摘要：现阶段，随着环保对钢铁企业的约束日益加强，人们环保意识的日益提高，烧结工序的节能减排工作势在必行。烟气循环技术是一种集节能与减排于一体的烧结技术，近年来在国内得到快速发展。文章综述了烧结烟气循环技术的发展史、工艺、节能减排效果及其对烧结生产的影响，对烧结烟气循环工艺的投建及运行有一定指导意义。最后对使用烟气循环过程中需要注意的事项和发展趋势做了阐述。
关键词：烧结烟气循环技术；研究进展；展望
引言
烟气循环烧结工艺是将部分烧结废气返回烧结料层，重新参与烧结过程，利用其中潜热和显热的一种方法。该方法可有效减少烧结排放废气量，减少氮氧化物、二噁英等污染物排放总量，使二氧化硫在烟气中浓度富集，降低后续烟气净化设施的投资成本和运行成本。近年来，由于钢铁行业面临越来越大的环保压力，烟气循环烧结工艺已经成为行业内的热点话题。不同于电厂废气，烧结烟气具有显著的特殊性，烟气量大、污染物浓度较低、烟气成分相对复杂、稳定性差。鉴于这种特殊性和复杂性，烟气循环烧结工艺中烟气的合理使用已经越来越重要，一旦处理不善，不仅烧结矿产质量受到影响，甚至将导致烧结生产无法正常进行。某烧结厂在应用烟气循环烧结工艺后，曾发生了循环风量无法平衡，烧结料层无法吸入更多的循环风的问题，给生产造成了影响。烧结风量分为有效风量和有害漏风，其中通过料层的风量为有效风量，而从料层以外进入抽风系统的风量称之为有害漏风。因而可以看出烧结机漏风率将直接影响到烧结废气中的氧气含量，而在烟气循环烧结工艺中，较高的漏风率将导致循环废气占烧结风量的百分比降低，即较高的漏风率可能导致循环废气无法被吸入至烧结料层中。
1烟气循环发展史
二十世纪70年代，日本提出了烧结烟气循环的概念，当时的目的是充分利用烧结烟气中的显热。1981年11月，烧结烟气循环装置首次在日本住友金属工业公司小仓钢铁厂烧结机上投入使用，该装置将烧结机后段烟气引入到烧结机前半段使用，取得了较好的效果。目前使用的烟气循环技术不仅仅是回收烟气显热，同时还能降低烟气、SO2、NOx、粉尘和二噁英等污染物排放。烟气循环工艺成功应用于工业生产的主要有5种，分别是日本新日铁开发的区域性烟气循环技术，荷兰艾默伊登开发的排放优化烧结技术EOS(EmissionOptimizedSintering)，德国KM公司开发的烧结过程降低排放和能耗优化技术LEEP(lowEmissionandEnergyoptimizedsinterProcess)，奥地利和奥钢联公司开发的烧结环境工艺优化技术EPOSINT(Environmengtalprocessoptimizedsintering)和我国宝钢自主开发的烧结烟气循环技术BSFGR(Bao－SteelFlueGasRe-cirulation)。随着我国对环境的日益关注，制定了相应的法律法规。2019年4月份生态环境部印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气［2019］35号)，明确烧结机头烟气、球团焙烧烟气在基准含氧量16%条件下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。为了使烧结机达到节能减排和提高产量的目的，近年来在国内掀起了烧结烟气循环工艺的热潮。
2合理应用烟气循环烧结的效果
2.1节能效果
选择的烟气循环工艺不同，其节能效果也存在差距。在国外，有着四种典型烧结烟气循环，其节能量大约为5%到20%。降低的能耗主要是在循环烟气中，存在的高温显热和一些CO等可燃物的潜热，替代了烧结的固体燃料燃烧的热能。在国内，不断改造烧结烟气循环技术，比较容易，能够实现循环利用的，只是烧结机头机尾处的烟气，因此，它的节能效果不太理想，只有3%到5%。因此，改造已有烧结机的循环烟气技术，得到的效果和国外的工艺效果相差很大。
2.2减排效果
对于烧结烟气循环工艺来说，其循环率不同，也有着不同的减排效果。随着循环率的增高，其减排效果也不断提高。在国外，使用的烟气循环工艺，其循环率大约是25%到50%。
