某烧结厂360m_2烧结机烟气循环烧结工艺的测试研究_王菊香

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摘
要： 根据国家对钢铁行业节能减排的严格要求 ， 结合目前烟气循环烧结工艺存在的实际
问题， 对国内某烧结厂 360 m2 烧结机进行了测试研究。 在烧结机正常生产的情况下， 通过对 烟气特征进行全面测试 ， 研究了烧结机风箱中烟气 SO2 浓度、 温度和 NO x 浓度变化规 含氧量、 律， 因地制宜地提出了较为合理的烟气内、 外循环烧结工艺。 结果表明， 烧结机的中前部和尾 部几个风箱的烟气具有低硫 、 氧含量高、 温度较高的特点， 均可作为循环烟气。 关键词： 烟气循环； 铁矿烧结； 节能减排； 清洁生产 TK11 + 5 ， X701 中图分类号： TF046. 4 ， 文献标识码： A 文章编号： 1000 － 8764 （ 2015 ） 01 － 0045 － 06 doi： 10. 13403 / j. sjqt. 2015. 01. 012
第 40 卷 第 1 期 烧 结 球 团 46
中的显热和潜热， 提高烧结热利用率， 降低燃料 配比。烟气循环到烧结料层时， 其中的粉尘部 NO x 被部分降 分会被吸附并滞留于烧结料层中 ， CH 等化合物 解， 二噁英在高温下会被热解； CO、 在烧结过程中发生二次燃烧放热， 可降低固体 SO2 等的排放。 因此， 烟 燃耗， 进一步降低 NO x 、 气循环烧结具有显著的节能减排效果 。 目前， 国内外主要有荷兰艾默伊登钢铁厂 的 EOS 工艺、 德国 HKM 的 LEEP 工艺、 奥钢联 林茨钢厂的 EPOSINT 工艺、 日本新日铁区域性 废气循环工艺以及我国宝钢开发的烧结机废气 余热循环工艺五种烟气循环方法应用于实际生 产， 并取得了一定的节能减排效果。 有研究表 明， 降低循环烟气中 O2 含量将导致烧结产质量 指标明显变差， 因此循环烟气中 O2 含量应控制 在 18% 以上 25%
随着环境问题日益严竣， 近几年国家对烧 结烟气污染物的控制越来越严格。2015 年国家 环境保护部 编 制 完 成 的《国 家 环 境 保 护“十 三 ， 五” 规划基本思路 》 拟定钢铁行业开展烟粉尘 总量控制， 而《钢铁烧结、 球团工业大气污染物
收稿日期： 2015 － 01 － 08
作者简介： 王菊香（ 1964 － ） ， 女， 高级工程师， 从事烧结、 选矿工程科研及质量管理工作。
3 风箱中 O2 含量迅速降低， 并含有一
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定量的 CO 和 CO2 ； 点火结束时的 4 风箱烟气中 O2 含 量 略 有 回 升 ， 之 后 O2 含 量 逐 渐 稳 定 在 10%
# 13% ， 直至 18 风箱后再次上升； 于烧结 # O2 的消耗、 CO 和 CO2 的生 24 # 风箱处， 终点 23 、
共有风箱 24 个， 预计将烧结机头、 尾部所对应 风箱的烟气作为循环烟气， 为了增强数据的可 靠性， 在前 6 个风箱和后 5 个风箱所对应支管处 各开 2 个测孔， 其余风箱支管各开 1 个， 共开测 孔 70 个。
。实践证明， 烧结烟气循环利用
能显著 减 少 废 气 排 放 量 （ 较 普 通 烧 结 法 要 少 40% ） ， 具有重大的环境和社会效益。 但 目前国内烟气循环烧结工艺的应用大都基于理 论和 实 验 室 研 究， 缺乏对实际工况及参数的 研究。 本文以某烧结厂 360 m 烧结机作为测试对 以实际测试的烧结 象， 在该机正常生产条件下， 烟气特征为基础， 研究了该烧结机风箱中烟气 SO2 浓度、 含Baidu Nhomakorabea氧 量、 温 度 和 NO x 浓 度 的 变 化 规 律， 论证了烟气循环烧结的可行性， 并为其量身
8 处风速探底，
18 # 风箱风速趋于平稳， 随着烧
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19 风 结过程逐步完成， 料层透气性也逐步变好， 箱后风速急剧增大。1
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4 # 点火风箱烟气流量
# 5#、 6 # 风箱流量增加明显， 但在 7 风箱处又 较小，
烟气中各成分恢复到与入口空气一 成几乎为 0 ， 致的水平。 可见， 烟气中 CO x 含量的变化规律 当烟气中 O2 含量升高时， 与 O2 含量关系密切， CO x 含量则降低， 反之亦然。 所以， 单从氧含量 考虑， 循环使用的烟气应以氧含量较高的 1 及 19 # 24 # 风箱烟气为主。
某 360 m 烧结机烟道烟气参数
流速 /m · s －1 － 15. 39 － － 17. 22 － CO / ppm 5008. 94 5884. 00 － 4154. 11 5913. 00 －
3. 2
数据分析 烧结机风箱烟气温度及压力如图 1 所示。
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已燃尽， 流过料层的气体对烧结矿起冷却作用， 料层高 温 区 域 厚 度 减 小， 出 口 烟 气 温 度 降 低。 所以， 单从温度考虑， 循环烟气应以温度较高的 19 # 24 # 风箱烟气为主。
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Sintering and Pelletizing
第 40 卷 第 1 期 2015 年 2 月
烧
结
球
团
某烧结厂 360 m 烧结机烟气循环 烧结工艺的测试研究
王菊香
（ 中冶长天国际工程有限责任公司， 湖南 长沙 410007 ）
Test research on process of flue gas recirculation sintering for the 360 m2 sinter machine of a sintering plant
Wang Juxiang （ Zhongye Changtian International Engineering Co. ， Ltd， Changsha 410007 ， Hunan） Abstract According to the strict requirements of the country for energy saving and emission reduction in iron and steel in-
［1 ， 2 ］
