张 伟

(莱芜钢铁集团银山型钢有限公司型钢炼铁厂，山东 济南 271104)

烧结生产是冶金工业中污染最严重的工序之一，烧结污染治理技术一直是钢铁行业污染治理主要研究的课题。根据对我国主要钢铁企业近几年的统计，在包括采选矿、烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢和轧钢在内的钢铁企业各生产工序中，烧结、球团工序排放的NOx占钢铁企业主工序NOx排放总量的一半，各主要工序NOx排放情况见表1[1]。因此，控制和减少烧结、 球团工序NOx产生与排放是整个钢铁行业NOx减排的关键环节。

按照我国《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气〔2019〕35号)的相关要求，全流程钢铁企业，烧结系统控制NOx排放达标尤为突出。为实现达标排放，大部分企业已采取烧结原燃料源头治理[2]、不同工艺条件下的脱硫脱硝工艺。由于目前脱硫脱硝工艺本身还在逐步改进过程中，部分时段仍然会出现阶段性排放超标现象。为此，在现有条件下，从烧结系统工序中优化工艺操作，适当降低生产负荷，满足环保达标排放，已成为一种积极应对措施。本文的研究，围绕降低烧结机机速及提前烧结终点，以实现减少NOx的生成量。

表1 全流程钢铁企业主要生产工序NOx排放情况表

1 试验部分

1.1 研究目的

在现有环保设施及原燃料质量条件下，实现烧结机烟气排放满足第四时段排放要求(颗粒物10 mg/m3；SO235 mg/m3；NOx 50mg/m3)。

1.2 研究方法

通过降低烧结机机速，提前烧结终点，减小烧结机燃烧带面积，减少NOx产生量；同时终点提前后，机上冷却部分冷空气通过烧结矿料面进入烟气系统，稀释烟气中的NOx，从而降低烟气NOx含量。

2 实施方案及结果讨论

为期一周时间，分别在我公司4座105 m2烧结机进行了降低NOx生产试验，试验条件如下：

2.1 3#烧结机进行生产试验研究

8∶20上料量由236.9 t/h降至184 t/h，布料厚度保持680 mm。9：00总管负压降至-7.8 kPa，终点提前至13#风箱(共16个风箱)，总管废气温度升高至188 ℃，开启两个卸灰阀对冷风降温，烧结机机速由1.38 m/min降至1.07 m/min，NOx由273 mg/m3降至150 mg/m3。因总管废气温度持续偏高，到9∶30开启4个卸灰阀兑冷风，烧结机机速降至0.85 m/min,终点提前至11#风箱，废气温度达到190 ℃，NOx浓度116 mg/m3。9∶40为控制温度机速调整至1.07 m/min，卸灰阀开到7个终点后移至13、14#风箱，NOx升高至149 mg/m3。10∶00将上料量调整至161 t/h，布料厚度保持680 mm，烧结机机速降低至0.88 m/min，为控制废气温度逐步开启卸灰阀，所有卸灰阀全部打开后废气温度稳定在140 ℃左右，总管负压-6.3 kPa，终点在12#风箱，NOx最低到50.15 mg/m3，氧含量17.8%(正常氧含量15.4%)，到12∶00试验结束。

2.2 4#烧结机进行生产试验研究

9∶10上料量由553 t/h降至436 t/h，烧结机机速由1.79 m/min降至1.29 m/min，烧结终点由24#风箱提前至23#风箱(共27个风箱)，NOx由161 mg/m3下降至116 mg/m3，后调整机速至1.0 m/min，废气温度由127 ℃升高至151 ℃，开两个卸灰阀兑冷风，NOx降至99.4 mg/m3，终点提前至18#风箱，NOx降至87 mg/m3。但随着卸灰阀开启到4个，兑入冷风后负压下降至-11.3 kPa，终点开始后移至23#风箱，NOx上升至129 mg/m3，于是将卸灰阀全部关闭，负压升高，终点提前至17-18#风箱时，NOx稳定在90 mg/m3左右，最低42.15 mg/m3，控制温度只开了2个卸灰阀(两个烟道各一个)，氧含量19.3%。机速稳定在1.05-1.1 m/min，上料量340 t/h，总管负压-11.5 kPa，NOx稳定在45 mg/m3左右。

