馬洛文

( 寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，上海201900)

摘 要: 作為寶鋼“十二五”期間節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級的重點(diǎn)工程，寶鋼于2013 年11 月新增一臺600m² 4號燒結(jié)機(jī)，淘汰了原有495m² 3號燒結(jié)機(jī)。新燒結(jié)機(jī)在工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型時(shí)充分考慮節(jié)能環(huán)保需求，重點(diǎn)對混合制粒、機(jī)頭布料、冷卻機(jī)、成品篩分等系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)配置。經(jīng)過一段時(shí)間設(shè)備的磨合、消缺，以及配礦、工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，在節(jié)能和環(huán)保取得了一些進(jìn)步，達(dá)到國家最嚴(yán)的節(jié)能和排放要求，同時(shí)也在一定程度上使高爐爐料結(jié)構(gòu)趨于合理。

關(guān) 鍵 詞: 燒結(jié); 節(jié)能; 環(huán)保

1   前言

隨著上海地區(qū)環(huán)保指標(biāo)的加嚴(yán)以及耗能總量逐年減量的要求，寶鋼股份煉鐵廠原有燒結(jié)機(jī)雖然采用了均衡生產(chǎn)的技術(shù)，逐年投入進(jìn)行局部的改造和維修改善。但環(huán)保要求的加嚴(yán)抑制了燒結(jié)產(chǎn)能的發(fā)揮，燒結(jié)產(chǎn)能一直處于瓶頸，難以大幅降低能耗。

2013 年02 月27 日環(huán)境保護(hù)部發(fā)布關(guān)于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告( 2013 年第14 號) ?，F(xiàn)有企業(yè)中燒結(jié)設(shè)備機(jī)頭自2015 年1月1 日起執(zhí)行顆粒物特別排放限值，即《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 28662 －2012^［1］，SO₂排放限制200mg /m³，NO_x 排放限制300 mg /m³，顆粒物限值40 mg /m³。

受新的政策引導(dǎo)以及合規(guī)性的要求，燒結(jié)原有的裝備、工藝已不能滿足環(huán)保、節(jié)能和寶鋼煉鐵發(fā)展的需要。為此寶鋼“十二五”期間節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級的重點(diǎn)工程，新增了一臺600 m²的4 號燒結(jié)機(jī)，建成達(dá)產(chǎn)后淘汰原有3 號燒結(jié)機(jī)。一定程度上使高爐爐料結(jié)構(gòu)趨于合理，與新型花園式工廠相匹配。

2   主要節(jié)能技術(shù)

4 號燒結(jié)機(jī)除采用以往燒結(jié)成熟技術(shù)外，還強(qiáng)化了混合料制粒效果、原燃料的處理、偏析布料和超高料層燒結(jié)、成品系統(tǒng)短流程篩分樓形式、機(jī)頭四電場除塵、脫硫設(shè)施、余熱鍋爐系統(tǒng)、環(huán)冷低溫余熱回收等新技術(shù)。

2. 1   強(qiáng)化混合料制粒技術(shù)

為了加強(qiáng)混合料的混勻和制粒，改善混合料的透氣性，滿足超高料層燒結(jié)的需要。采用三段混合，一次混合為強(qiáng)力混合機(jī)，如圖1 所示。二、三段混合均為圓筒混合機(jī)，保證將混合料完全混勻、制粒并調(diào)整混合料水份，混合時(shí)間為～ 7 min。為了提高料溫強(qiáng)化燒結(jié)，利用環(huán)冷機(jī)低溫廢氣產(chǎn)生熱水，對二、三次混合料進(jìn)行預(yù)熱( 水溫＞ 80 ℃) ，同時(shí)也將其作為混合機(jī)添加水，水量添加采用自動控制。

2. 2   組合偏析布料技術(shù)

