李兆甲  翟玉兵  劉占平

（河北新金鋼鐵有限公司  燒結廠）

摘要：2018年1月1日，《環境保護稅法》頒布，將正式開始對廢氣CO污染物征稅，2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上提出“雙碳”理念，隨后的幾年國家對CO排放的治理愈發深入和嚴格，本文主要從燒結生產過程中降低燒結過程燃料消耗和提高燒結過程氧含量兩個方面介紹降低燒結煙氣CO濃度的措施。

關鍵詞：新金鋼鐵；CO濃度；降碳；增氧

1  前言

隨著對CO污染物的征稅和雙碳理念的持續推進，現在各行各業降低碳排放成為政治任務，目前對于鋼鐵企業而言，每年的排污稅70%都是因為CO排放，而現階段還沒有成熟的技術對末端煙氣進行CO的治理，筆者認為后期末端治理技術應從兩個方面著手，一是吸附，二是燃燒或者說反應。現在在降低燒結煙氣CO排放的研究基本上都是從燒結生產方面進行。

2  現狀分析

1）前期我廠煙氣中CO濃度一直在5000mg/m³～6000mg/m³，對標一些先進企業，在降低CO濃度方面做的好的企業，煙氣中CO濃度能達到2000mg/m³。針對這一現狀，公司要求燒結廠成立專項攻關小組，初步目標要達到煙氣中CO濃度降低到4000mg/m³以下。

2）為保證燒結礦的粘結性和強度，燒結生產中必不可免的會配加一定量的固體燃料，在燒結點火中用的高爐煤氣和轉爐煤氣中的有用成分也是CO，此兩種固體燃料和氣體燃料的不完全燃燒是產生CO的主要原因。

3  CO產生機理

要想降低燒結煙氣中CO濃度，首先需清楚CO生成的機理。簡單說CO主要是碳不完全燃燒產生的，如式（1）：

2C+O₂→2CO        （1）

從式（1）中可以分析，碳的不完全燃燒主要有兩方面造成，一是碳多，二是氧少。那么從這兩點也可以說想要降低燒結煙氣中CO濃度，大致可以從兩方面著手，一是降低燒結過程燃料消耗，二是提高燒結過程氧含量。下面主要從這兩大方面介紹我廠降低CO采取的各項措施。

4  降低煙氣CO濃度措施

4.1降低燒結過程燃料消耗

燒結生產過程中需要一定的熱量支撐，所以降低固體燃料消耗方面主要是從兩個方面采取措施：

4.1.1 內部降低熱量消耗

1）改善燃料粒度

適宜的燃料粒度有利于降低燒結固體燃耗，燃料粒度過粗時，燒結過程中燃燒帶變寬，從而使燒結料層透氣性惡化。同時大顆粒燃料的周圍還原性氣氛較強，空氣不夠用，而沒有燃料的地方，空氣又得不到有效利用，導致燃料出現不完全燃燒，增加CO生成。燃料粒度過細時（特別是-0.5mm燃料以及各種含碳除塵灰），燒結過程中燃料燃燒快，燃料燃燒所產生的熱量不能滿足燒結所需熱量，因此需要配加更多的燃料進行燒結。新金鋼鐵前期注重粗粒度燃料的比例，≤3mm的粒度占比要求達到75%，對細燃料不甚重視，導致外購燃料粒度過細，再加上大量含碳除塵灰的使用，使得燒結燃料消耗配比過高。結合燃料采購部門重新制定進廠燃料粒度標準，≤1mm的粒度要求不能超過30%，以此為標準重新選擇供應商。確保燃料粒度滿足生產需求。

2）優化燃料結構

焦粉的燃燒速度和反應速度比無煙煤慢，接近空氣傳熱速度，碳燃燒化學熱和空氣傳熱物理熱接近同步向下傳遞疊加而產生較高燒結溫度和較薄燃燒帶，改善燒結固結強度，提高成品率，降低燃耗。但是焦粉價格比無煙煤高，為優化成本，企業一般會用無煙煤代替部分焦粉進行燒結，經前人研究，無煙煤配30%時，燒結過程控制參數無明顯變化，且燃耗最低。

燃料全部在配料室配加時產生布料偏析，導致燒結過程不均勻，為保證燒結礦質量普遍采取高水高碳的生產模式，無形中增加了燃料的消耗。為改善這一現狀，采取了燃料分加生產工藝，在進入二混滾筒前再次配加燃料，如圖1所示，目前配料室配無煙煤30%，在二混前二次配焦粉70%，有效解決了燃料在燒結料層分布不勻的問題，穩定了燒結生產過程，降低了燃料消耗。

圖1  燃料分兩次加入

3）厚料層燒結

通過長時間的工藝試驗，厚料層燒結越來越得到大家的認可，厚料層燒結因其自動蓄熱原理，可以有效降低燃料消耗，我廠目前料層厚度基本上已達到900mm，4月份燒結臺車欄板從800mm提高到900mm，目前正在優化煙氣循環系統，計劃在6月底完工，屆時燒結料面將具備1000mm的條件。