2.3 1#2#烧结机进行生产试验研究

13∶25开始降低上料量，由560 t/h降至420 t/h，14∶05两台烧结机机速降至1.11 m/min，1#机终点提前至15#风箱，总管废气温度由100 ℃升高至136 ℃；2#机终点提前至13#风箱，废气温度升高至104 ℃，NOx由176 mg/m3降至135 mg/m3。14∶25上料量降低至390 t/h，烧结机机速降低至1.06 m/min，NOx降至127 mg/m3；15∶50上料量降低至358 t/h,1#机速降低至0.84 m/min，2#机机速0.88 m/min，1#烧结机终点提前至13#风箱，2#烧结机提前至12#风箱，NOx降低至46.2 mg/m3。因1#机烟气温度达到174 ℃，于14∶15和14∶25开启两个卸灰阀兑冷风，后因温度下降较快在14∶40全部关闭。

3 试验结果与讨论

(1)3#烧结机因NOx基础含量高，降低幅度较大。烧结机机速在0.88 m/min，最低降低至50.15 mg/m3，终点位置在11#风箱时达到低点，氧含量达到14.8 %，风机出口温度达到140 ℃。

(2)4#烧结机通过试验，机速控制在1.05-1.1 m/min，终点控制在17-18#风箱，NOx能够满足第四时段排放要求，最低降低到42.15 mg/m3，氧含量达到15.3 %，开启卸灰阀1组就能满足要求，总管废气温度达到150 ℃。

(3)1#、2#烧结机通过试验，1#烧结机机速在0.84 m/min，终点控制在13#风箱；2#烧结机机速在0.88 m/min，终点控制在12#风箱。NOx含量降低到44.35 mg/m3，脱硫入口温度最高至146 ℃，基本不用开卸灰阀兑冷风。

通过采取如上措施进行生产试验，四台烧结机都能够达到降低烟气NOx含量，基本满足排放要求，不同工艺参条件下各台烧结机NOx排放试验结果详见表2。

表2 不同工艺参条件下各台烧结机NOx排放试验结果

汇总分析统计试验期间机速调整后对产量影响的变化，根据上料量分析，四台烧结机产量影响具体见表3。

表3 满足排放要求前提下对产量影响

4 结论

通过在4座105m2烧结连续性工业生产试验，分析测试数据，可以看出，通过降低生产负荷，提前烧结终点，能够有效降低烟气中NOx含量，烟气NOx含量由273 mg/m3以上降至最低42.15 mg/m3以下，满足环保达标排放要求，但由此带来烧结矿产量较正常生产条件下降30%左右。其他排放指标在试验过程中因生产波动也会产生波动，但都能有效控制排放指标满足第四时段排放要求，此方法值得同行单位借鉴。同时须注意到如下几个方面：

(1)因终点提前后会使烧结矿在烧结机平面进行机上冷却，导致烟道温度高，对脱硫系统造成一定的影响，一般温度要求不超150 ℃即可。

(2)通过连续性生产试验可以看出，在这种生产模式下，有可能会导致烟气中氧含量升高，正常生产情况下，须关注氧含量变化情况。

(3)降低烧结机机速后设备运转速度过慢，影响布料效果，需优化调整布料制度。

(4)终点提前后机尾断面基本无红火层，烧结矿在烧结机上冷却完，因冷却时间短会造成局部急冷，对强度造成一定的影响，烧结矿中大粒级会增加，高炉实际使用时需均匀配加。

(5)机上冷却后,冷却机上余热锅炉蒸汽压力降低至0.1 MPa，基本不再产生蒸汽。

(6)因终点提前，影响烧结矿产量，综合考虑环保与产量因素，如铁厂烧结机产能富裕，可采取此试验方法实现NOx达标排放。