马钢300 m2烧结机烟气排放环保达标生产实践

艾文兵

(马钢股份有限公司炼铁总厂 安徽马鞍山 243000)

马钢原二铁总厂现有三台烧结机，1#、2#烧结机300 m2和3#烧结机360 m2，其中1#机1994年投产，2#机2003年投产，3#机于2016年投产，1#、2#机在2014年分别进行改造大修，提升产能。1#机风箱分布为脱硫和非脱硫系，1#主抽烟道为脱硫系，2#主抽烟道为非脱硫系，9-15#风箱进1#主抽烟道[1]，而2#、3#机风箱分布为交叉式，单号风箱对2#主抽烟道，双号风箱对1#主抽烟道，这两种风箱布置方式使烧结机都具备单风机生产能力。三台烧结机都配套脱硫系统，其中1#机只有脱硫系烟道脱硫，非脱硫系烟道不脱硫，2#机是双烟道都脱硫，分别于2009年和2015年投入运营。

1 环保现状

按照现阶段省市对烧结机的环保排放要求，三台烧结机都能符合要求。3#机设备较新，除尘设备可以保证粉尘排放浓度更低，1#、2#机建成较早，随着烧结机改造和产能释放，除尘效果和能力不匹配，状况堪忧。正常生产时，从环保监控仪器上看粉尘排放浓度，均能实现达标排放。但遇到系统停机或者生产大幅波动时，粉尘量会急剧增加，此时大烟囱会产生冒“黄烟”现象。

随着环保形势日益严峻，对烟气排放有一定限制，1#、2#机都开始配套脱硫装置，得益于脱硫系统配置的布袋除尘器，烟气粉尘量进一步降低。但当烧结机空台车投料或倒空烧结机料时，受制于脱硫的操作工艺，为保护脱硫布袋，此时脱硫系统处于停机保护状态，烧结烟气不经过脱硫系统，直接经由大烟囱排入大气，产生冒“黄烟”现象。因此时主风机在运行，台面上的烧结混合料没有充分粘黏固结，通过风机抽风作用，直接经由烟道进入机头除尘器，其量远超过电除尘器的除尘能力，不可避免的导致一定量的烟尘从大烟囱排出，造成冒“黄烟”，污染大气环境，带来很大的社会影响。根据新环保法要求，这种排放会受到环境保护部门的严厉处罚和生产约束。

2 烟气粉尘排放达标生产实践

针对1#、2#机空台车投料或倒空烧结机料时烟尘排放超标问题，我们从工艺操作、工序服从、设备改善等多方面着手，在一定程度上改善了粉尘排放，但达不到解决目标任务，问题最终都导向到脱硫系统，如何优化脱硫操作工艺，确保脱硫与烧结同步运行，是实现粉尘排放达标的关键。

2.1 2#烧结机脱硫工艺改善

起先脱硫系统启动条件是：烧结机投料生产正常后，入口烟气温度要达到80 ℃；脱硫停运条件是烟气温度超过185 ℃。这种操作模式给烧结机空台车投料和停机倒料带来很大压力，空台车投料生产，烟气温度上升慢，一般要经历一个完整布料台面才逐步恢复正常，具备脱硫启动条件，在此期间只能依靠除尘设备自身能力；同样的烧结机准备停机倒料时，因需停机抽透混合料，烟气温度能到200 ℃以上，在还没有完全抽透时，脱硫就停止运行，粉尘也只能依靠除尘设施收集。该运行模式也指出了脱硫工艺操作改善的方向：在烧结机空台车投料前，脱硫就要运转起来；停机倒料时，当混合料抽透后，主抽风机风门关闭后，脱硫系统才能停止运转。做好这两点就能够基本解决2#烧结机烟尘排放问题，后期需要解决的对象就围绕着脱硫操作调整后带来的新问题。

空台车投料前烟气温度低解决方法

烧结烟气中含水量大约10%，当烟温低时，易凝结成水滴黏在除尘布袋上[2]，加之布袋上本来就有的脱硫副产物，会形成糊状物，阻碍布袋的通过性，降低除尘能力。通过摸索试验，获得的解决措施：①提前运转布袋除尘器的电加热设备，以提高舱体内整体温度，尽量提升烟气在露点温度以上，减少烟气中水分的凝结，保证布袋的除尘能力和使用寿命；②烧结操作上也要进行相应调整配合，投料时混合料水分控制适宜，不能过大；起始布料层厚不能过高，450 mm-500 mm范围，使烧结过程提前，以最快速度提高烟气温度。