混合料布料采用梭式布料機(jī)。為使布料均勻和強(qiáng)化混合料的偏析，采用了寶鋼自主研發(fā)的偏析技術(shù)+同步雙驅(qū)動式九輥布料器。為防止混合料落下時(shí)壓緊密實(shí)，設(shè)置有透氣棒裝置，使臺車上的混合料內(nèi)部形成空隙，提高混合料的透氣性，從而改善燒結(jié)效果。采用梯形布料時(shí)料層最高達(dá)900 mm。為了使混合料在臺車寬度方向布置均勻，特在臺車寬度方向設(shè)置了6個(gè)輔助閘門，輔助閘門由輔助液壓缸驅(qū)動。料層厚度控制由泥輥、主閘門、輔助閘門來實(shí)現(xiàn)，臺車寬度方向設(shè)置六點(diǎn)料層檢測，反饋調(diào)整輔助閘門開度。

2． 3   微負(fù)壓點(diǎn)火

4 號燒結(jié)機(jī)燒結(jié)采用微負(fù)壓點(diǎn)火工藝，點(diǎn)火溫度1150 ± 50 ℃，爐膛壓力為微負(fù)壓，點(diǎn)火時(shí)間1～1．5 min。為了降低點(diǎn)火煤氣的消耗量，采用高效節(jié)能的雙斜帶式點(diǎn)火保溫爐，點(diǎn)火爐爐頂設(shè)三排燒嘴，三排燒嘴在爐頂交叉斜排，采用了雙斜交叉燒嘴直接點(diǎn)火的先進(jìn)技術(shù)，其高溫火焰帶寬度適中，溫度均勻，高溫點(diǎn)火時(shí)間可與機(jī)速良好匹配，特別是保溫段設(shè)有燒嘴，可以提高料面質(zhì)量。采用的燒嘴流股混合良好，火焰短，燃燒充分，因此點(diǎn)火效率高，能耗低，點(diǎn)火質(zhì)量好，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量。采用熱風(fēng)點(diǎn)火，點(diǎn)火溫度、煤氣與空氣的比例以及用量均由計(jì)算機(jī)自動調(diào)節(jié)。

2． 4   超厚料層技術(shù)

低碳厚料層燒結(jié)是通過在混合制粒時(shí)強(qiáng)化制粒效果，改善燒結(jié)料層透氣性，并充分利用燒結(jié)時(shí)料層的蓄熱作用，降低燒結(jié)混合料中燃料的配比，使料層下部溫度隨料層厚度的提高而升高，因此減少燃料的配入量，厚料層燒結(jié)既可以減少燃料的消耗，又能改善燒結(jié)礦質(zhì)量，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低FeO含量，提高燒結(jié)礦還原性。

隨著強(qiáng)化制粒、新的燒結(jié)系統(tǒng)低漏風(fēng)率以及配礦結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，改善了燒結(jié)料層冷態(tài)和熱態(tài)透氣性。4 號燒結(jié)機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了850 mm 左右的超厚料，固體燃耗顯著降低。

2． 5   液密封環(huán)冷機(jī)

采用LSCC－650 液密封鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)，如圖2所示。冷風(fēng)通過地下風(fēng)道進(jìn)入水槽，再通過水槽進(jìn)入與環(huán)冷機(jī)一起旋轉(zhuǎn)的風(fēng)管，進(jìn)入環(huán)冷臺車的中間層，對環(huán)冷機(jī)上部的燒結(jié)礦進(jìn)行冷卻。改傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)錐面加平面的雙層密封結(jié)構(gòu)，工作原理見圖3，為由多個(gè)單元靜密封組成的靜密封系統(tǒng)和以液體為密封介質(zhì)的一個(gè)動密封系統(tǒng)，主要參數(shù)見表1。

