王龍崗，周曉青，譚誠，李文林

( 中冶長天國際工程有限責任公司，湖南長沙410205)

摘要:介紹了燒結煙氣循環工藝在某鋼廠的應用情況，采用內循環工藝，循環煙氣取風高溫、富氧、低硫燒結機風箱支管煙氣，混合環冷機低溫段廢氣返回至燒結機臺車面，燒結煙氣循環效率25%。綜合考慮煙氣循環系統的設備投入，由于末端需要處理的燒結煙氣量的減少，整體的設備投入不會增加太多。

關鍵詞:燒結;煙氣循環;節能減排

引言

某鋼廠根據自身發展需要，為提高燒結礦產品質量，降低燒結成本，對原2 臺60m² 和1 臺90m²及1 臺132m² 的燒結機進行置換，新建設1 臺360m² 燒結機以滿足高爐對燒結礦的需求。新建燒結機臺車寬4. 5m，抽風長度80m，有效抽風面積360m²。

為滿足公司長遠的發展需求，燒結機采用臺車擴展式技術，臺車上口寬度由4m 擴寬至4. 5m，主機年工作340d，年出廠成品燒結礦396. 576 萬t。為順應行業發展的要求，盡量減少燒結煙氣的排放，該燒結工程同步配套燒結煙氣循環工藝。

1 煙氣循環工藝

1. 1 工藝方案及流程

燒結煙氣循環技術是選擇性地將部分燒結煙氣返回到點火器后燒結機臺車上部的循環煙氣罩中循環使用的一種煙氣利用技術，通過回收燒結煙氣中顯熱和潛熱、提高二氧化硫、氮氧化物及粉塵的處理濃度，減少脫硫脫硝系統的煙氣處理量，降低凈化系統的固定投資和運行成本，最終實現節能減排^［1］。根據燒結機煙氣取風位置的不同可以分為內循環工藝和外循環工藝，內循環工藝在燒結機風箱支管取風，外循環工藝在主抽風機后煙道取風。研究表明^［2］: 內循環工藝操作靈活，可避免循環氣流短路，更適于新建的項目。

1. 2 風箱分配

據中南大學的相關試驗結果^［3］: 經過燒結臺車熱風的氧含量體積濃度達到15% 時，對燒結礦的產質量影響較大，轉鼓強度下降約8%，當濃度達到18%以上時，對燒結礦的產質量影響不大，轉鼓強度下降約2%，產品能夠滿足高爐的要求。為保證燒結生產的產質量，循環煙氣含氧量須按18%以上進行控制，因此燒結煙氣應盡量選擇O₂含量高、SO₂ 低的風箱進行取風，并且往燒結煙氣中兌環冷機的富熱煙氣。

燒結機風箱的分配形式為: 固定進入循環煙道的風箱為3# ～ 5#、19# ～ 20#，共5 個風箱。3# ～ 5#、18#風箱支管設置切換閥，當需要調節主煙道和循環煙道的溫度時，18#風箱可以與3# ～ 5#的任意1 個風箱走向對調。另外，為了便于循環系統檢修時，燒結機能正常生產，檢修時3# ～ 5#、18#均可切換至主抽煙道，保持生產的正常進行。

1. 3 關鍵設備

1. 3. 1 循環風機

循環風機是煙氣循環系統中最關鍵的設備。燒結循環風機不僅用于生產，還為燒結循環煙氣提供動力，以克服煙氣在管道輸送過程中的阻力。環冷循環風機主要為環冷循環煙氣供動力，以克服煙氣在管道輸送過程中的阻力。

燒結循環煙道取了燒結機最后兩個風箱的高溫的煙氣，平均溫度較高，燒結煙氣按200℃考慮，環冷循環煙氣取環冷機余熱發電后中后段的煙氣，溫度按180℃考慮。以燒結循環煙氣和環冷循環煙氣混合后煙氣含氧量須大于18%為基礎。

1. 3. 2 混氣裝置

混氣裝置是將燒結循環煙氣和環冷低溫段熱廢氣充分混合的裝置，一方面混氣裝置能夠使得2股循環煙氣充分混合，同時盡可能減少兩股氣流的阻力損失。2 股循環煙氣錯位進入混氣裝置，并在混氣裝置中設置導流筒，使2 股煙氣能夠在繞流爬升過程中充分混合，再經過煙氣分配箱均勻分配到燒結機臺車煙氣罩中。混氣裝置設置外保溫減少循環煙氣溫度損耗。

建立煙氣循環系統模型，對關鍵參數及結構進行仿真分析及優化，可分別采用k-epsilon 模型模擬氣體流動與組分輸運模型模擬煙氣氧含量成分，混氣裝置出口氣體濃度達到18%。

1. 3. 3 多管除塵器

多管除塵器的作用是將煙氣中的顆粒物控制在合適的水平，減少循環風機和后續管路系統的磨損。多管除塵器收集的灰塵通過氣力輸送裝置送至主電除塵器粉塵倉。

燒結循環煙氣用多管除塵器的工作溫度定為200℃，工作壓力約－ 18000Pa，處理風量約為9000m³ /min( 最大能力) ，多管除塵器外表面設保溫層，盡量減少循環煙氣的熱量損失。

