烧结降低烟气CO含量的生产实践.docx

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1、烧结降低烟气Co含量的生产实践摘要：在烧结过程会产生SOx、N0x.二嗯英、CO等污染物，伴随着国家出台的环保政策越发严峻，环保力度的逐渐加大，CO的减排正引起各方关注，排放量标准正开始制定。本文主要介绍新金钢铁烧结厂通过采取合理配碳、提高料层以及料面喷蒸汽等一系列生产实践降低烟气CO含量。关键词：Co含量；合理配碳；提高料层；料面蒸汽目录前言21 .前言22 .烧结工序节能减排必要性23 .CO脱除技术43.1.烧结废气中CO的产生及组成43. 2.烧结烟气中Co浓度的影响因素54. 3.催化氧化法55. 4.无焰燃烧氧化法66. 5.两种CO脱除工艺比较77. 现状分析78. 采取的措施7

2、8.1. 烟气循环85.2.富氧点火81.3. 合理配碳81.4. 提高料层95. 4.1.优化配矿结构106. 4.2.新型松料器107. 4.3.低负压点火118. 4.4.提高料温129. 4.5.强化制粒1310. 4.6.燃料分加135.5.料面喷蒸汽145.5.1.料面喷蒸汽原理145.5.2.试验过程145.5.3.试验数据155.6.漏风治理156.结语16参考文献16前言河北新金钢铁有限公司成立于1993年，位于武安市曹公泉工业园区，是一家集钢铁冶炼轧制、电力能源、国际贸易、物流于一体的大型钢铁联合企业，是邯郸市产业链较长的民营钢铁企业，综合生产规模515万吨（其中冷轧150

3、万吨）。其中烧结厂有3台烧结机，每台烧结机拥有完整的烟气治理系统，由静电除尘湿法脱硫SCR脱销湿电除尘组成。1 .前言co作为六大标准大气污染物之一，对人体健康和自然环境有较大损害。而烧结烟气中Co占有较大比重，远大于SOx、NOX等污染物排放量的总和，据统计，钢铁行业烧结工序的Co排放量基本在5000mgNm2以上，削减烧结生产过程中的CO备受各钢铁企业关注。随着环保形势的日益严峻，清洁生产、绿色生产逐步成为人们的共识，新金钢铁积极组织外出考察学习并同首钢设计院开展合作，以料面喷蒸汽实验为主项，同时通过合理配碳、工艺管控等烧结工艺控制参数的优化来降低烧结烟气CO含量。2 .烧结工序节能减排必

4、要性烧绐改总量、,!；SoX占70%：NOX占48%j二占4M金J1占5。、超舞!粒物占40%烧结工序能耗约占整个钢铁工业能耗的15%以上；污染物排放量约占整个钢铁工业的40%左右。雨光化学嬉雾污染水土破坏臭氧层初发、夫交烧结的节能减排对钢铁工业的可持续发展具有重要意义。近年来，烧结工序的环冷机余热回收技术、烧结烟气循环技术、竖式冷却炉的余热回收技术等持续进步。在减排方面，烧结机机头烟气脱硫技术已日趋成熟，烟气中NOX的脱除处理技术得到迅速发展。在降低烟气中CO和二嗯英的排方面出现了烧结机料面喷蒸汽的技术等。整体来看，烧结工序的节能减排工作虽取得长足进步，但结果并不能使人满意。主要表现在如下几

5、个方面：1、烧结工序余热回收率低，整体回收利用率不足30%；2、近期快速发展的烧结烟气脱硫脱硝技术造成能源和成本的急剧增加；3、目前烧结烟气中CO的治理基本是一空白，作为能源白白浪费，作为污染物没有得到有效治理。号收AMJ%M1MJA火罐气化年与24V6t.03敏介。水分离发多924.66IO32点火隽r物用八1.260.043S.1ft10.69点火空气物内偏IJ.60.461261.2640M1231%2476.46K也介心物博*tit.73.W然嫌给，电耳鼻1(M6M)(33.26)IIM0.3721462)6.”)化学员N侬火217.147,16依嬉折R4S2.34N37镰黯空、及通阿