而在我国，其循环率为25%到30%之间。SO2量受到烟气循环位置的影响。比如烧结机头烟气，其SO2浓度低，因此，减排作用小。但是在烧结中部靠后，或者是尾部，进行高浓度烟气的提取，那么SO2的减排效果比较。除了SO2减排之外，在循环烟气通过燃烧层过程中，其烟气中存在的二噁英，容易被高温分解，因此能够实现对二噁英的减排。这几种烟气循环技术，能够增强二噁英减排效果，多数都是30%以上。
3优化措施分析
3.1烟气循环技术应用与研究
烧结烟气循环技术由日本钢铁公司于上世纪70年代在生产实践中提出的，并于1981年在日本住友金属工业株式会社首先开展烧结机废气循环的生产试验，国外应用的典型工艺包括日本新日铁区域性烟气循环工艺、荷兰艾默伊登钢铁厂的EOS(EmissionOptimizedSintering)工艺、德国HKM公司的LEEP(LowEmission＆EnergyOptimizedSinterProcess)工艺和奥钢联林茨钢厂的Eposint(Environ-mentalProcessOptimizedSintering)工艺等。国外应用的生产实践表明，利用烧结烟气循环技术明显减少了废气的排放量，可实现烟气减排25%～40%，具有重大的环境和社会效益。与国外相比，我国烧结烟气循环技术应用起步较晚。2009年宝钢率先开始烟气循环工艺研究及产业化应用，并于2013年在宁钢实现示范工程投产。随着中国钢铁行业超低排放改造的持续推进，烧结烟气循环工艺在中国实现了快速的发展和应用。烧结烟气循环技术根据循环烟气取气位置不同可分为内循环工艺和外循环工艺，外循环工艺是从烧结主抽风机后，分流部分烟气返回烧结台车上方循环烟气罩内，重新参与烧结过程。其工艺简单，工程量小。典型的工艺代表为荷兰艾默伊登钢铁厂的EOS工艺，如图3所示。其在主烟道主抽风机后分流约45%的烟气在循环风机驱动下直接进入循环烟气密封罩，为满足烧结燃料燃烧所需氧含量，通过新风风机抽取新鲜空气吹入密封罩与循环烟气混合后其密封罩内氧含量为14%，温度120℃，水含量10%。该工艺应用后实现烟气减量40%，但由于循环烟气氧含量低且含有大量的水，导致燃料燃烧不充分，烧结床层透气性恶化，烧结产量降低，烧结矿质量下降。
3.2对循环烟气中水分含量和SO2含量进行控制
在烧结烟气中，存在大量的水蒸气，其加入能够产生的烧结速度变化很小，但是却能够影响到烧结矿质量。水蒸气不断增加，其烧结矿转鼓强度就会降低。在烟气循环烧结杯的试验中，充分说明了如果水蒸气的含量每提高5%，那么就使得烧结指标变差。在我们的生产过程中，如果在循环烟气中，其水蒸气含量突破了10%，那么就能够导致烧结矿质量的下降，并且降低其产量。工业中的烧结烟气中，存在着水蒸气和SO2，在循环烧结阶段中，水蒸气中能够影响到SO2行为。在循环烟气中，SO2比较少(＜500mg/m3)，因此，很少能够营销到烧结矿的产量。但是，在循环烟气中，其存在的SO2浓度过量，在1000mg/m3以上，那么SO2就能够和水分进行混合，CAO产生反应，直接影响到烧结矿的质量。在烧结过程中，SO2含量不断增多，其原因可能是因为在烧结混合料中，掺杂进了水蒸气，从而导致过湿带中产生冷凝现象，造成其持水量增加，因此，过湿带吸附了过多的SO2，产生H2SO3。H2SO3有着很强的不稳定性，因此在干燥带中，能够产生SO2并进行释放，但是烟气SO2就会降低，十分不利于脱硫。在烧结料层，会导致SO2产生大量的富集，因此十分不利于烧结矿的质量。
结语
烧结烟气循环技术通过废气再利用大幅度削减了烧结烟气的排放量，为烧结烟气的末端治理减轻了负担。充分利用烧结机长度方向烟气分布差异设计开发的内循环工艺，工艺灵活功能全面，对烧结生产影响小，是符合我国国情的工艺体系。基于不同烧结机的生产运行特点和节能减排目标，详细的烟气测试和工艺效果预测是保证烟气循环效果实现的前提和保障。
参考文献
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