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”期間節能減排和產業升級的重點工程，寶鋼于2013 年11 月新增一臺600m² 4 號燒結機，淘汰了原有495m² 3 號燒結機。新燒結機在工藝設計與設備選型時充分考慮節能環保需求，重點對混合制粒、機頭布料、冷卻機、成品篩分等系統進行了優化設計配置。經過一段時間設備的磨合、消缺，以及配礦、工藝參數的優化調整，在節能和環保取得了一些進步，達到國家最嚴的節能和排放要求，同時也在一定程度上使高爐爐料結構趨于合理。

關鍵詞: 燒結；節能；環保

1 前言

隨著上海地區環保指標的加嚴以及耗能總量逐年減量的要求，寶鋼股份煉鐵廠原有燒結機雖然采用了均衡生產的技術，逐年投入進行局部的改造和維修改善。但環保要求的加嚴抑制了燒結產能的發揮，燒結產能一直處于瓶頸，難以大幅降低能耗。

2013 年02 月27 日環境保護部發布關于執行大氣污染物特別排放限值的公告( 2013 年第14 號) 。現有企業中燒結設備機頭自2015 年1月1 日起執行顆粒物特別排放限值，即《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》GB 28662 －2012^［1］，SO₂排放限制200 mg /m₃，NO^x 排放限制300 mg /m³，顆粒物限值40 mg /m³。

受新的政策引導以及合規性的要求，燒結原有的裝備、工藝已不能滿足環保、節能和寶鋼煉鐵發展的需要。為此寶鋼“十二五”期間節能減排和產業升級的重點工程，新增了一臺600 m²的4 號燒結機，建成達產后淘汰原有3 號燒結機。一定程度上使高爐爐料結構趨于合理，與新型花園式工廠相匹配。

2 主要節能技術

4 號燒結機除采用以往燒結成熟技術外，還強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、成品系統短流程篩分樓形式、機頭四電場除塵、脫硫設施、余熱鍋爐系統、環冷低溫余熱回收等新技術。

2. 1 強化混合料制粒技術

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

2. 2 組合偏析布料技術

混合料布料采用梭式布料機。為使布料均勻和強化混合料的偏析，采用了寶鋼自主研發的偏析技術+ 同步雙驅動式九輥布料器。為防止混合料落下時壓緊密實，設置有透氣棒裝置，使臺車上的混合料內部形成空隙，提高混合料的透氣性，從而改善燒結效果。采用梯形布料時料層最高達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置了6個輔助閘門，輔助閘門由輔助液壓缸驅動。料層厚度控制由泥輥、主閘門、輔助閘門來實現，臺車寬度方向設置六點料層檢測，反饋調整輔助閘門開度。

2． 3 微負壓點火

4 號燒結機燒結采用微負壓點火工藝，點火溫度1 150 ± 50 ℃，爐膛壓力為微負壓，點火時間1 ～ 1． 5 min。為了降低點火煤氣的消耗量，采用高效節能的雙斜帶式點火保溫爐，點火爐爐頂設三排燒嘴，三排燒嘴在爐頂交叉斜排，采用了雙斜交叉燒嘴直接點火的先進技術，其高溫火焰帶寬度適中，溫度均勻，高溫點火時間可與機速良好匹配，特別是保溫段設有燒嘴，可以提高料面質量。采用的燒嘴流股混合良好，火焰短，燃燒充分，因此點火效率高，能耗低，點火質量好，提高燒結礦產量。采用熱風點火，點火溫度、煤氣與空氣的比例以及用量均由計算機自動調節。

2． 4 超厚料層技術

低碳厚料層燒結是通過在混合制粒時強化制粒效果，改善燒結料層透氣性，并充分利用燒結時料層的蓄熱作用，降低燒結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，厚料層燒結既可以減少燃料的消耗，又能改善燒結礦質量，提高燒結礦強度，降低FeO 含量，提高燒結礦還原性。

