燒結(jié)工序是鋼鐵行業(yè)的能耗及污染排放大戶。尚未得到有效利用的余熱資源中,燒結(jié)低溫余熱是其中主要的一種。據(jù)燒結(jié)熱平衡分析,燒結(jié)廢氣及燒結(jié)餅帶走的物理熱占整個燒結(jié)工藝能耗約50%~60%。然而,包括寶鋼在內(nèi)的國內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè),對燒結(jié)低溫余熱資源還沒能全部有效地回收利用。
原設(shè)計燒結(jié)臺車是吸入冷風(fēng)燒結(jié),其消耗焦粉較多,并且成品率的提高也受到限制。如果能利用其中部分的高溫廢氣供應(yīng)燒結(jié)臺車熱風(fēng)燒結(jié),便可以收到降低焦比,并提高燒結(jié)礦成品率的雙重效果。
燒結(jié)煙氣循環(huán)利用的技術(shù)特點,是基于一部分熱廢氣被再次引入到燒結(jié)工藝過程的原理。熱廢氣再次通過燒結(jié)料層時,因熱交換和燒結(jié)料層的自動蓄熱作用,可將廢氣的低溫顯熱全部供給燒結(jié)混合料,與此同時,熱廢氣中的二噁英、PAHs、VOC等有機污染物在通過燒結(jié)料層中高達1300℃以上的燒結(jié)帶時被分解,NOx在通過高溫?zé)Y(jié)帶時能夠通過熱分解被部分破壞,盡管二噁英、PAHs、VOC等有機污染物在燒結(jié)預(yù)熱帶有可能重新合成,但廢氣循環(huán)燒結(jié)仍然可以顯著減少有機污染物的排放以及大幅度削減廢氣排放總量。
01 煙氣循環(huán)技術(shù)
1.1 工藝原理
節(jié)能:
1)燒結(jié)煙氣溫度約150℃,某些特定風(fēng)箱的煙氣溫度約達350℃或更高一些,循環(huán)煙氣中的顯熱可以得到利用;
2)燒結(jié)煙氣中CO平均體積濃度為0.4%~1.0%,此外,還有一定數(shù)量的其它可燃有機物,這部分物質(zhì)的潛熱可以得到利用;
3)煙氣循環(huán)使用的風(fēng)機和電機將消耗部分電能,這部分煙氣如果不循環(huán)就要通過脫硫設(shè)施和高煙囪排放,將消耗更多的電能;
4)最終排放煙氣量可減少25%~35%,電除塵及脫硫設(shè)備等規(guī)模投資和運行能耗可明顯降低;
5)采用該技術(shù)后總能耗可降低3%以上。
減排:
1)SO2:由于排放煙氣量的減少和SO2濃度的富集,脫硫效率將有所提高,達到進一步減排的效果;
2)NOx:循環(huán)煙氣中的NOx絕大部分被燒結(jié)機料床分解;
3)顆粒物:由于排放煙氣量減少,其排放量最大可減少約45%;
4)CO:循環(huán)煙氣中的CO絕大部分可以在燒結(jié)機料床上被燒掉,最終排放煙氣中的CO可大幅減少;
5)二噁英:循環(huán)煙氣中的PCDD/F絕大部分可以在燒結(jié)機料床上被燒掉,其最終排放量減排數(shù)量明顯,在我國PCDD/F減排技術(shù)的綜合優(yōu)勢是其它任何減排技術(shù)(活性碳吸附、催化分解等)所無法比擬的;
6)HCl、HF:燒結(jié)工序是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)最大的排放源,由于煙氣量的減少、污染物濃度的富集,脫硫設(shè)施對HCl、HF的脫除效果也將明顯提高;
7)其它污染:對PCB、PAH、VOCs等,也具有明顯的減排效果。
1.2 工藝流程
新技術(shù)燒結(jié)機增設(shè)兩套燒結(jié)機煙氣循環(huán)系統(tǒng),每套系統(tǒng)均由煙道、燒結(jié)機煙氣循環(huán)風(fēng)機、多管除塵器(兩級式)、燒結(jié)機煙氣循環(huán)風(fēng)機出口擋板門、循環(huán)煙氣事故擋板門、循環(huán)煙氣風(fēng)罩等構(gòu)成。每套煙氣循環(huán)系統(tǒng)均取1?!?#、22?!?3#風(fēng)箱煙氣固定進入循環(huán)主管;4?!?#、20#~21#風(fēng)箱支管上加裝切換閥門,采取調(diào)節(jié)選擇煙氣進入循環(huán)系統(tǒng)或除塵脫硫系統(tǒng),其余風(fēng)箱的煙氣則固定進入除塵脫硫系統(tǒng)進行深度處理,達標后排放大氣。進入循環(huán)主管的煙氣進入多管除塵器(兩級式),去除煙氣中的粉塵,以減輕后續(xù)設(shè)備的磨損。經(jīng)過粗除塵的煙氣,由煙氣循環(huán)風(fēng)機增壓后送至6?!?6#風(fēng)箱對應(yīng)的燒結(jié)機上方新增的煙氣循環(huán)風(fēng)罩內(nèi),兩套煙氣循環(huán)系統(tǒng)的煙氣在循環(huán)風(fēng)罩內(nèi)混合,再次通過料層,參與燃燒。循環(huán)煙氣風(fēng)罩長約44m,寬5.6m,半圓柱形。在進風(fēng)罩前的主管上設(shè)置循環(huán)煙氣事故擋板門,當燒結(jié)煙氣循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障時,循環(huán)煙氣事故擋板門開啟,利用空氣補風(fēng)來確保燒結(jié)機正常運行。
1.3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標
燒結(jié)循環(huán)煙氣量(max)88×104m3/h,燒結(jié)循環(huán)煙氣溫度200℃,平均工況下年系統(tǒng)消耗電量5372×104kWh,循環(huán)冷卻水量10t/h,節(jié)省燒結(jié)燃料單3%~8%;燒結(jié)廢氣排放總量下降25%~35%。
1.4 關(guān)鍵設(shè)備性能規(guī)格要求
多管除塵器兩臺,兩級式多管,處理風(fēng)量45萬m3/h,入口負壓頭:-16000Pa,進口溫度200℃~250℃,阻損約1500Pa,出口5μm顆粒的比例小于10%;燒結(jié)機煙氣循環(huán)風(fēng)機兩臺,耐高溫變頻軸流風(fēng)機,5μm顆粒的比例小于15%,煙氣量45萬m3/h(~200°),壓頭18000Pa;風(fēng)罩直徑5.6m,長44m,半圓柱形。
02 結(jié)語
燒結(jié)廢氣循環(huán)利用,不但可以顯著減少燒結(jié)工藝中的廢氣排放總量以及污染物排放量,同時,可回收、利用燒結(jié)煙氣的余熱、降低燒結(jié)工藝的能耗,節(jié)能減排效果明顯。