设计了较为合理的烟气内循环烧结和外循环烧 结工艺， 开辟了以检测为基准的烟气循环烧结 工艺应用之先河。
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测试对象及方法
2 采用风 以某厂 360 m 烧结机为测试对象，
箱支管开孔取样的方法测试， 主要检测的烟气 参数有温度、 压力、 流量及烟气成分。 该烧结机
2 h） ， 年作业 为双烟道设计， 利用系数 1. 3 t / （ m · 3 率 90. 4% ， 主抽风机工况风量 2 ˑ 18 000 m / min，
表1
烟道 南烟道理论值 南烟道实测值 南烟道报表值 北烟道理论值 北烟道实测值 北烟道报表值 压力 / kPa － 13. 54 13. 50 － 13. 65 13. 60 温度 /ħ 128. 21 133. 25 133. 00 177. 11 171. 45 176. 00
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3. 1
测试结果及分析
由图可知， 该烧结机的烧结终点在 23 风箱处， BTP 温度为 438 ħ ； 24 风箱处料层内固体燃料
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2015 年第 1 期 王菊香
2 某烧结厂 360 m 烧结机烟气循环烧结工艺的测试研究
开 SO2 含量较高的 14
各风箱烟气中 SO2 和 NO x 浓度见图 3 。 由 1 图可知，
测试结果 所测烟气参数列于表 1 。由表可知： 该烧结
机烟道烟气的理论值、 实测值和报表值三者相 差不大。北烟道（ 低硫烟道 ） 温度均高于南烟道 （ 高硫烟道 ） ； 南北两个烟道实测工况风量都高
3 均超出了风机的额定抽风量。 于 18 000 m / min，
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外循环工艺设计分 所以， 针对该烧结机烟气内、 析时， 烟道烟气流量应以理论值为准， 温度、 烟 气成分、 压力则以实测值为准。
1
前
言
GB28662 － 2012 规定了烧结及球团 排放标准 》 生产企业大气污染物排放限值、 检测和监控要 求。自 2015 年 1 月 1 日起， 所有企业均要执行 最新国家环保标准。 20 世纪末， 国外就开始研究将烧结机大烟 道中部分高温废气循环到烧结机台车上部密封 罩中再利用的新方法， 其目的是回收烧结烟气
dustry， and in combination with the practical problems existing in the current flue gas recirculation sintering process， a test research on process of flue gas recirculation sintering for the 360 m2 sinter machine of a domestic sintering plant was made. Under normal production conditions， through comprehensive testing of the features of sintering flue gases， the variation rules of the SO2 content， oxygen content， temperature and NO x content of the flue gas in sinter machine windbox were studied， and the reasonable internal and external flue gas recirculation sintering process were proposed according to local conditions. The results show that， the flue gas of several windboxes in the middle front and rear of sinter machine has the characteristics of lower sulfur， high oxygen content and high temperature， which can be used as recirculating flue gas. Key words flue gas recirculation； iron ore sintering； energy saving and emission reduction； cleaner production
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8 风箱后烧结逐渐趋于稳定， 风箱内 迅速降低， 烟气流量也趋于稳定。 总体来看， 烟气流量波 动幅度不大。
图4
烟气流速和流量
综合图 1
图2 烟气中 O2 及 CO x 含量
图 4， 从余热利用角度考虑， 应侧
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重选取烟气温度较高的 21
24 # 风箱烟气加以
只需 循环利用， 同时这部分烟气 O2 含量较高， 配入少量的富氧气体； 从减排角度考虑， 除了循 环高温风箱烟气外， 还应根据烧结台车面进风 量需求， 增加一部分 SO2 含量较低的风箱烟气 （ 1# 12 # ） ， 使得烧结烟气循环量达到最大。
工况流量 min － 1 / m3· 17565. 97 18116. 99 － 17171. 92 18301. 91 － O2 /% 13. 94 14. 75 － 15. 12 15. 17 － CO2 /% 8. 79 7. 58 － 7. 25 7. 12 － SO2 / ppm 557. 15 484. 50 － 91. 88 49. 00 －
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20 # 风箱烟气。
图1
烟气温度及压力 图3 烟气中 SO2 和 NO x 浓度
各风箱烟气中 O2 及 CO x 含量示于图 2 。从 中可知， 随着料层内固体燃料燃烧反应， 点火阶 段的 1
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烧结机各 风 箱 的 烟 气 流 速 和 流 量 见 图 4 。 1 从中可知，
# # # 6 # 风箱风速波动较大， 在 7 风箱