当前形势下烟气循环烧结工艺发展现状及展望

当前形势下烟气循环烧结工艺发展现状及展望

地力木拉提.奴斯别克

新疆八一钢铁股份有限公司

新疆维吾尔族自治区乌鲁木齐市

830022

摘要：目前，我国的工业化进程有了很大进展，在工业工程中，烟气循环技术发挥着重要的作用。烟气循环技术是基于部分热废气被再次引入烧结过程的原理而开发的一种新型烧结模式，可以显著提高烧结余热利用率，降低污染物排放。本文首先分析烟风管道设计原则，其次探讨烟气循环烧结技术应用，所得研究结果为循环流化床烟气脱硫塔工程改造提供了实际可行的理论参考。

关键词：烧结;烟气循环罩;漏风;CFD;导流板;角度

引言

烧结烟气作为钢铁工业主要的排放来源之一，占据整体排放总量的70%，具有SO2浓度、温度、烟气量变化范围宽，含湿量大，成分复杂，粉尘浓度高等特点，脱硫难度高。循环流化床烟气脱硫（circulating fluidized bed flue gas desulfurization，CFB-FGD）是一种高效的烧结烟气处理技术，其具有投资运行费用少、占地空间小、脱硫效率高、无废水石膏雨等诸多优势。

1烟风管道设计原则

在烧结烟气内循环系统烟风管道设计中，要明确烟风管道的布置位置，具体考虑管道系统布置的合理性、技术性及经济性，配合系统整体设计图与工艺方案，确保烟风管道布置的位置安全合理，在保证管道系统稳定、可靠运行的同时，为后续使用和运维检修提供便捷。此外，需考虑系统整体布局的美观性。因此，要严格遵循烟风管道设计原则。第一，合理敷设。在烟风管道布置设计中，为满足附件少、阻力小、通畅及顺直的设计要求，应架空敷设烟风管道，弯管弯曲半径以管径的1.0～1.5倍进行设计，大小头扩散角不大于15°，确保管道系统内气流流通顺畅。第二，合理预留。在加装设计烟风管道过程中，要合理预留相应孔洞，特别是要合理控制孔洞缝隙大小。管道在穿过墙壁与楼板时，要保证与墙体预留孔洞间隙在20～90mm。第三，合理控制。管径的控制是烟风管道设计的要点，尤其在管道沿车间墙、柱敷设的情况下，要将车间墙、柱与管道外壁净距控制在500mm以上，需大于管道径。第四，合理连接。烟风管道结构布置时，采用法兰将管道与设备相连接，并在管道弯管、垂直部位，设置合理、规范的灰管，为有效排出管道中积灰提供保障，确保管道系统运行通畅。

2烟气循环烧结技术应用

2.1烟气循环技术方案

烧结烟气内循环技术是抽取烧结机台车下分支管风箱的烟气，再通过内循环除尘器和内循环风机返到烧结机料面的烟气再循环过程。主要抽取尾部风箱含氧量相对温度高的热烟气和前部CO含量高的烟气，进行混合进入除尘器，除尘后通过内循环风机升压后，引回烧结机台车上的烟罩中，再通过烧结主引风机抽取，把送回的烧结热烟气再循环到主烟道里。从该技术方案可知，通过设置烧结烟气内循环，减少了烧结烟气总排放量，减轻脱硫脱硝系统负担；烟气中CO经再次循环后，重新利用，减少CO排放；循环烟气具有一定温度，烟气余热被引回到烟罩后，可提高烧结产量，降低煤耗，提高经济效益，实现节能减排。

2.2管道油漆与防腐

在管道防腐处理中，为增强烟风管道抗腐蚀性，延长管道使用寿命，需在管道表层进行不同程度的外部油漆处理，待管道所有部位完成喷涂后，采取科学除锈的方式，使烟风管道达到规定预处理等级；根据管道表层涂漆处理等级，采取与涂耐高温涂料相适应的除锈等级进行处理，其中管道穿墙处、弯管处及密集处，要涂刷介质名称及介质流向。

