降低礦渣粉磨廢氣中氮氧化物的措施

梅立全

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司 河北唐山 063020

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司擁有6條60萬噸/年礦渣粉生產(chǎn)線，礦渣粉生產(chǎn)線與首鋼京唐公司3座煉鐵高爐配套建設(shè)，1、2號高爐配備的四條礦渣粉生產(chǎn)線均采用雙翻板鎖封入料方式生產(chǎn)，3號高爐配備的兩條礦渣粉生產(chǎn)線采用的是螺旋輸送器鎖風(fēng)入料方式生產(chǎn)，煉鐵產(chǎn)生的礦渣水淬后直接通過皮帶運至礦渣立磨進(jìn)行粉磨，入磨礦渣水分達(dá)到14%，熱風(fēng)爐溫度超過900度，正常生產(chǎn)是氮氧化物排放達(dá)不到超低排放要求[1]。為了滿足超低排放要求，對原來的水渣倉、入磨鎖風(fēng)裝置進(jìn)行了改造，改造后組織生產(chǎn)廢氣中氮氧化物含量能滿超低排放要求。

1 問題及原因分析

我公司礦渣粉生產(chǎn)線引入磨礦渣水分大，熱風(fēng)爐爐膛溫度高，滿負(fù)荷運行時廢氣中氮氧化物排放濃度偏高[2]。通過對氮氧化物排放數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)持續(xù)對比摸索，發(fā)現(xiàn)氮氧化物主要產(chǎn)生在水渣水分大、爐膛溫度高的階段，氮氧化物產(chǎn)生量隨爐膛溫度升高而增大。相關(guān)工藝參數(shù)試驗數(shù)據(jù)見表1。

從表1可以看出：水渣直接入倉，經(jīng)過現(xiàn)在的水渣倉濾水后，水渣水分平均為14%，臺時為90t/h時，氮氧化物含量平均為75mg/Nm3；目前采用部分水渣落地后再通過提升機(jī)上料方式，將水渣水分降至12.5%左右，臺時為90t/h時，氮氧化物含量平均為69mg/Nm3；水渣水分12.5%左右，臺時降至83t/h時，氮氧化物含量下降到平均50mg/Nm3左右，但達(dá)不到臺時90t/h的設(shè)計生產(chǎn)能力；若全部水渣入倉，倉滿后控水30min后再生產(chǎn)，水渣水分降至11%左右，臺時為90t/h時，氮氧化物含量降至50mg/Nm3左右。

表1 不同工藝條件下氮氧化物含量對比表

根據(jù)廢氣中氮氧化物含量折算公式：氮氧化物折算值=（21-氧基）/（21-實測氧含量）×氮氧化物實測值。本行業(yè)氧基=8。當(dāng)廢氣中氧含量降低時，氮氧化物折算值也隨之降低。我公司3爐生產(chǎn)線立磨入料方式為螺旋輸送器入料，1、2爐生產(chǎn)線立磨入料方式采用雙翻板鎖風(fēng)閥入料，同工藝參數(shù)不同入料方式對廢氣的影響見表2。

經(jīng)過分析表2數(shù)據(jù)：在水渣水分和立磨工藝參數(shù)一致的情況下，3爐尾氣氧含量比1爐低約1%左右，3爐立磨入口負(fù)壓比1爐高300Pa左右，分析原因為3爐立磨采用螺旋輸送器入料，鎖風(fēng)效果好。建議將立磨鎖風(fēng)方式由雙翻板鎖風(fēng)閥改為螺旋輸送器入料鎖風(fēng)，減少系統(tǒng)漏風(fēng)，進(jìn)而降低廢氣中的氧含量，氮氧化物折算值也降低到53mg/Nm3左右[3]。

表2 不同入料鎖風(fēng)方式氮氧化物含量對比表

分析結(jié)論：通過降低入磨水渣水分進(jìn)而降低熱風(fēng)爐爐膛溫度和控制氧含量兩方面試驗，均能降低氮氧化物排放濃度[4]。

2 改造項目實施

2.1 改造項目工藝方案

通過試驗分析結(jié)果制定了水渣倉和入料方式改造的方案。

（1）改造的主要內(nèi)容：1爐、2爐、3爐的6個水渣倉南北兩側(cè)各增加一個出料溜管，擴(kuò)大1爐、2爐、3爐皮帶秤平臺并增加6臺定量給料機(jī)。兩個水渣倉交替使用，兩條礦渣粉生產(chǎn)線共用其中一個水渣倉，另一個水渣倉用來入新水渣并控水，控水時間在30min以上。兩個水渣倉交替使用，達(dá)到降低入磨水渣水分的目的。定量給料機(jī)工藝布置圖見圖1。