6、人也用蛆107.13.33不完全期提化学由4964415.77n.t*vwtA(412.44tJ.!0)ftIArHtt（M）K他敢解277.2011-1132MB12410000计3.2410000从烧结工序热平衡表可以看出，烧结工序理论上可以回收利用的热量主要有以下几个方面：1、烧结饼的显热，约占总能量的35%2、烧结烟气的显热，约占总能量的15%3、烧结烟气中的不完全燃烧的化学热，约占总能量的15%目前只有部分烧结厂对烧结饼的部分显热能够回收利用，但总体回收利用率较低。剩余的热量仍然以各种形式排放到大气中。造成目前这种尴尬的局面的主要原因是：1、烧结烟气温度在130150C,目前余热回收

7、技术对其回收价值不大，况且目前脱硫脱硝技术基本以该温度设计，如果对其回收将造成脱硫脱硝效率下降；2、烧结烟气中虽然含有大量CO,但在烟气中的浓度只有500015000mgm3,在如此低的浓度下使其转化成CO?并释放出其携带的化学热难度很大。3、烧结饼显热的回收技术对显热的回收利用率低。如果我们能够使烟气中的CO携带的化学热得到释放，通过优化工艺设计，对以上三种热量叠加回收，其余热回收效率将会大幅度提高。3.CO脱除技术3.1.烧结废气中CO的产生及组成烧结过程中CO产生的原因，不外为燃烧不充分（包括C+0.5O2=CO的反应温度低），C和C02反应生成C0（波多反应），氧化铁的直接还原和水煤气

8、反应等化学反应所致。由于烧结废气中Co的存在，使燃烧的热值受到相当大的损失，如废气中含CO比例为1-2%,热损失占总热收入的10-25%,烧结废气组成通常用Co2、CO比值，和燃烧比CO（CO+CO2）来评价。下图为烧结试验过程中测得的废气中。2、COz和CO分含量和绝对含量的变化，试验所用燃料量为7%。从烧结开始直到烧结终点的前两分钟COz和Co逐渐增加，然后迅速降到零，但C02比CO晚一分钟消失。最初废气中约9%,试验快结束时又升到与空气中的。2量一致。3.2.烧结烟气中CO浓度的影响因素烧结废气中C0(C0+C02)随燃料粒度增大而减小，但随混合料中的燃料的用量增大而增大。负压提高，废气

9、燃烧比亦增加，但幅度较小。亦与料层的厚度，返矿量，燃烧温度和燃料的反应性等有关。随着燃料粒度变细，燃料量增加和温度提高而使燃烧比增加是由于波多反应的结果；料层加厚和返矿减少，引起燃烧比的增加是由于烧结时间延长和温度提高，以及燃料分布密度增大的结果；负压增大使反应过冷，所以负压增大燃烧比也增大。Co比C02提早一分钟消失，是由于波多反应CO+O.5O2=CO2反应过冷的结果。3.3.催化氧化法目前，催化氧化法由于具有起燃温度低，节省能源、处理效率高、无二次污染等特点，已经成为工业上常用的脱除污染物方法。以贵金属Pt作为活性组分的催化剂研究比较成熟，其中将贵金属以高度分散的纳米级颗粒状分散于载体表

10、面的负载型催化剂，由于其接触面积大，气流压降小，己成为化工工业CO催化脱除的重要选择。目前主要采用贵金属催化剂和通过添加少量过渡族金属元素或稀土元素以及载体改性等手段来提高催化剂的活性。然而CO催化氧化脱除的效果除了与催化剂特性有关外，在实际工程应用中，工况也是影响催化效果又一重要因素。对于烧结工序来说，复杂的烟气成分和较大的工况波动对目前用于化工等其他领域的催化氧化法是一巨大挑战，也是我们下一步研究的重点。3.4.无焰燃烧氧化法采用目前技术相对成熟的废气焚烧炉，利用辅助燃料燃烧所发生热量，把含有CO的烧结烟气的温度提高到反应温度，从而发生氧化分解。CO燃烧过程不仅有最低的启燃温度要求，而且存