隨著強化制粒、新的燒結系統低漏風率以及配礦結構的優化，改善了燒結料層冷態和熱態透氣性。4 號燒結機成功實現了850 mm 左右的超厚料，固體燃耗顯著降低。

2． 5 液密封環冷機

采用LSCC － 650 液密封鼓風環冷機，如圖2所示。冷風通過地下風道進入水槽，再通過水槽進入與環冷機一起旋轉的風管，進入環冷臺車的中間層，對環冷機上部的燒結礦進行冷卻。改傳統環冷機錐面加平面的雙層密封結構，工作原理見圖3，為由多個單元靜密封組成的靜密封系統和以液體為密封介質的一個動密封系統，主要參數見表1。

2． 6 余熱回收利用

燒結餅經過機尾導料槽卸入水冷單輥破碎機破碎后的熱燒結礦進入液密封式鼓風環式冷卻機。冷卻機配置5 臺冷卻風機。冷卻后的燒結礦由膠帶機送往成品篩分系統。冷卻礦的給料設備采用板式給礦機。為了節能，利用回收環冷機的高溫段廢氣: 通過高溫風機將部分高溫段廢氣返回到燒結點火保溫爐，用于點火助燃及熱風保溫。利用其余的高溫廢氣顯熱制取蒸汽; 利用環冷機低溫廢氣產生熱水，作為混合機添加水。

2． 6． 1 雙壓余熱鍋爐

從環冷機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煙氣轉化為蒸汽。低壓蒸汽:由純水槽通過除氧泵給水，經凝水加熱器加熱至105 ℃的爐水進入低壓汽包上除氧頭，低壓汽包達到一定水位后進入低壓蒸發器后回到低壓汽包，并產生自動循環熱交換同時進行水汽分離; 蒸汽進入低壓過熱器加溫輸出供燒結用氣。中壓蒸汽: 由低壓汽包通過鍋爐給水泵送入省煤器后進中壓汽包，汽包內高溫爐水經過下蒸發器和上蒸發器熱交換生產自動循環回到汽包，并進行汽水分離，蒸汽則進入過熱器進一步加溫，溫度高于270 ℃的蒸汽進入減溫器減溫后并入能中蒸汽網。

2． 6． 2 環冷機低溫余熱利用

4 號燒結環冷機排放的180 ℃低溫煙氣通過一套智能回收裝置，生產90 ℃熱水。存儲在二座容積為340 m³ 的不銹鋼儲熱水箱中，熱水送至廠區內附近浴室使用，富余時通過移動供熱車送至廠區周邊社會用戶使用。據測算，每年可生產60 萬t 標煤，折合約5 000 t 標煤，年減排二氧化碳16 000 t。

3 主要環保措施

3． 1 燒結機機頭煙氣治理

3． 1． 1 燒結脫硫工藝

脫硫選用半干法脫硫系統，采用“一機兩塔”配置方案，從600 m²燒結機兩臺主抽風機出口分別抽取煙氣進入兩套煙氣凈化裝置，兩套裝置相對獨立。煙氣凈化裝置的煙氣流程為“燒結機→機頭電除塵器→主抽風機→吸收塔→布袋除塵器→引風機→煙囪排放”。采用的煙氣循環流化床反應器，利用塔內激烈湍動的高密度顆粒床層以及采用現場消化的新鮮消石灰作為吸收劑，在經濟Ca /S 下，脫硫效率可達90%以上，運行成本相對低。可以使燒結機的粉塵排放濃度達20 mg /Nm³ 的排放標準。其工藝流程見圖4。

3． 1． 2 脫硝工藝

燒結工序產生的NO_x 主要為燃料型，且90% 以上是由燒結燃料( 煤粉、焦粉) 燃燒產生^［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燃料。

2015 年為了NO_x 達標排放，4 號燒結主要采用燒結系內脫硝，適當配加低氮的無煙煤、控制燒結的BTP 位置、優化燒結配礦結構^［2］、微調燒結熔劑結構、改善燒結過程透氣性等組合措施，將燒結機NO_x 排放濃度控制在國家標準以內( ＜ 300 mg /m³ ) 。2016 年9 月通過技改，增設了一套S － SCR 脫銷裝置，于12 月4 日正式開始全煙氣脫硝。NOx 從原先的330 mg /m³，降低到目前的60 mg /m³，滿足了最嚴排放要求。