1. 3. 4 循環煙氣罩

循環煙氣罩的作用是將循環煙氣均勻地分配到燒結機料面上，循環煙氣罩為負壓吸附式，該循環煙氣罩為拱形結構，通過立柱支撐在燒結機骨架上。循環煙氣罩為活動式結構，方便拆卸和吊裝。

循環煙氣罩頂部采用隔熱保溫。循環煙氣罩為10 段，每段4m，段與段之間設有膨脹節，以吸收熱膨脹。循環煙氣罩設有端部密封，密封在循環煙氣罩頭尾置于臺車欄板的頂面，采用鋼板密封并與臺車欄板頂面留有間隙，為方便觀察，密封罩上設有多個觀察門，同時，當煙氣循環關閉時，可打開觀察門取風。

在循環煙氣罩適當位置設溫度、壓力、氧含量監測點，為實現煙氣動態平衡控制提供參數。當總循環風量小于燒結臺車面上需要風量，循環煙氣罩內是微負壓狀態; 當總循環風量大于燒結臺車面上需要風量，循環煙氣罩內是正壓狀態，此時既可通過自動卸壓閥進行自動調節，也可以通過風機變頻實現風量調整，恢復循環煙氣罩內的微負壓狀態。

2 采用煙氣循環工藝的效果

2. 1 節能減排

燒結循環煙氣和環冷循環煙氣在煙氣混合器中混勻，并進入燒結臺車面機罩內。燒結機部分循環煙氣和環冷機部分循環煙氣混合后的煙氣溫度為180℃ 。

根據煙氣比熱: 0. 309kcal /( m³·℃) ，循環煙氣輸送過程中溫度損失約為20℃，燒結機附近環境溫度取30℃計算，則相比常規燒結，采用煙氣循環后多帶入的熱量為: E循環= Q循環× C空氣× △T =7453 ×0. 309 ×141 =324720kcal /min =2783kgce /h。

按煙氣帶入的熱量利用率50% 考慮，燒結機利用系數為1. 35t /( m²·h) ，焦粉折算標煤系數0. 971 計算，采用煙氣循環后噸燒結礦節約的標煤為: m節標煤/噸礦= E循環× η /Y燒結礦小時產量= ( 2783 × 0. 5× 0. 971) /( 360 × 1. 35) = 2. 78kgce /tsinter。

即在未考慮自用電的情況下，噸燒結礦可節約標煤2. 78kg。

燒結煙氣循環系統設計，將燒結機的煙氣量的25%得到循環利用，直接減少末端燒結煙氣的處理量，達到減排目的。同時循環煙氣中利用了一部分環冷機中低溫段廢氣，也減少了環冷機廢氣的直接外排。煙氣排放量為無煙氣循環: 39000m³ /min;煙氣循環: 30000m³ /min。

2. 2 主要設備投資分析

某鋼廠燒結煙氣循環系統，采用內循環工藝，將煙道分為了脫硫煙道和循環煙道，需要末端治理的風量減少，脫硫煙道相比未采用煙氣循環設計風量減少9000m³ /min，主抽風機選型功率減小1800kW，但是燒結煙氣循環增加了燒結循環風機和環冷循環風機4200kW，總的風機投入增加2400kW。對比有煙氣循環時和無煙氣循環時主要設備選型的對比如表1 所示。

煙氣循環主要將低SO₂ 煙氣進行循環，對脫硫主煙道的SO₂ 含量有一定的富集作用，可以提高脫硫的效率。采用煙氣循環后需要脫硫處理的煙氣量減少9000m³ /min，以活性炭法脫硫為例，設備投入減少約2000 萬，運行成本與活性炭吸附的硫含量濃度有關，相比沒有變化。

3 結語

當下環保要求越來越嚴格，燒結煙氣循環利用作為一項有效治理煙氣的技術，在燒結工序中逐步推廣應用。文中介紹了某鋼廠燒結工程煙氣循環的應用情況，結合工程的實際特點，燒結煙氣循環采用內循環工藝，燒結煙道分為脫硫煙道和循環煙道，燒結循環煙氣混合來自環冷機低溫富氧段廢氣保證進入燒結臺車面的循環煙氣的含氧量，燒結煙氣循環利用率25%，并有效利用了環冷機部分廢氣。綜合考慮煙氣循環系統的設備投入，由于末端需要處理的燒結煙氣量的減少，整體的設備投入不會增加太多。

參考文獻

［1］Ikehara S，Kuba S，Tarada Y，et al． Application of exhaustgas re-circulation system to Tobata No． 3 sinter plant［J］．Journal of the Iron and Steel Institute of Japan，1995，81( 11) : 49．

［2］王兆才，周志安，胡兵，等． 燒結煙氣循環風氧平衡模型［J］． 鋼鐵，2015，50 ( 12) : 53．

［3］范振宇． 煙氣循環燒結的基礎研究［D］． 長沙: 中南大學，2011．