圖1 水渣倉及定量給料機(jī)工藝布置圖

（2）取消1爐、2爐四個氣動雙翻板鎖風(fēng)閥，改用螺旋輸送器鎖風(fēng)下料，減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低廢氣中氧含量。螺旋輸送器工藝布置圖見圖2。

圖2 螺旋輸送器工藝布置圖

2.2 改造施工

2.2.1 水渣倉改造

（1）每個水渣倉設(shè)置兩個出料溜管，分布在水渣倉南北兩側(cè)，對稱布置。出料溜管尺寸為500×500×3500mm，內(nèi)部鋪襯板，溜管下口前側(cè)距定量給料機(jī)皮帶高度為100mm，溜管下口后側(cè)距定量給料機(jī)皮帶高度為400mm。

（2）皮帶秤平臺向南、北側(cè)擴(kuò)展2.5米，地面增加兩道縱鋼梁，立柱連接縱鋼梁。

（3）在兩個水渣倉南、北兩側(cè)的出料溜管下各安裝一條定量給料機(jī)，定量給料機(jī)前后輪中心距為18.5m。

（4）新加定量給料機(jī)出口處增加下料溜子，溜子內(nèi)鋪6+6mm襯板。

（5）制作、安裝設(shè)備配套的電氣柜、鍍鋅管、橋架、穿線管、電纜鋪設(shè)及設(shè)備的安裝、調(diào)試。

（6）更換水渣倉振打電機(jī)為中控控制。

2.2.2 鎖風(fēng)閥改造

（1）拆除原雙翻板鎖風(fēng)閥。

（2）在18.767m平臺增加兩條2000mm長的HW200×200×8×12的型鋼。

（3）入磨皮帶機(jī)頭下料溜子與螺旋輸送器進(jìn)料口通過大于70°斜向溜管連接，并將入磨皮帶機(jī)頭變徑部分進(jìn)行非標(biāo)制作，溜管尺寸為600×600×4100mm，溜管內(nèi)鋪6+6mm襯板。

（4）在18.767m平臺GL1上安裝螺旋輸送器，螺旋輸送器出料口與中心溜管做Ф1000mm變Ф900mm變徑連接，傾斜角度大于70°。

（5）制作、安裝設(shè)備配套的電氣柜、鍍鋅管、橋架、穿線管、電纜鋪設(shè)及設(shè)備的安裝、調(diào)試。

3 改造效果

改造項目投資包括6臺定量給料機(jī)、4臺螺旋輸送機(jī)、材料費、施工費共計220萬元，歷時三個月，改造達(dá)到了預(yù)期目的[5]。

（1）改造后水渣在不用落地的前提下，入磨水渣水分由14%降至11%左右，廢氣中氧含量降至17%，氮氧化物的含量降至40mg/Nm3左右，能夠滿足正常生產(chǎn)情況下的超低排放要求。

（2）入磨礦渣水分降低，節(jié)約高爐煤氣使用量，高爐煤氣單耗可降低4m3/t左右。

（3）減少系統(tǒng)漏風(fēng)，降低能耗，利于磨機(jī)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

改造后每年可減少高爐煤氣費用支出約155萬元，投資回報率為70%。

4 結(jié)語

通過對水渣倉改造降低入磨物料水分，進(jìn)而降低熱風(fēng)爐燃燒溫度和入料鎖風(fēng)方式的改造，能有效降低礦渣粉磨系統(tǒng)降低廢氣中氮氧化物含量，滿足了環(huán)保超低排放要求，并且降低入磨水分和更換鎖風(fēng)閥減少系統(tǒng)漏風(fēng)，穩(wěn)定礦渣立磨料層，提高臺時產(chǎn)量，有效減低能源消耗。并且改造項目在原有水渣倉、皮帶秤平臺、雙翻板鎖風(fēng)閥平臺基礎(chǔ)上改造，不需征地、環(huán)保、規(guī)劃等手續(xù)，施工難度低，施工周期短，投資回報高，希望對有相似情況的礦渣粉磨企業(yè)提供借鑒參考。