宝钢集团新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂 新疆乌鲁木齐 830022
摘要：新疆八钢炼铁厂烧结分厂在原料二氧化硫含量不断上升、烧结脱硫系统承载超负荷运行情况下，通过优化配矿结构、完善脱硫系统工艺和烧结脱硫操作等，提高脱硫能力，经过一年多的运行实践，脱硫设施和烧结运转率达到98%以上，脱硫效率达到98%，粉尘排放浓度控制在10mg/m3。
关键词：优化配矿结构；改进脱硫工艺和操作；提高脱硫能力
1.前言
目前，钢铁行业的SO2等大气污染排放量已占全国工艺排放量的11％左右，仅次于电力行业，居第2位。其中烧结工序是钢铁工业中排放空气污染物的主要污染源之一，据统计烧结工序产生的SO2约占钢铁生产系统空气污染物中SO2的40％～60％。随着我国环保标准的日益趋严和防治大气污染的环保立法不断完善，减少烧结工序SO2的排放是钢铁工业实现绿色、可持续发展的必然要求，也是提高钢铁同行业的竞争力的主要途径。
八钢烧结分厂两台265m2烧结机和一台430m2烧结机，脱硫系统于2012年12月投入运行，设计脱硫入口烟气SO2最大浓度是2200mg/Nm3。近几年随着钢企的发展和铁矿资源的紧缺，八钢烧结铁料SO2含硫不断升高，脱硫入口烟气SO2最大浓度时有超过最大量程3000mg/Nm3，脱硫系统的生产压力陡增，环保风险大，限制了烧结产能。对此，炼铁厂分厂优化烧结配矿结构、降低混匀料S含量波动幅度、改进脱硫系统工艺控制，提高脱硫能力，将烧结出口排放SO2浓度均值控制在60mg/Nm3以内。
2.烧结烟气特点分析
烧结烟气是在将置于烧结机台车上的各种粉状含铁原料、燃料和熔剂点火熔化，高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体。烧结烟气主要特点是：
（1）烟气量大且波动大。由于烧结漏风率高（50％以上）和固体物料循环率高，有相当一部分空气没有通过烧结料层，使烧结烟气量大大增加，每产生一吨烧结矿大约产生4000～6000m3烟气，变化幅度可高达40％以上。
（2）烟气温度变化范围大在90～200℃。
（3）SO2浓度变化大。钢铁企业所使用原燃料的产地、品种变化大，使得最终产生的SO2的浓度变化范围400～5000mg/Nm3之间。
（4）烟气粉尘浓度高，一般达10 g/Nm3。主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成，氧化铁粉占40％以上，含有重金属、碱金属等；粒径细，微米级和亚微米级占60％以上。
3.烧结烟气化学反应原理
在循环流化床吸收塔中，Ca（0H）2与烟气中的S0：和几乎全部的SO3、HCl、HF等完成化学反应，主要化学反应方程式如下：
Ca（OH）2+S02=CaS03•1／2H20+1／2H20
Ca（OH）2+S03=CaS04•1／2H20+1／2 H20
CaS03•1／2H20+1／202=CaS04•l／2 H20
Ca（OH）2+C02=CaC03+ H20
2 Ca（OH）2+2HCl=CaCl2•Ca（OH）2•2 H20（>120℃）
Ca（OH）2+2HF=CaF2+2 H20
4.优化配矿结构，稳定、降低烧结混匀料S波动幅度
新疆疆内铁矿石生产厂家有50家左右，铁矿石成分差异性较大，特别是SO2含量差异性大，最高1.20%，最低0.02%，见下表。
SO2含量差异性大的原料成份（单位 %）
根据铁矿化学成分和资源量，优化烧结配矿结构，降低混匀料S的波动幅度。一是针对原料品种和场地实情，按照化学成分相近的原则合堆堆放，进行初混；二是制定部门联动机制，把原料中的S含量纳入采购加减价，从源头上控制S的波动；四是制定原料品种堆放、合堆制度，S的波动幅度，混匀料S的标准偏差由0.0693降低到了0.0332，降幅达52%，为烧结脱硫入口烟气硫浓度的操作控制奠定了基础保障。
5.完善烧结脱硫工艺，提高脱硫剂消石灰制备能力
八钢烧结采用循环流化床脱硫工艺，由福建龙净环保技术公司工程技术总承包，2012年12月正式投产运行，脱硫率在95%以上。
2017年10月开始，受铁矿资源量的限制，八钢烧结铁料中S含量的不断升高，已经超过脱硫系统设计能力，烧结被迫转入低负荷运行状态，影响了八钢炼铁成本。对此，烧结分厂从制约脱硫主要因素入手，针对性采取措施解决其瓶颈问题，一是针对脱硫消石灰制备能力不足的问题，通过改造脱硫消石灰制备设施，提高脱硫消化石灰制备能力，消石灰制备量由设计的8吨/小时提高到10-12吨/小时；二是降低脱硫剂粒度，将脱硫剂粒度由≤1mm降至≤200目，提高脱硫剂的反应效率，三是借鉴电厂脱硫剂电石渣配加经验，在钢企烧结脱硫系统配加电石渣试验。通过优化烧结脱硫工艺，成功完成了电石渣的配加试验，弥补脱硫消石灰制备不足量的问题，取得了良好效果。
6.优化烧结、脱硫过程控制操作
6.1 优化脱硫过程控制操作
6.1.1脱硫入口硫浓度＞2200 mg/Nm3，持续10分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时烧结机上料量减少10%—20%和烧结直配精粉比例降低5%，持续观察40分钟，跟踪入口和出口硫浓度。
6.1.2脱硫入口硫浓度＞2500 mg/Nm3，持续10分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时烧结机上料量减少20%—40%和降低烧结直配精粉比例降低10%。持续观察40分钟，跟踪入口和出口硫浓度。
6.2.3脱硫入口硫浓度＞2800 mg/Nm3，持续5分钟且有上升趋势时，提高消石灰制备和配加量，降低电石渣用量，同时降低烧结机上料量＞40%或停用直配精粉。持续观察40分钟，跟踪入口和出口硫浓度。
6.2.4当脱硫烟气出口SO2浓度持续超过180mg/Nm³，持续10min，脱硫操作工将现场的脱硫剂（电石渣）车对好塔底打灰口，塔底打电石渣，在低温状态下通过提高脱硫剂Ca（OH）2的含量来提高反应速率，提高低温状态下的脱硫效率。
7 效果
八钢烧结厂2018年主要能耗指标（全矿）
8. 结语
随着钢铁产量的提升和铁矿含硫高、超过烧结脱硫设计能力情况下，炼铁厂分厂通过优化配矿结构，完善脱硫工艺和探索脱硫操作等方面均取得较好成效，实现了烧结脱硫稳定、经济、可持续性和安全运行，经环保部门检测，脱硫出口SO2浓度控制在56.77mg/Nm3，环保指标明显改善，烧结产量未再受限。
（1）优化烧结配矿结构，合理、经济的使用铁矿资源，降低了烧结铁料硫含量波动幅度，为烧结脱硫系统的稳定运行提供了有利条件。
（2）改进脱硫消石灰制备设施，脱硫剂消石灰制备能力提高到10-12吨/小时，是提高脱硫能力的关键因素。
（3）降低脱硫剂粒级，由≤1mm降至≤200目，提高脱硫剂的反应效率。
参考文献：
[1]《烧结烟气脱硫技术分析》：孙萍 严学安