4）合理配礦

目前整個行業處于虧損狀態，降成本成為每個企業的核心工作，而燒結工序作為整個工藝鏈條的開端，燒結礦成本的高低直接影響了后序工序的成本完成情況。但是一味的降低燒結礦成本并不明智，燒結礦作為高爐的主要原料，應確保高爐用料安全，滿足高爐的冶煉要求。故此隨大量配加低價位的垃圾礦能大幅度降低燒結成本，但綜合到鐵水成本來看并不合適。為了確保燒結礦質量受控，且最大程度降低燒結礦成本，經過長期生產實踐，在燒結原料中必須搭配一定量的磁鐵礦，比例應不低于20%，目前我廠配料結構采用褐鐵礦：赤鐵礦：磁鐵礦的比例大體為3:1:1，此結構既能最大限度配加低價位的褐鐵礦，又能保證燒結礦質量不受影響，并且有一定量的磁鐵礦還能適當降低燒結固體燃耗。

4.1.2 外部增加熱量補充

1）熱風燒結

熱風循環技術是基于一部分熱廢氣被再次引入燒結過程中而開發的方法。熱廢氣再次通過燒結料層時，通過回收燒結煙氣中的顯熱和潛熱，改善料層上部熱量不足的情況，降低消耗固體燃料燃燒釋放的熱量。隨著環保形勢的日益嚴峻，目前熱風循環技術已經從環冷煙氣循環升級為大煙道煙氣循環，并且煙氣循環要求最少達到主風機的30%以上，有效降低了脫硫脫銷系統的處理量，提高了煙氣治理效率。為在煙氣循環中更多的循環CO，特對風箱進行了煙氣檢測，數據如表1所示。根據數據并考慮煙氣熱量最終確定2-7#和20-22#風箱作為煙氣循環風箱。煙氣通過循環風機通過六個支管到達燒結料面進行循環燒結。煙氣循環投入后，燒結煙氣CO含量從6000mm/m³降低到了4000mm/m³。

表1    各風箱煙氣CO濃度

2）提高混合料溫

混合料溫一般要求超過燒結料露點10℃以上，減少過濕帶的厚度，減少因水分蒸發所消耗的熱量，前期我廠已采取多種措施提高混合料溫度基本達到70℃左右，但在冬季生產時因皮帶輸送過程中熱量大量損失，導致混合料溫度基本在60℃，嚴重制約冬季生產，為解決這一問題，依托于環保要求的輸送帶密閉措施，在密閉的輸送帶上通入蒸汽，如圖所示，降低混合料在輸送過程中熱量損失，使得冬季生產混合料溫度基本穩定在65℃以上。

4.2  提高燒結過程氧含量

1）富氧點火

燒結普遍采用高爐煤氣點火，我廠采用的是高爐煤氣和轉爐煤氣形成的混合煤氣，在新增轉爐煤氣管道后，煤氣點火質量有了明顯改善，但為了保證燒結料面點火強度，煤氣使用量還是略有富余，導致不完全燃燒的煤氣隨主抽風機抽入煙氣中，造成煙氣中CO含量升高。為解決這一問題，在助燃風中通入氧氣，氧氣通入量最大可達到600m³/h，助燃風含氧量可提升至25%，大大提高了煤氣完全燃燒率。

2）料面噴蒸汽

料面噴蒸汽有利于提高固體燃料的燃燒效率，H₂O分解成的H⁺和OH^-有利于固體燃料的燃燒反應。我廠通過外出考察對標，自行建造了料面噴蒸汽系統，投入使用后，煙氣中CO濃度降低了300mg/m³。

3）提高料層透氣性

提高料層透氣性意味著可以使更多的空氣進入燒結料層參與燒結過程，使更多的氧參與到燃燒反應當中，減少了燃料的不完全燃燒。并且料層透氣性提高后燒結料層可以適當增厚，有利于實現厚料層燒結。為了提高料層透氣性，把原有的板式松料器升級為階梯式松料器，松料器分上下兩層，將來料層的增厚到1000mm后計劃再增加一層松料器，繼續改善料層透氣性。

前期投產使用的燒結機，大部分設備老舊，無法實現低負壓點火，為解決這一問題，通過招標，購進一批風箱中部密封板，在1#-4#風箱隔板上部安裝密封板，確保風箱不串風，能通過風箱風門自由調整風箱負壓，目前我廠1#-3#風箱負壓基本能降低到6kpa～7kpa。保證了燒結原始料層的透氣性。

4）降低漏風率

漏風治理是燒結一直不變的主要工作，為降低燒結漏風率，主機滑道改為石墨密封，對大煙道內襯重新防腐噴涂，建立機頭電除塵放灰制度，區域負責人每班對從主機到濕電這一系統進行點檢，小問題及時補焊，大問題檢修時徹底解決。降低漏風率能有效提升燒結的有效風量，提升固體燃料的燃燒效率，降低煙氣中CO的濃度。

4.3  效果驗證

通過以上各項措施，目前燒結煙氣中CO濃度基本能穩定在4000mg/m³以下，匯總表格如表2所示。

表2 5月16日-31日三班煙氣CO濃度

5  結論

1）企業排污稅的70%都是因為CO的排放所致，故此降低煙氣中的CO濃度不僅有利于完成減排任務，也有利于企業整體的成本降低；

2）CO產生主要是因為碳的不完全燃燒，降低CO可以從降碳和增氧兩個方面采取相應措施；

3）目前末端治理CO技術尚不成熟，需加快此方面的研發，盡快解決CO排放問題。

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