降低120 m2燒結機煙氣氮氧化物含量的措施

劉振林，周長強，林建峰

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

節能減排

降低120 m2燒結機煙氣氮氧化物含量的措施

劉振林，周長強，林建峰

（山鋼股份濟南分公司煉鐵廠，山東濟南 250101）

針對120 m2燒結機煙氣氮氧化物排放量超標的情況，通過一系列的工業試驗，探索出了在目前生產工藝裝備和原燃料條件下降低煙氣氮氧化物排放量的措施：優選含氮量較低的無煙煤粉和鐵礦石，從源頭上控制燒結NOX的生成；減少中和料中污泥配加量。改進后，煙氣氮氧化物含量由300 mg/m3以上降至260 mg/m3以下，使燒結煙氣實現達標排放，每月節省減排費用5.45萬元，燒結機利用系數由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h）。

燒結機；煙氣；氮氧化物；措施；減排

1 前言

氮氧化物是當今主要的大氣污染物之一，鋼鐵工業燒結工序中產生了大量的NOX。2015年10月8日以后，山鋼股份濟南分公司煉鐵廠2#120 m2燒結機煙氣氮氧化物出現超標現象，經常連續出現超過300 mg/m3。為此，通過研究該燒結機煙氣氮氧化物超標的具體原因，尋求行之有效的控制方法和技術措施，將煙氣中氮氧化物含量處于可控狀態。

2 試驗過程

為了探索2#120 m2燒結機煙氣氮氧化物在不同原燃料條件下的變化規律，進行120 m2燒結機煙氣氮氧化物含量超標原因分析，制定了探索煙氣氮氧化物含量變化規律的試驗方案。

2.1 試驗方案

基準期：2015年10月14—16日。

試驗期：方案1（10月17日8：00—19日24：00），主要內容是將無煙煤粉改為焦粉；方案2（10月20日8點—22日4點），將燃料結構由焦粉+炭精礦改為無煙煤粉；方案3（10月22日8：00—23日21：00），調整熔劑結構：去掉2%的石灰石粉；方案4（10月23日22：00—26日8：00），改變中和料結構，將中和料中的料尾污泥去掉；方案5（10月27日4：00—9：00），無煙煤由磁山改為月山；方案6（10月27日9：00—16：00），增加2%的石灰石粉，燃料配比提高0.2%，即由3.6%提高到3.8%；方案7（10月30日9：00—11月1日16：00），石灰石粉配比由2%逐步降低到1%以內。不同階段的燒結原燃料結構與煙氣氮氧化物的關系見表1。

表1 不同階段的燒結原燃料結構與煙氣氮氧化物的關系

為找出試驗期間燒結煙氣氮氧化物含量出現升高或者降低的原因，自2015年10月21日乙班起，每班檢測固體燃料的主要化學成分，并記錄取樣時間，以便于燒結煙氣氮氧化物變化趨勢分析，試驗期間固體燃料主要指標檢驗結果見表2。

2.2 試驗結果分析

方案1：經檢驗，試驗期間所用焦粉灰分近16%，質量異常導致試驗沒有取得預期效果。方案2：燃料種類由焦粉改為月山煤，并停用碳精粉以后，氮氧化物由285 mg/m3降低到267 mg/m3，降低了18 mg/m3。方案3：停用石灰石粉以后，氮氧化物含量進一步降低到262 mg/m3。方案4：中和料中去掉污泥，氮氧化物含量降低到241 mg/m3。方案5：中和料換堆后帶污泥，煤粉的揮發分大幅度提高，由3.86%升高到7.62%，氮氧化物升高到292 mg/m3。方案6：在試驗5的基礎上，增加2%的石灰石粉后，固體燃料無煙煤配比隨之提高0.2%，由3.60%提高到3.80%，煙氣氮氧化物含量升高到305 mg/m3。方案7：石灰石粉配比降低到1%以內，隨時觀察煙氣氮氧化物含量，連續超標4 h即停用，平均292 mg/m3。

表2 試驗期間煤粉主要指標%

2.3 試驗結論

1）試驗表明，煙氣中氮氧化物含量的高低，取決于燃料的種類和配加量，固體燃料的揮發分以及其配加量越高［1-4］，煙氣氮氧化物的含量就越高。

2）中和料中配加的污泥，在燒結過程中對煙氣的氮氧化物有貢獻，即隨著中和料污泥配加的升高，煙氣中氮氧化物含量增加。

3 試驗效果驗證與跟蹤

3.1 制定應對措施

根據10月中下旬2#120m2燒結機試驗情況，為防止再發生煙氣氮氧化物超標現象，將煙氣氮氧化物含量全天平均控制在300 mg/m3以內，以免因環保不達標造成較大的環保經濟損失，生產技術科根據試驗情況制定了防止120 m2燒結機煙氣氮氧化物含量超標應對措施，詳細內容如下：

