供稿|路偉，王岳飛

內容導讀

為適應環(huán)保新常態(tài)，燒結機限產30%～40%情況下。邯鋼邯寶煉鐵廠2 臺360 m2燒結機針對目前的環(huán)保形勢采用一種新的生產工藝。原360 m2燒結機大煙道分為脫硫與非脫硫段煙道非對稱性設計工藝，采取選擇性脫硫，但隨著環(huán)保排放標準的提高，要求燒結煙氣全處理，非對稱煙道結構兩煙道內部風量、有害氣體及粉塵含量差別較大，制約了現有脫硫工藝的能力發(fā)揮，且由于兩煙道不對稱，單臺風機運行無法維持生產。對煙道進行改造，平衡非對稱煙道的工藝參數，實現了燒結機的單風機生產操作。

邯寶煉鐵廠燒結機煙道原設計采用了非對稱結構，隨著鋼鐵行業(yè)環(huán)保要求的變化，原設計結構已無法滿足現有環(huán)保設備的工藝要求，非對稱煙道結構兩側煙道一側負責燒結機機頭、機尾的抽風，一側負責機身的抽風，單臺風機運行燒結機無法正常生產[1]。活性炭脫硫脫硝投產后，由于其采用兩組對稱吸附塔模塊組分別對應兩側煙道的結構，導致燒結廢氣內有害含量高的一側煙道對應的吸附塔模塊組負荷大，能力飽和；另一側負荷小，脫硫脫硝能力無法有效發(fā)揮[2]。為解決該問題，采取了一些列設備改造及操作優(yōu)化，符合環(huán)保工藝要求，且能夠在減排情況下實現單風機生產操作[3-4]。

原非對稱煙道設計缺點及對稱性改進

原煙道不適應新的環(huán)保要求

原360 m2燒結機采用選擇性脫硫方式，為脫硫與非脫硫段非對稱雙煙道設計，其中一個為脫硫煙道，另一個為非脫硫煙道。燒結過程中產生的煙氣，SO2濃度高的部分用風箱收集導入脫硫煙道，使SO2富集于脫硫煙道，經后續(xù)脫硫處理后達標排放，而SO2濃度低的部分用風箱收集導入非脫硫煙道直接排放。脫硫煙道SO2富集程度一方面取決于非脫硫煙道的SO2濃度極限值，另一方面還要兼顧兩個煙道的煙氣流量、溫度平衡[4]。

目前我廠采用的活性炭煙氣脫硫脫硝（CSCR）技術（以下簡稱脫硫），兩組吸附塔分別對應兩組煙道的廢氣，為保證煙氣全處理，采用了對稱結構[2]。而原有脫硫與非脫硫煙道設計中，兩煙道中廢氣差別非常大。實際在運行期間，含硫量大的一側煙道對應的吸附塔模塊處于飽和運行狀態(tài)；另一側含硫量小的煙道對應的吸附塔模塊閑置能力較多。這大大制約了燒結機的產量發(fā)揮及進一步提產，為釋放燒結機產能，并保證良好的脫硫效果，分別對兩臺燒結機煙道風箱支管的布置進行改造，消除非對稱煙道的影響[3]。

煙道的對稱性改進

原煙道的設計特點

原360 m2燒結機煙道設計為雙主排抽風系統，一臺風機負責對燒結機頭、尾部抽風，另一臺風機負責對燒結機中部抽風。為優(yōu)化和平衡兩臺風機風量，在24 對風箱中設置有6 組風箱支管可在脫硫與非脫硫煙道之間進行切換，用于調節(jié)風量。

