淺談降低燒結煙氣中NOx含量的優化控制技術

張泉

摘 要：為響應國家的環保政策，邯鋼新區2*360燒結機新增配套煙氣脫硫系統。鋼鐵行業排放的污染物在全國的污染物排放總量中占有相當比重，如何降低氮氧化物也成為減排的重點。隨著環保要求的不斷提高，環保部對燒結煙氣中NOx排放限值平均每小時不高于300mg/m3。根據我廠情況在改造設備的條件下優化煤、焦分倉按比例配加，同時優化燒結點火控，提高料層厚度，優化燒結終點位置和溫度等在降低NOx方面取得了比較明顯的效果。

關鍵詞：燒結機；脫硫；氮氧化物

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0010-02

1 前言

隨著環保要求的不斷提高，環保部對燒結煙氣中NOx排放限值平均每小時不高于300mg/m3。目前邯鋼西區燒結工序的污染物控制主要針對煙粉塵和SO2的末端治理，缺乏NOx末端控制措施。為降低NOx的排放量，我們采用減少綜合上料量或者開冷風閥兌冷風稀釋等極端方法，嚴重影響了燒結礦的產質量，NOx的排放量的有效控制一直以來是我們亟需解決的問題。

2 優化前狀況

我們對2016.5月15日～2016.6月15日每天的NOx排放量進行統計結果見下圖1所示。

從上圖1我們發現，燒結生產過程的NOx排放濃度遠大于公司要求的300mg/m3的上限值，為有效降低其排放量，我們往往采取減上料量降低機速的極端措施，沒有有效的減排措施，使得燒結生產陷入被動局面。

3 燒結煙氣NOx減排措施

3.1 優化燒結燃料結構

燒結工序中產生的NOx有90%以上是由燃料燃燒產生的。控制燃料中氮元素含量最直接有效的方法是選用含氮量較低的焦粉作為燒結燃料[1]。邯鋼西區燒結用固體燃料氮含量表1所示。

西區燒結車間燒結用固體燃料長期由無煙煤、焦粉和焦化除塵灰組成。而焦化除塵灰含量較少并由料場配加，而之前煤粉與焦粉為單品種配加，若單配焦粉的情況下，一是燒結煙氣中SO2的排放量過高，另外，焦粉的庫存比較緊張，需要在條件允許的情況下，最大限度的配加煤粉；單配煤粉時燒結煙氣中NOx排放濃度達不到要求；并且在破碎的過程中多有煤焦混合，這樣造成NOx排放量長期偏高。為解決這個問題，我們采用了煤焦分倉各按比例配加。并且對破碎下料倉進行優化調整，實現了煤焦的有效分離，并且可以根據焦粉庫存與NOx排放量情況，調整煤焦的配吃比例，這樣有效的控制了含氮高的無煙煤的配入量，也解決了焦粉庫存緊張的問題。

3.2 優化燒結點火控制

優化點火控制，一方面在滿足表面點火質量的前提下，助燃空氣經過保溫爐預熱，提高助燃空氣的溫度、優化空燃比及點火爐溫度分布等措施，減少煤氣消耗以降低點火階段NOx的產生；另一方面改進點火爐下對應1#～4#風箱閥門的密封和風門開度，實現微負壓或零壓點火，避免點火爐內的NOx被抽至主排煙道內。

3.3 提高料層厚度，優化燒結終點位置和溫度

燒結機臺車欄板提高到800mm以后，料層厚度基本保持在825mm左右，實現厚料層壓料操作，提高料層厚度以后，一方面料層的自動蓄熱作用，降低固體燃料消耗，從而降低混合料的氮含量水平，達到減排NOx的目的；另一方面隨料層增厚，料層內氧化性氣氛會逐步減弱，燒結廢氣中氧氣含量降低，對抑制燒結過程NOx的生成有積極作用。并且在實際生產過程中通過改善料層透氣性，調整燒結過程中風箱風量的的分配，使燒結BTP位置前移在23#風箱左右，燒結終點溫度不低于350℃。減少由于燒不透而增加主排煙道內NOx的濃度。

4 優化控制后效果

通過本次優化控制，正常生產過程燒結煙氣中NOx排放量低于規定的每小時200mg/m3，不用再為了降低煙氣中NOx濃度而采取降低綜合上料量或開冷風閥來稀釋，保證燒結生產的穩定性與連續性[2]。從而提高了燒結礦的產質量水平。優化控制前后NOx排放濃度對照圖2所示。

從圖2中，我們可以看出，正常生產過程中煙氣中NOx排放量在規定限值以下波動，優化效果明顯，只是在焦粉中混入煤粉或燒結過程出現異常波動時會超過限值。

5 經濟效益及社會效益

5.1 經濟效益

此項優化控制技術，不產生直接經濟效益，但通過從以上幾個方面的優化改良產生了如下間接效益：

（1）使得燒結過程控制連續穩定，不會為了控制NOx的排放濃度而去開冷風閥降低有效風量甚至降低綜合上料量，降低燒結礦產量。實質上提高了燒結礦的產質量。正常上料量為780t/小時，為降低NOx排放濃度，平均降低綜合上料量為770t/小時，每小時降低上料量為10t/小時，燒損與燒成率綜合23.25%計算，每小時增加燒結礦產量為：（780-770）×（100%-23.25%）=7.68t/小時，按燒結機單月作業率為93.4%，月提高燒結礦產量：93.4%×24×7.68 =172.2t，每噸燒結礦單價：564元/t，月創效益：564×172.2 =9.71萬元。（2）通過優化點火，控制點火爐下方風箱密封性與風量閥開度，實現微負壓燒結，降低了有害漏風，降低焦爐煤氣消耗，節約主抽風機電能消耗。（3）實現厚料層燒結控制，利用自動蓄熱作用，降低了固體燃料的消耗量。

5.2 社會效益

通過優化控制，燒結煙氣中NOx的排放濃度達到了排放要求，有效降低了煙氣中NOx的排放量。另外，西區燒結缺乏對煙氣中NOx的末端治理措施，當燒結原燃料含氮量過高或燒結過程出現異常波動，NOx排放量未能達標時，對燒結煙氣的末端處理就尤為重要，只有對燒結煙中NOx采取末端處理才是保證NOx排放達標的最終保障。

參考文獻

[1]劉大鈞，魏有權，楊麗琴.我國鋼鐵生產企業氮氧化物減排形勢研究[J].環境工程，2012，（5）：118-123.

[2]陳健.燒結煙氣脫硫方式的分析探討[J].世界鋼鐵，2010（3）：264-266.