停机倒料时烟气温度高解决方法

烟气温度过高，容易烧布袋，很危险。烧结机停机抽透生料时，随着混合料的逐步抽透，烟气温度上升很快，整个抽透过程约20分钟，最终能达到250 ℃，远高于布袋的承受能力。找出的解决措施有：①通过布料层厚的逐步递减，减少抽透生料的时间，延缓脱硫入口温度到达185 ℃；②烧结机中后部升温较快，提前控制风箱蝶阀开度，减少尾部风箱抽风量，使风量往烧结机前部迁移；③当采取前面的措施后，烟气温度仍上升较快，需要打开烟道的冷风阀，通过冷风的抽入，快速降低及延缓烟气的升温；④最有效的方法是降低烧结机的漏风率，不需要专门停机抽生料，按照正常生产程序，逐步大幅降低布料层厚，通过风箱蝶阀开度控制风量分配，保证烧结过程正常，达到烧结正常倒料效果，这样烟气温度就能够保证在正常范围。

2.2 1#烧结机脱硫工艺改善

1#机的风箱烟道布置与2#机有明显区别，不能完全借鉴2#机的操作模式，如因前后风箱进入非脱硫烟道，中间风箱进入脱硫烟道，1#机不能采用不停机抽生料倒料操作模式。同时1#烧结机的非脱硫系也就是2#主抽烟道没有配套脱硫系统，空台车投料时烟囱冒黄烟现象不可避免，所有的探索和试验都不能杜绝粉尘超标问题，只是相对减弱。最终得出的结果是只要空台车投料时风经过2#烟道，烟囱就会冒烟。期间因一台主抽风机的设备问题，为保证烧结矿不至于断供，烧结机尝试单风机生产，摸索出烧结主要操作参数的控制：正常上料量约550 t/h，布料层厚750 mm，单风机上料量控制在360 t/h-400 t/h，布料层厚降到400 mm-500 mm；正常终点温度400 ℃以上，烟气温度150 ℃左右，单风机时对应烟气温度只有100 ℃左右，烧结趋势起头较早，终点温度只有320 ℃左右。

结合单风机的运行效果，提出解决措施：空台车布料时，脱硫系统提前运行，开机时按照单风机生产模式，只调整脱硫系主抽风机，非脱硫系风机风门不开，待整个生产稳定后，逐步开启2#主抽风机风门，操作参数逐步回到双风机生产模式，这样就能保证开机时烟气都经过脱硫布袋，避免粉尘超标。单风机启动运行后烟气温度较双风机时还要低，需要加强布袋除尘器的电加热能力，强化设备的跟踪检查和及时更换保障措施。

3 烟气SO2和NOx排放达标生产实践

在现有原燃料结构条件下，烧结机脱硫系统入口SO2浓度在400 mg/m3-800 mg/m3(设计处理最高浓度1500 mg/m3)[3]，NOx浓度在190 mg/m3-320 mg/m3。经过脱硫后，排口浓度分别100 mg/m3以下和200 mg/m3左右，满足早期规定的SO2浓度200 mg/m3和NOx浓度300 mg/m3限值，但是难以满足今后钢铁行业的排放要求：SO2浓度30 mg/m3和NOx浓度50 mg/m3限值，需要进一步优化和改善脱硫运营和烧结操作。

3.1 SO2排放浓度达标改善

烧结机只要配套脱硫系统，SO2浓度要达到排放要求并不难，只需加大Ca(OH)2喷浆液量，同步烧结操作需要配合提高烧结烟气温度，以防止喷浆后烟气温度降低过多，低于水气露点温度。在2019年召开“长江大保护现场会”期间，通过控制所有的烧结机脱硫排口SO2浓度基本可以控制在30 mg/m3以下。目前唯一的难点是非脱硫系排口SO2浓度控制，好的时候能够在30 mg/m3以内，效果不好的时候在100 mg/m3以上，解决的途径一是降低原燃料的硫含量，使用清洁原燃料，或者是非脱硫系烟道也配套脱硫设备，这是效果最好最长效的方法。

3.2 NOx排放浓度达标

目前公司的烧结机都没有配套脱硝设备，NOx的排放浓度都能控制在300 mg/m3以下，1#、3#烧结机在250 mg/m3左右，2#烧结机在200 mg/m3左右，距50 mg/m3浓度限值要求很远。在2019年召开“长江大保护现场会”期间，通过采取减产和临时调整焦粉与煤粉使用配比等措施，NOx的排放浓度控制在180 mg/m3左右，依然难以完成限值要求。于是2020年1#和3#烧结机的脱硝工程已进入施工阶段，相信等项目完工后，NOx的排放浓度会达到最新环保排放的标准。

4 总结

烧结烟气主要污染物中SO2和NOx通过配套相应的脱硫和脱硝设施能够得到有效降低，达到排放标准。而因除尘设备能力导致的粉尘在启机投料和停机倒料期间的超标问题，通过烧结生产操作调整和脱硫工艺改善，在一定程度上能弥补前者的不足。但这种方式只是临时的，不能完全从根本上解决粉尘超标问题，不能解决产量与环保的平衡和人员操作失误导致的短暂性超标现象，需要设备本身具备完成目标任务的能力，才可以做到百分百的放心，完全杜绝超标排放问题。