雙煙道風量分配工藝設計特點：如圖1 所示，1#煙道為非脫硫煙道，與1#主抽風機匹配，負責1～5、8、21、23、24 風箱（燒結機頭、尾部分）燒結抽風，此段煙氣內SO2濃度較低；2#煙道為脫硫煙道，與2#主抽風機匹配，負責9、12～19 風箱（燒結機中部）的燒結抽風，此段為高溫燒結過程脫硫段，煙氣SO2濃度較高；6、7、10、11、20、22 風箱采用交叉布置形式，可同時通向1#、2#煙道，這6 個風箱通過調整閥門的方式分配通向1#、2#煙道的風量，用以平衡雙煙道負壓與雙風機負荷。表1 列出了2 臺主抽風機所單獨負責的風箱以及能夠進行切換的風箱分配關系[4]。

表1 360 m2 燒結機風機及風箱分配表

圖1 邯鋼邯寶煉鐵廠360 m2 燒結脫硫非脫硫煙道分布示意圖

如圖2 所示，改造前一部分風箱支管結構相互交叉，兩側煙道及2 臺主抽風機負責的風箱位置不一致。改造的目的是使兩側風箱與兩側煙道分別連通，另外，在改造過程將短煙道延長，使兩側煙道長度一致[3]。

圖2 改造前煙道結構斷面示意圖

在改造前對燒結機風箱煙氣濃度與污染物煙氣濃度進行測量，其主要成分組成如表2 所示，由于兩側煙道所負責位置不同，隨著燒結過程的進行，燒結廢氣成分也在不斷變化，導致了兩側煙道內廢氣成分及污染物濃度差別較大。

表2 改造前煙氣與污染物濃度數據表

改進后煙氣管道分布特點

按環(huán)保要求兩側煙道均需進行脫硫，該非對稱煙道設計反而使兩側煙道的脫硫設備在不均衡狀態(tài)下運行，為保證新脫硫設備的正常有效運轉，對風箱支管進行改造，改造后1#、2#煙道與風箱支管的對應關系如圖3 所示，使兩側結構實現對稱。其目的是使風箱支管分別連通1#、2#煙道，去除交叉連通支管使兩臺主抽風機氣流均布，煙氣溫度、流量、成分等一致。改造后對廢氣內主要參數分析數據如表3 所示，兩煙道基本趨于一致。

表3 改造后煙氣與污染物濃度測量數據表

圖3 改造后煙道結構斷面示意圖

改造后，其一，實現了兩個煙道的廢氣成分接近，進而和脫硫系統匹配，而不必對新建脫硫項目進行改動；其二，如出現環(huán)保限產，可實現單風機生產，降低電耗；其三，能減少脫硫煙道中廢氣對機頭電除塵器的腐蝕，提高機頭電除塵器壽命。

單風機生產方案的設計

調整操作方案

在環(huán)保限排的情況下，為最大限度地降低損失，燒結機采用單風機生產模式。在實踐中對單風機試生產的操作參數進行了摸索，并結合生產過程中出現的問題采取了相應措施，確定燒結單風機生產預案，滿足了邯鋼西區(qū)3200 m3高爐生產的需求，避免高爐爐料結構大調整。

（1）單風機生產操作按“薄料層、慢機速、機尾燒透”的操作原則，開機過程要注意風量與負壓等參數的匹配，盡量采用與雙風機生產時接近的負壓風量，密切關注燒結過程的溫度變化過程，提前調整。

（2）中控操作在原有基礎上燃料配比減0.3%，返礦配比按25%左右，開機過程中保證返礦料位不上漲，開機燒結機驅動電機轉速330 r/min，上料量500 t/h 以內，混合機控制好水分保證盡快點火，料層厚度550～600 mm 保證料面點火強度。

（3）根據機尾紅火層厚度情況調節(jié)兩側料層厚度，目標機尾紅火層厚度一致；根據生產情況和設備承受能力主抽風門逐步開展；

（4）根據燒結過程燒結終點溫度（BTP）、位置、煙道溫度等參數，逐步加快機速或提高料層提高上料量，直至和燒結能力匹配。單風機生產根據生產情況和設備承受能力（風機電流控制400 A 以下），主抽風門逐步開至95%。

