再采购的月山无烟煤，要全部供320 m2烧结机使用。

2）在120 m2原料场准备500～800 t焦粉，要求焦粉的灰分不超过13%，挥发分低于1.5%。在烟气出现超标时，将无烟煤切换为焦粉。

3）根据烟气氮氧化物含量情况，可取消或者降低石灰石粉配比，石灰石粉配比降低1%，烟气氮氧化物含量约降低6～7 mg/m3。

4）从本次试验来看，配加1.5%左右的污泥时，烟气中氮氧化物含量升高21 mg/m3。若要降低烟气氮氧化物含量，必要时可取消或者降低污泥用量。

3.2 氮氧化物控制情况

优化无烟煤种类，使用低挥发份磁山无烟煤以及降低污泥使用量，污泥配加量由2015年1—9月份的19.21 kg/t降低到10月份的9.97 kg/t，到2016年11月份进一步降低到8.90 kg/t；在保持2#120 m2烧结机具有较高产能的条件下，其烟气氮氧化物含量由高于300 mg/m3降低到260 mg/m3，实现了达标排放。

3.3 效益分析

1）减排效益。120 m2烧结氮氧化物的排放量降低40 mg/m3左右，节约费用每月5.45万元。

2）烧结机利用系数提高带来的效益。2015年11月份2#120m2烧结机氮氧化物达标排放，烧结产能得以释放，料批由440 t/h提高到了460 t/h，利用系数由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h），按照120 m2烧结机制造费用31.42元/t进行计算，烧结矿制造费用降低增益1.21元/t。

4 结论

4.1 烧结烟气中氮氧化物含量的高低，首先取决于燃料的种类和配加量；燃料的挥发分和配加量越高，氮氧化物的含量就会越高。因此，在烧结烟气氮氧化物出现超标时，要及时降低或者取消石灰石粉等生熔剂配加量，并尽可能提高料层厚度，以最大限度地降低固体燃料用量。同时，为降低烧结烟气氮氧化物排放量，应优选含氮量较低的无烟煤粉和铁矿石，从源头上控制烧结NOX的生成。

4.2 烧结烟气中氮氧化物含量的高低，与中和料中污泥配加量也有关。试验表明，配加1.5%左右的污泥，烧结烟气中氮氧化物含量升高21 mg/m3。

4.3 通过采取一系列的措施，降低了烟气氮氧化物含量，烧结烟气实现达标排放，每月节省减排费用5.45万元；最大限度地提高了烧结矿产量，烧结机利用系数由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h），烧结矿制造费用吨矿降低1.21元。

［1］龙红明，肖俊军，李家新，等.烧结烟气氮氧化物的生成机理与减排方法［C］//第九届中国钢铁年会论文集.北京：冶金工业出版社，2013.

［2］唐勇，李咸伟，李华杰.烧结过程中NOX的生成及SCR脱除技术分析［J］.科技资讯，2012（14）：106.

［3］钟英飞.焦炉加热燃烧时氮氧化物的形成机理及控制［J］.燃料与化工，2009（06）：5-8.

［4］金维平.燃料型NOX形的生成机理及控制措施［J］.中国科技信息，2005（22）：17.

Measures of Reducing NOXContent in Flue Gas of 120 m2Sintering Machine

LIU Zhenling,ZHOU Changqiang,LIN Jianfeng
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

TThe iron making mill of Jinan Branch of Shandong Steel Co.is facing the problem of NOXexcessive emission in sintering machine gas.Through a series of industrial experiment,the way to reduce NOXemission under present equipment,material and fuel condition was found out.The practice measures included the adding anthracite culm and using lower nitrogen iron ore,to reduce NOXcreation from source,and the decreasing of mud in neutralize material.After the improvements,the content of nitrogen oxides decreased from 300 mg/m3to less than 260 mg/m3,achieving emission standards.

sinter machine;flue gas;nitrogen oxide;raw materials and fuel;emission reduction

X701

B

1004-4620（2017）01-0044-02

2016-02-24

刘振林，男，1966年生，2003年毕业于北京科技大学冶金工程专业，硕士。现为山钢股份济南分公司炼铁厂烧结球团首席工程师，工程技术应用研究员，从事烧结球团工艺技术管理与配矿技术研究等工作。