11、在启燃区域限制，在最低的启燃温度以下，CO不可能发生剧烈燃烧；但在启燃区域以内，启燃速度随温度升高而增加，继续升高温度，转化率曲线由平缓过渡到陡直，即存在一个转折点。CO燃烧过程经历了一个由不燃(V639C)到启燃以致剧烈燃烧的过程。烧结烟气Co的启燃温度为639,而爆燃温度为700710C,639到700为启燃阶段。据相关资料显示，CO在爆燃温度(710C)以上的燃烧仅需0.05s,工程设计时可按照12s设计。废气掇炉示意图废气焚烧炉的几个鲜明的特点：(1)废气焚烧技术的发展正趋向于完善化，随着废气处理新技术的广泛应用，焚烧设备结构不断改进，由于许多高新技术应用于焚烧系统，促使废气焚烧技术向

12、高新技术发展。同时，应用先进的自控技术和科学新颖的外观设计，使废气焚烧技术趋于完善。(2)焚烧技术正向着多功能方向发展。现代焚烧系统不仅具有处理废气的功能，还有发电、供电、供热、供气等多种功能。(3)焚烧技术正向着资源利用率方向发展。利用焚烧产生的余热进行发电和生产过热蒸汽不仅可以解决用电和用气需求，还可以节约能源，实现能源再利用。同时，节约能源是国内外焚烧厂所追求的目标。如提高焚烧炉燃烧效率及余热锅炉的热回收率，减少排烟过程中的热量损失，从而提高能源的利用效率。3.5.两种CO脱除工艺比较相对于催化氧化技术而言，利用废气焚烧技术对烧结烟气中CO脱除更具有优越性。主要体现在：1)可以适应更加复

13、杂的烧结烟气成分，避免了烧结烟气中的有害成分造成的催化剂中毒；2)通过对焚烧炉入口烟气中Co浓度进行监测，合理调节辅助燃料用量可以保持废气焚烧炉出口烟气温度的相对稳定；3)在焚烧炉燃烧室内可同步脱除烧结烟气中的二嗯英，达到同步脱除多种污染物的效果。4 .现状分析新金钢铁现在烧结烟气CO含量控制在4000mgm3左右，达到当地环保要求排放指标，为实现清洁生产、绿色生产还需进一步降低烧结烟气中CO含量。目前烧结采用洗精煤辅以高炉返焦粉进行烧结，曾经试验过全焦粉烧结，虽然燃耗下降，因焦粉价格太贵，燃料成本增加，不符合经济配料原则。故此进行合理配碳，降低燃耗，从源头上减少Co生成是亟需解决的问题。目前

14、烧结料层基本能布到80Omm以上，基本实现了厚料层操作，但离超厚料层操作还有一定距离，随着料层厚度的增加，自动蓄热越来越明显，燃耗会逐步降低，故此想办法提高料层是一个不变的课题。5 .采取的措施51烟气循环烟气循环技术是基于一部分热废气被再次引入烧结过程中而开发的方法。热废气再次通过烧结料层时，通过回收烧结烟气中的显热和潜热，改善料层上部热量不足的情况，并且烟气循环要求最少达到主风机的30%以上，有效降低了脱硫脱销系统的处理量，提高了烟气治理效率。为在烟气循环中更多的循环co,特对风箱进行了烟气检测，数据如表1所示。根据数据并考虑烟气热量最终确定27#和2022#风箱作为烟气循环风箱。烟气通过循环风机通过六个支管到达烧结料面进行循环烧结。烟气循环投入后，烧结烟气CO含量从6000mmm3降低到了4000mmm3o表1各风箱烟气的CO含量风箱编号CO检测浓度/(mgm3)风箱编号CO检测浓度/(mgr3)0#31.213#5382.51#701.214#5147.32#5281.215#4312.53#5581.216#4671.24#5121.217#1956.25#4208.818#2616.26#5658.819#39407#5407.520#22358#5423.821#1796