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烧结烟气CO过程减排生产实践

李兆甲1，龙红明2,3，翟玉兵1，刘占平1，丁龙2，裴元东3（1.河北新金钢铁有限公司 烧结厂，河北 邯郸 056300；2.安徽工业大学 冶金工程学院，安徽 马鞍山 243032；3.建龙钢铁控股有限公司，北京 100070）

摘要：CO是典型的大气污染物之一，其对人体和生态环境存在较大危害。随着对CO污染物管控政策的相继出台和“双碳”理念的提出，国家对CO排放的治理愈发深入和严格。针对燃料不完全燃烧而导致烧结烟气中CO的产生问题，本文主要从降低烧结过程燃料消耗和提高烧结过程氧化氛围两个方面对某钢铁厂烧结烟气开展工业试验。前者采用了改善燃料粒度、优化燃料结构、厚料层烧结、燃料分加、合理配矿、烟气循环和提高混合料温度等措施；后者采用了富氧点火、料面喷吹蒸汽、提高料层透气性和降低漏风率等措施。通过各项措施的实施，钢铁厂烧结固体燃耗由49 kg／t逐步降低到44 kg／t，烧结烟气中CO质量浓度由6 000 mg／m3降低到4 000 mg／m3以下。

关键词：烧结烟气；CO减排；过程减排；燃料消耗；氧化氛围

CO是常见的大气污染物之一，会对人体和生态环境产生危害。它能与人体血红蛋白结合，引起头痛、头晕、恶心等症状，严重时会导致昏迷和死亡。CO可以稳定存在于环境中，参与光化学烟雾的形成，在大气中与其他污染物发生相互作用时还会产生臭氧、过氧乙酰硝酸酯等有害化学物质，影响空气质量。大气中的CO主要来源于工业烟气，其主要产生原因是化石燃料不完全燃烧。铁矿烧结是钢铁生产必不可少的工序，其每年产生CO高达5000~6000万吨，对于钢铁企业而言，每年的排污税70%都是因为CO排放。随着对CO污染物管控政策的相继出台和双碳理念的持续推进，各行各业已将降低碳排放设为政治任务。裴元东等?通过对烧结过程CO生成和分布特点的分析，提出在烧结当前条件下降低CO排放需要从源头削减和过程控制上着手。李乾坤等[3]在烧结机上进行工业试验，通过对烧结过程的强化控制，550m2烧结机CO排放量降低了782mg/Nm2。廖继勇等4-"通过对烧结烟气CO的生成机理及排放规律，源头及过程控制技术，末端治理技术的研究，系统的阐述了降低烧结烟气CO的可行性方案。

针对某烧结厂烟气中CO质量浓度处于5000~6000m%/m'，相较先进钢铁企业烧结厂C0质量浓度为2000mg/m'左右的差距较大的问题。本文采用了改善燃料粒度、优化燃料结构、厚料层烧结、燃料分加、合理配矿、烟气循环和提高混合料温度等措施从降低烧结过程燃料消耗以及采用了富氧点火、料面喷吹蒸汽、提高料层透气性和降低漏风率等措施从提高烧结过程氧化氛围两方面对其进行了治理，以期为同行提供借鉴与参考。

1降低烧结过程燃料消耗措施

1.1降低内部热量消耗

1.1.1 改善燃料粒度

-般认为燃料粒度过粗时，烧结过程中燃烧带变宽，从而使烧结料层透气性恶化。同时大颗粒燃料的周围还原性气氛较强，空气不够用，而没有燃料的地方，空气又得不到有效利用，导致燃料出现不完全燃烧，增加CO生成。但当燃料粒度过细时(特别是<0.5mm燃料以及各种含碳除尘灰)，烧结过程中燃料燃烧快，热量快速释放，不能持续为烧结过程提供所需热量，使得烧结过程中液相量生成不足，从烧结机尾断面观察判断为燃料偏小，因此需要配加更多的燃料进行烧结。燃料的增加也使得在燃烧过程中产生了更多的C0。前期对固体燃料粒度的要求是3mm占比要达到70%，烧结固体燃料消耗基本在50k/t左右，为降低固体燃料消耗初步采取的措施为提高固体燃料3mm粒级占比到75%，但效果不明显。通过对燃料粒度的进一步研究7-8]，将燃料粒度1mm质量分数要求由原来的50%降低至30%以下，燃料粒度改善后烧结固体燃料消耗降低1kg/t。1.1.2 优化燃料结构

烧结厂最初的燃料结构为70%无烟煤+30%高炉返焦粉，此结构下燃料价格较为合适但燃料消耗整体偏高。为找到更为合理的燃料结构，在文献[9]研究的基础上，进行了为期一个月的工业试验，在试验过程中，烧结原料结构整体保持不变(褐铁矿、赤铁矿和磁铁矿配比固定)，烧结矿二元碱度控制为2.0倍，具体结果如表1所示。由表1可知，结构3燃料消耗最低，但结构2性价比最高。其原理为焦粉的燃烧速度和反应速度比无烟煤慢，接近空气传热速度，碳燃烧化学热和空气传输物理热接近同步，向下传递叠加而产生较高烧结温度和较薄燃烧带，改善烧结固结强度，提高成品率，降低燃耗。但焦粉价格远高于无烟煤，最高时两者差价能达到150元/t，故此一般情况下选择结构2为燃料结构。燃料结构调整后烧结固体燃料消耗降低1.5kg/t。

1.1.3合理配矿与厚料层烧结

经过长期生产实践，在烧结原料中适宜搭配-定配比的磁铁矿，比例应不低于铁料配比的20%，磁铁矿在烧结过程中氧化放热在烧结时不需要太多的液相即可成型，同时磁铁矿的软化