燒結(jié)料面噴吹蒸汽在燒結(jié)機的研究與應(yīng)用

燒結(jié)料面噴吹蒸汽在燒結(jié)機的研究與應(yīng)用摘要：本文研究了噴吹位置、噴吹量和噴吹強度三個工藝參數(shù)對燒結(jié)礦質(zhì)量和燃料消耗的影響，分析了蒸汽噴吹對燒結(jié)機節(jié)能減排的影響。試驗表明，噴吹位置設(shè)置在距離點火位置8～20m、噴吹量為4～6.5t/h、控制蒸汽噴吹強度在0.2～0.6kg/(m2·min)時，可節(jié)約焦粉量0.9～1.8kg/t、提高產(chǎn)量20～80t/h、CO排放量降低20%～25%、二噁英排放量降低35%～40%。關(guān)鍵詞：燒結(jié)；蒸汽噴吹；節(jié)能；減排前言燒結(jié)工序是鋼鐵工業(yè)污染物排放和能源消耗大戶，燒結(jié)SO2、NOx、和二噁英排放分別占鋼鐵工業(yè)污染物的65%、50%和70%以上，能耗約占10%。此外，燒結(jié)過程中CO排放量遠高于其他幾種污染物排放，傳統(tǒng)煙氣處理工藝難以脫除CO。從2018年1月1日開始，我國開始對排放CO污染物進行征稅，燒結(jié)煙氣中CO的治理將越來越受重視。通過采用燒結(jié)機料面噴吹蒸汽技術(shù)，可顯著減低CO[1,2]和二噁英的排放量。1蒸汽噴吹主要工藝參數(shù)（1）噴吹位置在蒸汽噴吹燒結(jié)生產(chǎn)時，其噴吹位置對于強化效果有直接影響。適宜蒸汽噴吹的范圍為點火后一段時間到廢氣升溫點前。這是因為噴吹位置過于靠前，此時料層剛被點火，形成高溫帶較薄，噴吹蒸汽容易使水蒸氣反應(yīng)的吸熱量占高溫帶熱量的權(quán)重過大，導(dǎo)致有“滅火”的可能。噴吹位置過于靠后，燒結(jié)料層大多已燒結(jié)完畢轉(zhuǎn)化成燒結(jié)礦，蒸汽不再參與高溫反應(yīng)，難以起到原設(shè)計強化燒結(jié)的作用?？紤]到前10%位置為燒結(jié)點火位置，點火后5min也占據(jù)燒結(jié)機10%～15%的位置。因此，確定較佳噴吹位置為燒結(jié)機長度方向30%，到廢氣升溫點前，燒結(jié)機料面噴吹蒸汽位置選取的是距點火位置8～20m。（2）噴吹量在確定好合適噴吹位置參數(shù)的基礎(chǔ)上，進一步摸索較優(yōu)的蒸汽噴吹量參數(shù)范圍，對于強化該技術(shù)效果極其重要。蒸汽噴吹量過少，無法達到技術(shù)強化的效果；蒸汽噴吹量過多，則多余的水汽容易在料層內(nèi)吸熱并加重過濕層，反而對生產(chǎn)能耗和污染物排放量等指標(biāo)造成負(fù)面影響。通過多次現(xiàn)場試驗，在燒結(jié)機料面噴吹蒸汽量不宜超過7t/h，噴吹量為4～6.5t/h。（3）噴吹強度根據(jù)現(xiàn)場試驗情況，在采取蒸汽料面頂吹技術(shù)生產(chǎn)時，蒸汽空氣體積比不宜超過8%。在滿足蒸汽管道數(shù)量與蒸汽噴吹量相匹配、蒸汽空氣體積比以不超過8%的條件下，控制蒸汽噴吹強度在0.2～0.6kg/(m2·min)。2蒸汽噴吹對節(jié)能減排的影響蒸汽噴吹燒結(jié)技術(shù)是通過提高燒結(jié)料層中燃料的燃燒效率和燃盡程度來實現(xiàn)節(jié)能減排的。燒結(jié)煙氣中的CO主要是燃料燃燒不充分、燃燒效率低造成的。盡管燒結(jié)過程整體上為氧化性氣氛，O2較碳呈現(xiàn)過剩狀態(tài)，但在高溫區(qū)由于有碳的燃燒，局部的O2量不足，存在還原性氣氛，反應(yīng)產(chǎn)物將生成較多的CO。采用蒸汽噴吹技術(shù)后，H2O與碳和O2反應(yīng)，將CO轉(zhuǎn)化為CO2，從而達到降低CO的目的。采用蒸汽噴吹技術(shù)后，由于燃料燃燒更充分，在保證同等熱量供入的條件下可降低固體燃料的消耗，進而從源頭實現(xiàn)了SO2和NOx的減排。按噴吹蒸汽提高燃燒效率5%有助于降低固體燃耗2～2.5kg/t（平均值2.25kg/t）來分析，固體燃料的S含量0.4%，脫硫率90%，煙氣單耗（標(biāo)態(tài)）2000m3/t，則SO2降低量（標(biāo)態(tài)）計算如下：△QSO2=2.25×0.4/100×1000000/2000×0.9×2=8.1mg/m3蒸汽噴吹技術(shù)降低燒結(jié)二噁英排放，主要是從碳源控制和氯源兩方面來實現(xiàn)的。燒結(jié)料面噴吹蒸汽后，水蒸氣會在燃燒帶發(fā)生反應(yīng)加速燒結(jié)燃燒帶中碳的燃燒，使得碳充分燃盡，由燃燒帶進入干燥帶的殘?zhí)紝兴鶞p少，從而從源頭上減少了二噁英從頭合成反應(yīng)所需的碳源，有利于減少二噁英排放[3]。已有研究表明，氯氣容易形成氯的自由基，易于苯環(huán)結(jié)合形成二噁英。因此，將單質(zhì)Cl2轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl氣體的化學(xué)反應(yīng)是抑制二噁英形成的重要原因[4]。綜上，燒結(jié)機在應(yīng)用蒸汽噴吹技術(shù)后，其節(jié)能、減排、提產(chǎn)效果如表1所示。表1蒸汽噴吹技術(shù)應(yīng)用效果節(jié)能減排提產(chǎn)噸礦節(jié)約焦粉量，0.9～1.8kg/tCO排放量，在原基礎(chǔ)上降低20%～25%20～80t/h噸礦噴入蒸汽量，4～6.5m3/t二噁英排放量，在原基礎(chǔ)上降低35%～40%3結(jié)語（1）燒結(jié)機實施料面噴吹蒸汽技術(shù)后，燒結(jié)生產(chǎn)得到較大改善，燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量得到提高，為高爐穩(wěn)定生產(chǎn)提供支撐。（2）燒結(jié)生產(chǎn)中進行料面蒸汽噴吹，可以降低燒結(jié)燃料消耗，同時可以降低燒結(jié)煙氣中CO和二噁英的排放量，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。參考文獻[1]白曉軍,郭軍偉，劉月健.燒結(jié)料面噴蒸汽試驗及效果分析[J].河南冶金,2020,(3):28-31.[2]裴元東,歐書海,馬懷營,等.燒結(jié)料面噴吹蒸汽對燒結(jié)礦質(zhì)量和CO排放影響研究[J].燒結(jié)球團.2018,43(1):35-39.[3]