2.3污染物的排放规律

沿烧结矿带的SO2排放曲线差异较大，不同风箱中的SO2浓度有着较大的不同，烧结矿带前部的SO2浓度很低，后部的SO2浓度明显达到峰值，整个烧结生产过程SO2的行为是一个生成→吸收→再释放的过程。燃烧带产生的SO2向下释放到干燥预热带，SO2在向下经过过湿带时，由于在过湿带烧结原料中存在碱性物质和液态水，大部分SO2被吸收；烧结末期过湿带消失，SO2在该区域被吸收后生成的亚硫酸盐或硫酸盐通过干燥预热带和燃烧带时在高温作用下发生分解而再次释放SO2。随烧结的推进，该过程不断循环使得SO2被富集，在临近烧结终点被集中释放。

2.4三种优化结构方案均能在一定程度上均布流场，减少气体偏移和壁面磨损

在七管文丘里气体流量均匀性方面，优化结构方案二表现最佳；在七管文丘里颗粒流量均匀性方面，优化结构方案三表现最佳。可以考虑将二者的优势结合，即在安装导流板的同时，根据流量分布特性改变文丘里喉管管径。

2.5数值计算流场分布

烧结烟气内循环系统烟道流场复杂，且烟气进入烟罩内时流场分布特性影响烧结质量，分布不均也导致出现漏烟问题影响运行。采用FLU⁃ENT软件对烟气系统流场进行模拟计算，用gam⁃bit网格划分工具进行建模和划分网格。根据数值计算，优化流场，保证系统复杂烟道结构的流场稳定性，同时优化降低系统阻力，确保整体结构的可靠性。

2.6模拟结果与分析

烟气与氧气混合后的速度增大，混合后的循环烟气速度大约为10m/s，流入循环烟气罩后，由于流动惯性的影响，水平方向速度较大，垂直方向速度小，大部分进入左侧，较少一部分进入右侧，由于循环烟气在烟气罩内存在旋转回流运动，因此烟气进入烧结料面的含量降低。烟气罩内循环烟气在左侧漏风口处流速过大，而烧结料面的流速相对较小，右侧漏风口处流速更小，表明漏风量有大部分从左侧漏出，小部分右侧漏出。用导流板以不同角度将左侧漏风口堵住后，进入烧结料面的烟气流速增大，右侧亦如此。在未添加导流板时，烧结料面的压力整体不大，左侧下部压力较大，压力往右侧呈逐级递减的形式，由于进入烧结料面的风速增加，因此风量增大，烧结料面整体压力增大，料面风压更加均匀，右侧压力整体较小。随着导流板与烧结料面的角度不断增大，料面风速也在不断增加，当导流板临近烟气罩入风口上侧时，烧结料面风速达到最大。烧结料面风速越大时，漏风率越小。因此导流板与烧结料面的角度越小时，风速越大，漏风率越低。

2.7 烟气多向循环烧结工艺

对烧结烟气的治理，除了对烟气中各类污染物的减排以外，对占烧结过程热量总支出50％ 的烧结冷却热废气和烟气余热的充分有效利用也必须考虑。烟气多向循环烧结工艺是在烟气循环的基础上注入环冷热废气。通过抽取冷空气进行工作的常规烧结存在烧结料层上部温度较低、热量供给不足的问题，烟气多向循环烧结工艺在通过烟气循环进行补热的同时又利用环冷热废气作为烧结气体，利用烟气中CO的潜热和两种气体的显热来提升烧结矿上层的温度，烧结料层的上、下两部分的温差也减小，降低了烧结矿的冷却速率，液体得到充分的冷却，最终使烧结矿质量得到有效提升，质量稳定性也得到有效提高。

结语

通过深入研究烧结机的结构，并通过测试和数字分析的办法找到解决问题的方案，烧结烟气沿烟道方向的氧含量和废气温度波动范围大特点，尤其是CO的排放沿着烟道的排放是有规律可循的。烧结烟气内循环是提高烧结机能源利用效率最简洁的手段，将大烟道高温废气引回烧结料面进行烟气循环烧结也是最有效的余热回收方式。同时，随着环保标准的提升，通过烧结自身烟气内循环实现污染物总量减排和降碳，也是解决环保问题的有效手段之一。

参考文献

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［2］丁毅，史德明．钢铁企业余热资源高效利用［J］．钢铁，2011，46(10):88～93．

［3］侯环宇，马宁，田京雷，等．烧结烟气CO蜂窝催化净化研究［J］．河北冶金，2022(12):71～75．