烧结全过程节能减排生产实践

聂荣恩，张文政，陈 艳

（天津市新天钢联合特钢有限公司，天津301500）

0 引言

钢铁工业是国民经济支柱产业，属于高能耗、高物耗和高污染行业，也是大气污染的主要来源之一。 钢铁行业SO2及NOx排放量分别占全国总排放量的8.8%和8%。 烧结是钢铁冶炼过程必备的生产环节，烧结工艺过程占炼铁总成本的40%，烧结能耗一般占钢铁企业总能耗的20%左右。 烧结生产的环境污染问题是钢铁生产面临的主要问题，烧结生产过程中会产生大量的有害烟气和粉尘，烧结烟气中的SO2、NOx是钢铁企业的主要污染之一，SO2排放占钢铁行业总排放量的70%以上，NOx排放占钢铁行业总排放量的60~70%。

本文阐述了天钢联合特钢为了实现了烧结生产污染物排放达到超低排放标准，提高能源利用率采取的节能减排措施。

1 烧结生产面临的主要问题

目前天钢联合特钢配有两台230 m2烧结机，近几年通过技术升级改造，使的烧结机的利用系数和产品质量都有了很大的提高，有些经济技术指标已处于国内领先水平。 但按照国家钢铁工业环境保护产业政策的规定以及《 关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》的要求，还存在着一定差距。

1.1 烧结生产污染物减排问题

需要考虑对烧结工序的燃料和原料进行优化处理，从烧结源、燃料开始控制污染物的产生；探索烧结过程控制优化技术，减少烧结过程中的污染物的产生；烧结末端，需要探索高效的脱硫、脱硝以及除尘技术，使得排放的污染物浓度满足国家超低排放的标准。 最终实现烧结全流程的污染物减排控制体系。

1.2 烧结生产节能降耗问题

需要探索烧结料层的均匀布料技术，提高烧结料层的透气性，可有效提高烧结料层的厚度、降低主轴风机电耗； 研究降低烧结机漏风率的的措施，增加烧结有效风量的利用；烧结机保温技术的开发也对烧结节能起着十分重要的作用。

1.3 烧结生产烟气治理的问题

目前还需深入研究和探索经济、高效的烧结烟气治理工艺。 由于烧结烟气具有成分复杂且变化大特点，外加烧结烟气脱硝技术尚不成熟，烧结工序NOx控制的实际状况与国家要求存在一定差距。 目前烧结烟气处理设施的建设成本和运行成本较高，另外还没有一种烟气脱硝技术，在脱除烧结烟气NOx的同时不产生其他的环境、能源、设备等问题。

2 主要研究内容及改进措施

针对上述问题，天钢联合特钢经多次调研论证，认为建立一套烧结全过程污染物控制和处理技术是十分必要的，综合效益可观。

2.1 优化烧结原、燃料结构和配比

2.1.1 优化烧结固体燃料结构和种类

采用低硫、低氮的固体燃料，按不同种类和不同的配比，进行燃料替代和减量试验，通过调整烧结料层固体燃料（焦粉、煤粉）的种类和配比，实现烧结过程减少NOx和SO 的产生和排放。

2.1.2 优化烧结混合料的配矿结构

采用低硫的矿粉，配以低硫、低氮固体燃料，控制烧结混匀矿的成分及粒径组成，优化烧结混匀矿的配矿结构及烧结料层结构； 观察整个烧结过程SO2和NOx排放数值的变化，探索最佳的烧结风量配比，实现能源利用效率最大化。 通过上述措施的实施，将烧结固体燃料消耗减少10%以上。

2.1.3 优化烧结气体燃料成分和结构

采用转炉煤气替代10%的高炉煤气作为烧结点火炉的燃料。 点火气体参入转炉煤气，不仅可以减少烧结烟气的排放量，还能显著降低气体燃料中N2的含量，实现烧结机头的低氮氧化物燃烧。

2.2 优化烧结过程的工艺操作

2.2.1 PID 分段控制技术的应用

烧结过程是多变量变化的过程，烧结机头的烟气量、温度、压力及氮氧化物排放量均存在先升高后降低的规律，实际生产过程中烧结机抽风系统存在串风和漏风问题。 抽风系统各个风箱的风量和风压相互影响，浪费大量风机能源。因此实施烧结风箱分段控制，按照烧结各段的风量不同需求，控制各段的风量和压力，可以显著降低主抽风机的能耗。

2.2.2 烧结混合料水分含量的优化

烧结生产过程，混匀矿要造粒成球就要保持合适的水分。 混匀矿的水含量高低，决定了混匀矿的造球效果和烧结过程料层的透气性，通过实践确定，烧结混匀矿水分控制在7～9%时造球效果最好。

