胡小扣，戚義龍，樊晶瑩，梁長賀

( 馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

摘 要: 對馬鋼 380 m²燒結(jié)機煙氣超細粉塵現(xiàn)狀、排放規(guī)律、影響因素及控制對策進行了闡述，并通過過程操作參數(shù)的控制調(diào)整，實現(xiàn)排放質(zhì)量濃度的有效降低。

關(guān)鍵詞: 鐵礦石燒結(jié)；超細粉塵；排放

鋼鐵企業(yè)每年廢氣排放量高達 1． 2 萬億立方米，而燒結(jié)工序排放量約占其總量的 40% 左右，同時燒結(jié)煙氣攜帶大量的顆粒污染物，特別是超細顆粒物難以被現(xiàn)有的除塵設(shè)備捕獲而直接通過主排煙囪排放到大氣中，易引發(fā)較為嚴(yán)重的環(huán)境問題。

現(xiàn)在通過對馬鋼 380 m²燒結(jié)機主排煙系的粉塵排放濃度現(xiàn)狀及規(guī)律進行闡述，對正常生產(chǎn)時影響排放濃度的因素進行偏最小二乘法分析，依據(jù)分析結(jié)論通過相關(guān)參數(shù)在一定工藝范圍內(nèi)的優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)主排粉塵的排放濃度的降低; 同時對燒結(jié)開停機的過程進行合理有效控制，實現(xiàn)排放質(zhì)量濃度和排放時間的縮減。

1 馬鋼 380 m²燒結(jié)機主排粉塵濃度現(xiàn)狀

馬鋼 380 m²A、B 燒結(jié)機設(shè)計采用 3 電場機頭電除塵，脫硫為半脫硫式，1#、4#脫硫段煙氣進入脫硫系統(tǒng)，2#、3#非脫硫段煙氣不進行脫硫，直接經(jīng)燒結(jié)煙囪排放。實際生產(chǎn)過程中，易出現(xiàn)間斷性粉塵質(zhì)量濃度超排的現(xiàn)象。主要分兩種情形: 一是開停機時的超排現(xiàn)象，煙塵排放濃度值很高; 二為正常生產(chǎn)時的短暫超排，其與燒結(jié)過程溫度控制及形態(tài)有較大關(guān)聯(lián)。

1． 1 粉塵粒徑

機頭煙囪揚塵粒徑多為十至幾十 um 的超細顆粒。而幾百 um 粒級在正常工況條件下多為除塵器所脫除。

1． 2 燒結(jié)主排顆粒物濃度現(xiàn)狀

馬鋼 380 m²燒結(jié)礦抽風(fēng)煙系分脫硫系和非脫硫系。脫硫煙系顆粒物排放濃度較非脫硫煙系高，且 A 機脫硫入口排放總量濃度達 80 mg /Nm³左右，相對較高( 見圖 2) 。

正常燒結(jié)過程中，煙氣中超細粉塵的質(zhì)量濃度變化規(guī)律基本為: 燒結(jié)點火結(jié)束后煙氣中粉塵質(zhì)量濃度下降，在總管廢氣溫度升溫前 4 分鐘左右開始顯著上升，在廢氣溫度開始上升至溫度達 300 ℃左右的區(qū)間內(nèi)達到最大，在溫度 300 ℃至燒結(jié)終點段又顯著下降。燒結(jié)過程中過濕帶的作用是引發(fā)該現(xiàn)象的主要原因: 即在點火階段因過濕帶尚未形成，燒結(jié)過程中產(chǎn)生的顆粒物較大部分在抽風(fēng)作用下進入到煙氣之中; 而點火結(jié)束后過濕帶開始逐漸形成，其對顆粒物的截留和吸附作用明顯加強，故進入煙氣中的顆粒物變少; 隨著燒結(jié)過程的進一步進行，燃燒帶逐漸下移過濕帶開始消失，當(dāng)過濕帶完全消失之后，此時料層對顆粒物的吸收作用降至最弱，同時之前吸附在料層中的粉塵亦開始集中排放，因此此階段廢氣中顆粒物的質(zhì)量濃度最大; 在廢氣溫度上升過程的后半段燃燒帶燃燒逐漸減弱，產(chǎn)生的顆粒物也逐漸趨少^［1］。燒結(jié)過程顆粒物濃度高段為 14#－ 20#風(fēng)箱對應(yīng)處。