2． 6   余熱回收利用

燒結(jié)餅經(jīng)過機(jī)尾導(dǎo)料槽卸入水冷單輥破碎機(jī)破碎后的熱燒結(jié)礦進(jìn)入液密封式鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)。冷卻機(jī)配置5 臺冷卻風(fēng)機(jī)。冷卻后的燒結(jié)礦由膠帶機(jī)送往成品篩分系統(tǒng)。冷卻礦的給料設(shè)備采用板式給礦機(jī)。為了節(jié)能，利用回收環(huán)冷機(jī)的高溫段廢氣: 通過高溫風(fēng)機(jī)將部分高溫段廢氣返回到燒結(jié)點(diǎn)火保溫爐，用于點(diǎn)火助燃及熱風(fēng)保溫。利用其余的高溫廢氣顯熱制取蒸汽; 利用環(huán)冷機(jī)低溫廢氣產(chǎn)生熱水，作為混合機(jī)添加水。

2． 6． 1   雙壓余熱鍋爐

從環(huán)冷機(jī)高溫段及低溫段收集的廢氣。廢氣綜合溫度～340 ℃，采用立式水管單通道雙壓余熱鍋爐將高溫?zé)煔廪D(zhuǎn)化為蒸汽。低壓蒸汽:由純水槽通過除氧泵給水，經(jīng)凝水加熱器加熱至105 ℃的爐水進(jìn)入低壓汽包上除氧頭，低壓汽包達(dá)到一定水位后進(jìn)入低壓蒸發(fā)器后回到低壓汽包，并產(chǎn)生自動循環(huán)熱交換同時(shí)進(jìn)行水汽分離; 蒸汽進(jìn)入低壓過熱器加溫輸出供燒結(jié)用氣。中壓蒸汽: 由低壓汽包通過鍋爐給水泵送入省煤器后進(jìn)中壓汽包，汽包內(nèi)高溫爐水經(jīng)過下蒸發(fā)器和上蒸發(fā)器熱交換生產(chǎn)自動循環(huán)回到汽包，并進(jìn)行汽水分離，蒸汽則進(jìn)入過熱器進(jìn)一步加溫，溫度高于270 ℃的蒸汽進(jìn)入減溫器減溫后并入能中蒸汽網(wǎng)。

2． 6． 2   環(huán)冷機(jī)低溫余熱利用

4 號燒結(jié)環(huán)冷機(jī)排放的180 ℃低溫?zé)煔馔ㄟ^一套智能回收裝置，生產(chǎn)90 ℃熱水。存儲在二座容積為340 m³ 的不銹鋼儲熱水箱中，熱水送至廠區(qū)內(nèi)附近浴室使用，富余時(shí)通過移動供熱車送至廠區(qū)周邊社會用戶使用。據(jù)測算，每年可生產(chǎn)60 萬t 標(biāo)煤，折合約5 000 t 標(biāo)煤，年減排二氧化碳16 000 t。

3   主要環(huán)保措施

3． 1   燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣治理

3． 1． 1 燒結(jié)脫硫工藝

脫硫選用半干法脫硫系統(tǒng)，采用“一機(jī)兩塔”配置方案，從600 m²燒結(jié)機(jī)兩臺主抽風(fēng)機(jī)出口分別抽取煙氣進(jìn)入兩套煙氣凈化裝置，兩套裝置相對獨(dú)立。煙氣凈化裝置的煙氣流程為“燒結(jié)機(jī)→機(jī)頭電除塵器→主抽風(fēng)機(jī)→吸收塔→布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪排放”。采用的煙氣循環(huán)流化床反應(yīng)器，利用塔內(nèi)激烈湍動的高密度顆粒床層以及采用現(xiàn)場消化的新鮮消石灰作為吸收劑，在經(jīng)濟(jì)Ca /S 下，脫硫效率可達(dá)90%以上，運(yùn)行成本相對低?？梢允篃Y(jié)機(jī)的粉塵排放濃度達(dá)20 mg /Nm³ 的排放標(biāo)準(zhǔn)。其工藝流程見圖4。