原燃料條件與結構配比

根據現有熔劑與混勻料堆配礦結構條件下，實行單風機生產工業(yè)實驗，為了避免燒結礦對高爐的影響，提高燒結礦的堿度基準，由1.95 提高到2.15，一方面有利于高爐增加球團礦、塊礦的使用比例，確保高爐物料需求平衡，另一方面有利于改善燒結過程，提升燒結礦質量，另外，由于參與配礦的品種比較少，外礦配比較多，原料粒度較大，透氣性較好，便于燒結過程在單風機生產情況下進行操作控制。表4 列出了混勻料主要結構成分。

表4 混勻料配比及成分組成

單風機生產實踐

基于單風機與雙風機生產過程原料配加比例與混合料性能、操作參數指標與燒結礦性能要求，進行對比研究，如表5，單風機比雙風機情況下，返礦配比增加，水分要求加大，并且料層降低，燒結礦堿度提高，其他條件一致。

表5 燒結生產過程主要操作指標參數

以實際生產為例，單風機1#主抽風機運行，2#主抽風機停轉，如表6，停機側2#主抽風機及2#煙道對應19 風箱前的風箱溫度基本在100 ℃以下，20 風箱后開始上升，最高達365 ℃左右，而風機運行一側溫度最高為410 ℃左右，并且正常情況下，風機轉速960 r/min，風門開度85%左右，料層可達到810 mm 左右，負壓水平在-15.8 kPa 左右，點火爐下風箱壓力控制在7.5～8.5 kPa，單風機生產風機滿負荷開度（1000 r/min，風門100%）情況下，料層厚度達720 mm 左右，負壓水平在-9.8 kPa 左右，點火爐下風箱壓力控制在4.5～5.2 kPa。

表6 單風機生產情況下1#、2#煙道對應兩側風箱溫度情況統計

在實際燒結過程中，由于對煙道風箱支管的改造，除實現雙風機生產過程燒結產能的釋放，確保脫硫設備的生產效率外，還實現了在環(huán)保限產減排模式下的單風機生產，且在單風機生產過程可有效利用脫硫設備的能力。

表7 列舉了單雙風機生產模式下各10 d 的生產情況平均值，可以發(fā)現，在實際生產過程，單風機生產模式，日燒結產量約為正常雙風機模式產量的71%，料層厚度在730 mm 左右，轉鼓指數由于垂直燒結速度的降低，有所升高，在固體燃耗配比不變情況下，燒結礦FeO 水平有所上升，在燒結過程穩(wěn)定情況下，返礦水平略有下降。

表7 改造后不同生產模式情況對比

結束語

為適應脫硫工藝以及實現單風機生產，將原有煙道進行改造：取消交叉風箱支管，對支管進行更換及取直，實現支管與煙道對應，保證脫硫設備運行效率；延長風箱煙道，使兩側煙道基本對稱，使單風機生產具備條件。單風機生產過程采用有別于雙風機生產的操作模式，主要特點是：料層薄、機速慢，穩(wěn)定增加負載，逐步提高單風機產量。通過生產實踐證明，即使在不增加設備的情況下，非對稱雙煙道燒結機通過改造及改進實現單風機生產也是可行的，且單風機期間實現了穩(wěn)產高產，保證了高爐爐況的穩(wěn)定順行。

經濟性分析：若燒結機不具備單風機生產條件，活性炭脫硫設備前還需增設煙氣混合裝置。通過改造，減少了設備投入及運營費用，預計節(jié)約200 萬元。且在改造完成后可使每側煙道單獨對應單獨的脫硫塔模塊，保證了脫硫設備的順利穩(wěn)定運行。同時在冬季環(huán)保限產30%～40%的情況，可實現單風機生產，利于降低燒結電耗，燒結主抽風機為6500 kW，采暖季限產時間120 d，限產概率按0.5，作 業(yè) 率 按0.97 計 算，節(jié) 約 電 耗6500×24×120×0.97×0.5=908 萬kW·h。