3． 1． 3 燒結機尾煙氣處理

機尾采用布袋脈沖除塵器，凈化后的廢氣經風機由煙囪排入大氣，設計含塵濃度小于等于20 mg /Nm³。燒結機尾包括燒結、冷卻機室等處共35 個揚塵點。含塵廢氣經過預處理器( 火花撲集器) 將廢氣中含有火星的粉塵顆粒收集后再進入長袋脈沖除塵器，凈化后的廢氣經雙吸雙支撐離心風機由高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送至配料室內的粉塵槽回收利用。

3． 2 立式環保成品篩分

為給高爐提供含粉少、粒度均勻的燒結礦和分出10 ～ 16 mm 粒度的鋪底料，采用三次篩分流程。篩分流程有三個系列，二個系列生產，一個系列備用。篩分機均為棒條篩。從環冷機出來的燒結礦送往燒結礦篩分室的一次振動篩( 圖5 上部) ，該篩分級點為10 mm。篩上大于

10 mm 粒級的產品進入二次振動篩( 圖5 下部) ，該篩分級點為16 mm。篩下10 ～ 16 mm 的產品作為鋪底料送往燒結室，多余部分進入成品輸送系統; 篩上大于16 mm 的產品為大成品，進入成品輸送系統。從一次振動篩篩出的0 ～10 mm 粒級的燒結礦進入三次振動篩，該篩分級點為5 mm。分出的5 ～ 10 mm 粒級為小成品，進入成品輸送系統，小于5 mm 的為冷返礦，送入配料室的冷返礦槽。

4 主要技術指標的進步

4 號燒結機開于2013 年11 月13 日正式投產。投產初期4 號燒結機運轉率偏低，一方面是計劃停機、檢修時間安排較多。另一方面規劃設計中原料場僅考慮供給三臺燒結機的能力，不能滿足四臺燒結機滿負荷生產。2014 年下半年起進入正常生產模式。

4． 1 生產指標的控制

采用適宜負壓、超厚料層燒結工藝，為高產量、高質量、低燃耗創造了良好的條件，為今后進一步提高燒結礦產、質量打下了基礎。

低碳厚料層燒結是通過在混合制粒時強化制粒效果，改善燒結料層透氣性，并充分利用燒結時料層的蓄熱作用，降低燒結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，厚料層燒結既可以減少燃料的消耗，又能改善燒結礦質量，提高燒結礦強度，降低FeO 含量，提高燒結礦還原性。2016 年主要技術指標見表2，燒結的層厚、工序能耗、TFe 均達到一級生產標準。

4． 2 環保指標的進步

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

5 結語

寶鋼4 號燒結機采用先進、成熟、穩定、可靠的工藝流程。工藝裝備和自動控制達到國內同類機型的一流水平和國際先進水平。在節能方面，集成了主流的和自主研發裝備技術，滿足了《清潔生產標準鋼鐵行業( 燒結) 》標準的規定要求。在環保方面，燒結機配置了高效除塵器，采用半干法脫硫工藝和S － SCR 脫硝設備，運行、維護經濟，滿足了嚴格環保要求，實現了低碳環保生產的目標。

( 1) 采用三段混合，一次混合為強力混合機，二、三段混合均為圓筒混合機。原料適應性大大增強。較低的燒結漏風率，配合組合偏析布料、燃料結構優化等厚料層綜合技術措施，成功實現了超厚料層燒結。大幅降低了固體燃耗和工序能耗。

( 2) 采用了液密封環冷機的冷卻技術，漏風大幅降低，有助于改善燒結礦品質和降低能耗。

( 3) 燒結機頭除塵采用高效的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。

( 4) 采用燒結系內脫硝技術，NO_x 可控制在300 mg /Nm³ 以內。后續S － SCR 脫硝工藝建設投運后，可進一步降低NO_x 排放。機尾采用高效布袋脈沖除塵器，可控制在20 mg /Nm³ 以內，滿足上海市排放特別限值的要求。

參考文獻

［1］ GB 28662 － 2012． 鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準［S］． 中國環境科學出版社，2012.

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

［3］ 劉文權，王則武． 鋼鐵工業NO_x 控制技術的創新和應用技術與工程應用［J］． 中國環保產業，2014，11:25．