3． 1． 2   脫硝工藝

燒結(jié)工序產(chǎn)生的NO_x主要為燃料型，且90% 以上是由燒結(jié)燃料( 煤粉、焦粉) 燃燒產(chǎn)生^［3］。因此，控制所用燃料中氮元素含量及其存在形式，可有效控制NO_x 排放量?？刂迫剂现械睾孔钪苯佑行У姆椒ㄊ沁x用含氮量較低的焦粉或煤粉作為燒結(jié)燃料。

2015 年為了NO_x 達(dá)標(biāo)排放，4 號燒結(jié)主要采用燒結(jié)系內(nèi)脫硝，適當(dāng)配加低氮的無煙煤、控制燒結(jié)的BTP 位置、優(yōu)化燒結(jié)配礦結(jié)構(gòu)^［2］、微調(diào)燒結(jié)熔劑結(jié)構(gòu)、改善燒結(jié)過程透氣性等組合措施，將燒結(jié)機(jī)NO_x 排放濃度控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)( ＜ 300 mg /m³ ) 。2016 年9 月通過技改，增設(shè)了一套S－SCＲ 脫銷裝置，于12 月4 日正式開始全煙氣脫硝。NO_x 從原先的330 mg /m³，降低到目前的60 mg /m³，滿足了最嚴(yán)排放要求。

3． 1． 3   燒結(jié)機(jī)尾煙氣處理

機(jī)尾采用布袋脈沖除塵器，凈化后的廢氣經(jīng)風(fēng)機(jī)由煙囪排入大氣，設(shè)計(jì)含塵濃度小于等于20 mg /Nm³。燒結(jié)機(jī)尾包括燒結(jié)、冷卻機(jī)室等處共35 個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)。含塵廢氣經(jīng)過預(yù)處理器(火花撲集器) 將廢氣中含有火星的粉塵顆粒收集后再進(jìn)入長袋脈沖除塵器，凈化后的廢氣經(jīng)雙吸雙支撐離心風(fēng)機(jī)由高70 m 煙囪排入大氣?；鸹〒浼骷俺龎m器收下的粉塵由氣力輸送系統(tǒng)送至配料室內(nèi)的粉塵槽回收利用。

3． 2   立式環(huán)保成品篩分

為給高爐提供含粉少、粒度均勻的燒結(jié)礦和分出10～16 mm 粒度的鋪底料，采用三次篩分流程。篩分流程有三個(gè)系列，二個(gè)系列生產(chǎn)，一個(gè)系列備用。篩分機(jī)均為棒條篩。從環(huán)冷機(jī)出來的燒結(jié)礦送往燒結(jié)礦篩分室的一次振動篩( 圖5 上部) ，該篩分級點(diǎn)為10 mm。篩上大于10 mm 粒級的產(chǎn)品進(jìn)入二次振動篩( 圖5 下部) ，該篩分級點(diǎn)為16 mm。篩下10～16 mm 的產(chǎn)品作為鋪底料送往燒結(jié)室，多余部分進(jìn)入成品輸送系統(tǒng); 篩上大于16 mm 的產(chǎn)品為大成品，進(jìn)入成品輸送系統(tǒng)。從一次振動篩篩出的0～10 mm 粒級的燒結(jié)礦進(jìn)入三次振動篩，該篩分級點(diǎn)為5 mm。分出的5～10 mm 粒級為小成品，進(jìn)入成品輸送系統(tǒng)，小于5 mm 的為冷返礦，送入配料室的冷返礦槽。

4   主要技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)步

4 號燒結(jié)機(jī)開于2013 年11 月13 日正式投產(chǎn)。投產(chǎn)初期4 號燒結(jié)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率偏低，一方面是計(jì)劃停機(jī)、檢修時(shí)間安排較多。另一方面規(guī)劃設(shè)計(jì)中原料場僅考慮供給三臺燒結(jié)機(jī)的能力，不能滿足四臺燒結(jié)機(jī)滿負(fù)荷生產(chǎn)。2014 年下半年起進(jìn)入正常生產(chǎn)模式。