1）120 m2燒結機要使用揮發分較低的無煙煤，如磁山無煙煤等；對再采購的月山無煙煤，要全部供320 m2燒結機使用。

2）在120 m2原料場準備500～800 t焦粉，要求焦粉的灰分不超過13%，揮發分低于1.5%。在煙氣出現超標時，將無煙煤切換為焦粉。

3）根據煙氣氮氧化物含量情況，可取消或者降低石灰石粉配比，石灰石粉配比降低1%，煙氣氮氧化物含量約降低6～7 mg/m3。

4）從本次試驗來看，配加1.5%左右的污泥時，煙氣中氮氧化物含量升高21 mg/m3。若要降低煙氣氮氧化物含量，必要時可取消或者降低污泥用量。

3.2 氮氧化物控制情況

優化無煙煤種類，使用低揮發份磁山無煙煤以及降低污泥使用量，污泥配加量由2015年1—9月份的19.21 kg/t降低到10月份的9.97 kg/t，到2016年11月份進一步降低到8.90 kg/t；在保持2#120 m2燒結機具有較高產能的條件下，其煙氣氮氧化物含量由高于300 mg/m3降低到260 mg/m3，實現了達標排放。

3.3 效益分析

1）減排效益。120 m2燒結氮氧化物的排放量降低40 mg/m3左右，節約費用每月5.45萬元。

2）燒結機利用系數提高帶來的效益。2015年11月份2#120m2燒結機氮氧化物達標排放，燒結產能得以釋放，料批由440 t/h提高到了460 t/h，利用系數由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h），按照120 m2燒結機制造費用31.42元/t進行計算，燒結礦制造費用降低增益1.21元/t。

4 結論

4.1 燒結煙氣中氮氧化物含量的高低，首先取決于燃料的種類和配加量；燃料的揮發分和配加量越高，氮氧化物的含量就會越高。因此，在燒結煙氣氮氧化物出現超標時，要及時降低或者取消石灰石粉等生熔劑配加量，并盡可能提高料層厚度，以最大限度地降低固體燃料用量。同時，為降低燒結煙氣氮氧化物排放量，應優選含氮量較低的無煙煤粉和鐵礦石，從源頭上控制燒結NOX的生成。

4.2 燒結煙氣中氮氧化物含量的高低，與中和料中污泥配加量也有關。試驗表明，配加1.5%左右的污泥，燒結煙氣中氮氧化物含量升高21 mg/m3。

4.3 通過采取一系列的措施，降低了煙氣氮氧化物含量，燒結煙氣實現達標排放，每月節省減排費用5.45萬元；最大限度地提高了燒結礦產量，燒結機利用系數由1.25 t/（m2·h）提高到1.30 t/（m2·h），燒結礦制造費用噸礦降低1.21元。

［1］龍紅明，肖俊軍，李家新，等.燒結煙氣氮氧化物的生成機理與減排方法［C］//第九屆中國鋼鐵年會論文集.北京：冶金工業出版社，2013.

［2］唐勇，李咸偉，李華杰.燒結過程中NOX的生成及SCR脫除技術分析［J］.科技資訊，2012（14）：106.

［3］鐘英飛.焦爐加熱燃燒時氮氧化物的形成機理及控制［J］.燃料與化工，2009（06）：5-8.

［4］金維平.燃料型NOX形的生成機理及控制措施［J］.中國科技信息，2005（22）：17.

Measures of Reducing NOXContent in Flue Gas of 120 m2Sintering Machine

LIU Zhenling,ZHOU Changqiang,LIN Jianfeng
（The Ironmaking Plant of Jinan Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

TThe iron making mill of Jinan Branch of Shandong Steel Co.is facing the problem of NOXexcessive emission in sintering machine gas.Through a series of industrial experiment,the way to reduce NOXemission under present equipment,material and fuel condition was found out.The practice measures included the adding anthracite culm and using lower nitrogen iron ore,to reduce NOXcreation from source,and the decreasing of mud in neutralize material.After the improvements,the content of nitrogen oxides decreased from 300 mg/m3to less than 260 mg/m3,achieving emission standards.

sinter machine;flue gas;nitrogen oxide;raw materials and fuel;emission reduction

X701

B

1004-4620（2017）01-0044-02

2016-02-24

劉振林，男，1966年生，2003年畢業于北京科技大學冶金工程專業，碩士。現為山鋼股份濟南分公司煉鐵廠燒結球團首席工程師，工程技術應用研究員，從事燒結球團工藝技術管理與配礦技術研究等工作。