2.2.3 主抽风机变频技术的应用

烧结过程中对烧结风量的要求变化幅度较大，不同烧结阶段对风量的需求进行动态调整，实现最佳风量满足烧结过程的需求，可有效降低主抽风机的能耗。 主抽风机实施变频节能技术后，电耗下降约20.7%。

2.2.4 烧结均匀布料技术的应用

为了确保烧结料面的平整，烧结布料装置也进行了改造，在九辊布料器后方加装了平料器。 平料器可根据料面的点火情况调整配重，使料面达到最佳平整效果，平整后的料面再由三个压辊调整料面的厚度。 加装平料器后，烧结机在提高料层厚度时，可防止物料自台车两侧洒落，同时起到调整两侧透气性，减少边缘效应，改善料面横向平整度，改善表层烧结矿强度的作用。

2.2.5 厚料层烧结技术的应用

厚料层烧结可以有效降低烧结工序固体燃耗和煤气消耗，透气性是烧结厚料层操作的关键指标，气流阻力主要来源于烧结料层的燃烧带和过湿带。 通过调整原料结构，减少铁精粉的配加量、调整熔剂结构、提高熔剂的活性度、提高混匀矿温度等措施，降低燃烧带和过湿带的阻力，实现厚料层生产。 目前天钢联合特钢烧结料层厚度可达到800 mm 以上。

2.2.6 烧结机防漏风技术的应用

降低漏风率是烧结行业增产、节能、降耗、降低成本、提高质量的有效途径。 经过调研和生产实践探索，在烧结机滑道安装自润滑装置、无漏风密封滑板装置、烧结机控风隔板装置、台车篦条防漏风挡销装置等技术改造措施，烧结漏风率由55%降低至34.68%[1]。

2.2.7 烧结机头烟气部分循环利用

采用烧结机头烟气部分循环利用，进行废气循环烧结。 烧结头机高温段烟气余热得到了有效的回收和利用，可充分减少能源消耗及料层烧结过程中NOx的产生量，节能减排效果明显[2]。

2.2.8 烧结保温墙技术的应用

增加了烧结机外侧保温装置。 在烧结机两侧一米处搭建了保温墙，该墙的设立有效减少了烧结台车的对流热损失和辐射热损失，既不影响操作，也不产生安全问题，是一个简单有效的节能措施。

2.3 烟气脱硫、脱硝全过程节能减排技术

2.3.1 依据烟气浓度变化，优化还原剂的用量

根据烟气NOx、SO2进口浓度的变化，优化脱硫、脱硝过程还原剂的的使用量，在减少脱硫、脱硝药剂消耗量，降低运行成本的同时，还可以减少脱硫、脱硝产物的生成量和二次污染。

2.3.2 采用SCR 脱硝工艺

SCR 脱硝工艺，可利用SCR 反应器脱硝后的高温尾气进入GGH 换热器，将脱硫后的烟气由70～80℃升温至～250 ℃左右，为下一步脱硝创造条件。 脱硝后烟气经GGH 换热降温至110～120 ℃后经增压风机引入烟囱排放。 该脱硝工艺即实现了热能综合回收利用又减少了大气的热污染。

2.3.3 解决催化装置积灰堵塞问题

脱硝催化剂的堵塞物主要是硫酸氢氨，为了解决脱硝催化剂堵塞问题，在脱硝系统原烟气中喷加部分脱硫剂，可以有效阻止SO2与NH3、H2O 反应生成硫酸氢氨，完美解决了脱硝催化剂和GGH 堵塞的问题，保证了脱硝系统稳定运行。

2.3.4 开发了新型流化床反应器

通过改变布风方式，增大了塔径，合理设计塔体高度，提高了底部脱硫、脱硝反应区流化床的密度，提高了气固接触概率，可以实现SO2脱除高于98%，NOx脱除率高于90%。

2.3.5 脱除副产物综合利用

脱除过程产生的Ca（NO2）2可以促进钢筋表面形成致密的保护膜，防止混凝土内部钢筋的锈蚀；突破了脱硫副产物的利用瓶颈，拓宽了利用渠道，可以全部应用于建材行业。

3 结语

天钢联合特钢通过优化烧结原燃料结构和配比、优化烧结过程的工艺操作、实施烟气脱硫脱硝全过程节能减排技术等措施，烧结工序年节电量达到14777.71 kwh，节电率20.7%，烧结矿固体燃料消耗由50 kg/t 下降到45 kg/t，燃料消耗减少了10%，实现了烧结烟气SO2、NOx和颗粒物排放满足国家超低排放标准，创造经济效益和社会效益显著。