2 燒結(jié)主排粉塵質(zhì)量濃度影響因素及有效控制應(yīng)對

2． 1 主排粉塵質(zhì)量濃度影響因素分析

對 A 機脫硫系粉塵排放濃度進行分析，其數(shù)據(jù)為 A 機脫硫入口環(huán)境在線檢測數(shù)據(jù)，對應(yīng)考察因素為: 燒結(jié)機速、燒結(jié)負壓、南側(cè)總管廢溫、燒結(jié)礦成分因素( 包括 SiO₂、MgO、R、FeO 水平) 、16#風(fēng)箱( 燒結(jié)起升點位置) 溫度水平、22#風(fēng)箱( 燒結(jié)終點位置) 溫度水平、16#－ 22#風(fēng)箱段對應(yīng)溫升的平均升速水平( ℃ /m) ，風(fēng)速、以及燃料平均粒級等。

暫不考慮除塵器的效率問題，采用系統(tǒng)考慮的原則，對以上因素進行多元分析，其結(jié)果見表 1 所示。

結(jié)果顯示 16#風(fēng)箱溫度水平是影響粉塵排放濃度的關(guān)鍵性因素，其他因素與粉塵排放濃度的關(guān)系與排放規(guī)律、燒結(jié)料層的阻力、高溫持續(xù)時間、成分對比電阻的影響等原理十分吻合^［2］。對低硫段的粉塵濃度影響因素進行分析，其結(jié)果與上表內(nèi)容基本一致。上述分析僅為 900 mm 料層對應(yīng)的數(shù)據(jù)，料層對粉塵的影響有兩方面: 一是隨著料層的增厚，料層自身對顆粒物的吸附作用會增強; 另一方面不同料層會影響到高濃度排放段的區(qū)間寬度和溫度水平，同時會影響風(fēng)速水平。

2． 2 有效降低主排粉塵排放濃度的控制調(diào)整對策

根據(jù)上述分析結(jié)果，對影響主排粉塵排放濃度的關(guān)鍵因素在正常生產(chǎn)工藝范圍內(nèi)進行合理控制和調(diào)整，具體原則見表 2 所示。按上述調(diào)整對策進行控制后，燒結(jié)終點溫度控制形態(tài)趨向陡峰形發(fā)展，可明顯縮減高排放濃度的機上滯留時間，大幅降低排放質(zhì)量濃度，其由控制前的 95 mg /Nm³左右降低至 45 mg /Nm³左右( 見圖 3) 。

2． 3 燒結(jié)開停機過程粉塵排放控制對策

對開停機狀態(tài)下的冷態(tài)與正常熱態(tài)的過渡、排放濃度、以及過渡時長、開停機燒結(jié)礦質(zhì)量等進行跟蹤，對具體操作進行進一步的細化，并以檢測數(shù)據(jù)作對應(yīng)驗證，摸索形成最優(yōu)操作標(biāo)準(zhǔn)，并加以固化。

燒結(jié)停機倒料時的操作控制。倒料期間機速按 1． 5 m /min 進行控制，通過調(diào)整泥輥和輔門使燒結(jié)層厚按每 4 個風(fēng)箱降低料層 50 mm 逐級降低料層，直至料層降低至 700 mm 維持 3 個風(fēng)箱長度，按料尾位置行進位置逐步關(guān)閉風(fēng)箱蝶閥，主抽運行赫茲數(shù)根據(jù)終點溫度情況逐步遞降。

燒結(jié)開機操作控制。料層維持 900 mm，機速維持 1． 35 m /min，主抽赫茲數(shù)以 39Hz 為起點，風(fēng)門開度以 20% 為起點，根據(jù)電流、負壓及燒結(jié)溫升情況，逐步分段上調(diào)控制，并依次開啟風(fēng)箱蝶閥，直至料頭達到燒結(jié)機機尾。從圖 4 和圖 5 趨勢對比來看，通過對燒結(jié)機開停機相關(guān)操作控制的優(yōu)化調(diào)整，停機時脫硫段粉塵排放濃度由峰值 480 mg /Nm³降低至峰值 210 mg /Nm³左右; 開機時脫硫段粉塵排放濃度由峰值 600 mg /Nm³降低至峰值 350mg /Nm³左右，且高濃度排放時間由 2． 5 小時縮減至 0． 5 小時左右。

3 結(jié)語

通過對 380 m²燒結(jié)機主排粉塵濃度的影響因素進行分析，較好地驗證了燒結(jié)過程超細粉塵排放規(guī)律。同時通過在工藝參數(shù)可控范圍內(nèi)的優(yōu)化調(diào)整控制，實現(xiàn)正常生產(chǎn)時粉塵排放濃度低于 50mg /Nm³，并且有效降低了開停機時的排放峰值及峰值的持續(xù)時間，起到明顯的減排效果。此控制方法可為燒結(jié)廠減排控制提供有效借鑒。

參 考 文 獻

［1］ 范曉慧，甘敏，等． 燒結(jié)煙氣超細顆粒物排放規(guī)律及其物化特性［J］． 燒結(jié)球團，2016，41( 3) : 42 － 45

［2］ 黎在時． 靜電除塵器［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版社，1993