4． 1   生產(chǎn)指標(biāo)的控制

采用適宜負(fù)壓、超厚料層燒結(jié)工藝，為高產(chǎn)量、高質(zhì)量、低燃耗創(chuàng)造了良好的條件，為今后進(jìn)一步提高燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量打下了基礎(chǔ)。

低碳厚料層燒結(jié)是通過在混合制粒時(shí)強(qiáng)化制粒效果，改善燒結(jié)料層透氣性，并充分利用燒結(jié)時(shí)料層的蓄熱作用，降低燒結(jié)混合料中燃料的配比，使料層下部溫度隨料層厚度的提高而升高，因此減少燃料的配入量，厚料層燒結(jié)既可以減少燃料的消耗，又能改善燒結(jié)礦質(zhì)量，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低FeO含量，提高燒結(jié)礦還原性。2016 年主要技術(shù)指標(biāo)見表2，燒結(jié)的層厚、工序能耗、TFe均達(dá)到一級生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

4． 2   環(huán)保指標(biāo)的進(jìn)步

從2016 年排放數(shù)值看( 見表3) ，粉塵、SO₂、NO_x 均值明顯優(yōu)于排放限制，做到了清潔環(huán)保生產(chǎn)。通過技改于2016 年12 月進(jìn)行了全煙氣S－SCＲ 脫硝，投運(yùn)后大幅降低NO_x 排放，目前保持在60 mg /Nm³ 水平。

5   結(jié)語

寶鋼4 號燒結(jié)機(jī)采用先進(jìn)、成熟、穩(wěn)定、可靠的工藝流程。工藝裝備和自動控制達(dá)到國內(nèi)同類機(jī)型的一流水平和國際先進(jìn)水平。在節(jié)能方面，集成了主流的和自主研發(fā)裝備技術(shù)，滿足了《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵行業(yè)( 燒結(jié)) 》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。在環(huán)保方面，燒結(jié)機(jī)配置了高效除塵器，采用半干法脫硫工藝和S－SCＲ 脫硝設(shè)備，運(yùn)行、維護(hù)經(jīng)濟(jì)，滿足了嚴(yán)格環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保生產(chǎn)的目標(biāo)。

(1) 采用三段混合，一次混合為強(qiáng)力混合機(jī)，二、三段混合均為圓筒混合機(jī)。原料適應(yīng)性大大增強(qiáng)。較低的燒結(jié)漏風(fēng)率，配合組合偏析布料、燃料結(jié)構(gòu)優(yōu)化等厚料層綜合技術(shù)措施，成功實(shí)現(xiàn)了超厚料層燒結(jié)。大幅降低了固體燃耗和工序能耗。

(2) 采用了液密封環(huán)冷機(jī)的冷卻技術(shù)，漏風(fēng)大幅降低，有助于改善燒結(jié)礦品質(zhì)和降低能耗。

(3) 燒結(jié)機(jī)頭除塵采用高效的4 電場電除塵器，配合成熟半干法脫硫工藝，使得煙氣排放粉塵含量控制在10 mg /Nm³以內(nèi)。

(4) 采用燒結(jié)系內(nèi)脫硝技術(shù)，NOx 可控制在300 mg /Nm³以內(nèi)。后續(xù)S－SCＲ 脫硝工藝建設(shè)投運(yùn)后，可進(jìn)一步降低NO_x排放。機(jī)尾采用高效布袋脈沖除塵器，可控制在20 mg /Nm³以內(nèi)，滿足上海市排放特別限值的要求。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ GB 28662－2012．鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012.

［2］ 張典波，周茂軍，王躍飛． 寶鋼燒結(jié)煙氣N O _x 過程減排技術(shù)［J］． 煉鐵，2015，34(6) : 47－51．

［3］ 劉文權(quán)，王則武．鋼鐵工業(yè)NOx 控制技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用技術(shù)與工程應(yīng)用［J］．中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014，11:25．