球团生产及其废气污染控制.pdf

球团生产及其废气污染控制 杜娟杨晓东伯鑫 北京京诚嘉宇环境科技有限公司，北京 100053 摘要 球团矿具有良好的冶金性能， 与高碱度烧结矿搭配入炉， 可改善高炉各项操作指标。近年来， 我国钢铁企业对球 团矿的需求日益增加， 球团建设和产能快速增长， 其中以链箅机 － 回转窑工艺为主， 随之带来对环境的污染问题， 尤其 是对空气污染。介绍球团生产发展状况和其废气污染控制措施。 关键词 球团;链箅机 － 回转窑;脱硫;废气污染控制 PELLETS PRODUCTION AND ITS WASTE GAS POLLUTION CONTROL Du JuanYang XiaodongBo Xin CERI Ecotechnology Co． ，Ltd， Beijing 100053， China AbstractPellets with good metallurgical properties can improve the operating indicators of a blast furnace when mixing with high-basicity sintered ore into the furnace years，China’ s steel enterprises needs of pellet are increasing with rapid growth of pellet construction and production capacity， of which the chain grate machine-rotary kiln technology is in the main，with the attendant problems of environmental pollution，especially air pollution． It is introduced the development of pellet production and its air pollution control measures． Keywordspellet;chain grate machine-rotary kiln;desulfurize;maste gas pollution control 0引言 球团矿具有良好的冶金性能 粒度均匀、 微气孔 多、 还原性好、 强度高， 有利于强化高炉冶炼。高炉生 产实践表明， 采用高碱度烧结矿与酸性球团矿搭配入 炉， 是改善高炉操作指标的行之有效措施， 一般认为 球团矿配比 20 ～ 30 比较合理。 由于天然富矿日趋减少， 大量贫矿被采用， 而铁 矿石经细磨、 选矿后的精矿粉， 品位易于提高， 另外， 我国目前钢铁生产所需铁矿粉， 大部分需要进口， 其 中巴西矿粉居多， 细精矿的比例较高， 过细精矿粉用 于烧结生产会影响透气性， 降低产量和质量， 细磨精 矿粉易于造球， 粒度越细， 成球率越高， 球团矿强度也 越高。 综上所述原因， 国内主要钢铁生产企业为提高炼 铁技术经济指标， 扩大了球团矿的需求， 球团项目日 益增多， 本文将介绍球团生产发展状况及其废气污染 控制措施。 1我国球团生产发展状况 目前球团焙烧工艺主要有竖炉焙烧工艺、 带式焙 烧机工艺、 链箅机 － 回转窑工艺。由于竖炉焙烧球团 工艺投资低、 操作简单， 国内球团最早采用此工艺， 目 前实际生产中占有一定比例， 但是竖炉球团受到工艺 限制、 焙烧不均匀、 产品质量差、 生产率低、 难以满足 大型高炉的生产要求， 国外已淘汰了竖炉球团工艺。 从技术装备政策和节能减排的要求出发， 我国将逐步 淘汰落后的小竖炉; 由于带式焙烧机受到一些条件 如原料、 燃料和设备制造材料 的制约， 国内新建的 球团项目基本上采用链箅机 － 回转窑生产工艺。 首钢矿业、 鞍钢弓矿、 武钢程潮铁矿、 柳钢、 昆钢、 鄂钢、 湛江腾龙等先后建成或正在建设一批 100 万 ～ 500 万 t 的大中型链箅机 － 回转窑球团矿生产线。国 内 200 万 t/a 及以上链箅机 － 回转窑球团矿生产线 情况见表 1［1］。 截至 2008 年底， 我国重点企业现有球团设备生 产能 力 达 13 739 万 t， 其 中 竖 炉 123 座， 生 产 能 力 5 609 万 t， 带式焙烧机 3 台， 生产能力 750 万 t， 链箅 机 － 回转窑 59 条， 生产能力7 380 万 t。目前链箅 机 － 回转窑球团工艺发展迅猛， 已成为我国球团生产 08 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 表 1200 万 t/a 及以上链箅机 － 回转窑球团矿生产线情况 公司 / 厂矿 生产规模 / 万 t a － 1 主机设备规格原料 首钢矿业200链箅机 4. 5 m 56 m 回转窑 5. 9 m 38 m 自产矿 鞍钢弓矿240 2链箅机 4. 5 m 50 m 回转窑 6. 1 m 40 m 自产矿 武钢鄂州500 2链箅机 5. 66 m 61 m 回转窑 6. 858 m 47. 72 m 进口矿 柳钢240链箅机 4. 5 m 60 m 回转窑 6. 1 m 45 m 进口矿 沙钢240链箅机 4. 5 m 60 m 回转窑 6. 1 m 45 m 进口矿 邯钢200链箅机 4. 5 m 57 m 回转窑 6. 1 m 45 m 进口矿 承德首承200链箅机 4. 5 m 60 m 回转窑 5. 9 m 40 m 自产矿 湛江龙腾500链箅机 5. 67 m 67 m 回转窑 6. 858 m 46 m 进口矿 的主力军 ［2］。 2产业政策要求 根据国家发改委发布的产业结构调整指导目 录 国发 2005 40 号 ， “120 万 t/a以上大型链箅机 回转窑和带式球团焙烧机等氧化球团生产属鼓励类 项目。 ” 近日， 工信部发布了部分工业行业淘汰落后 生产工艺装备和产品指导目录 2010 年本 ， 明确 “淘汰8 m2以下球团竖炉。 ” 3球团生产工艺流程及污染源 球团矿生产是将精矿粉、 熔剂 有时还有粘结剂 和燃料 的混合物， 在造球机中滚成直径 9 ～ 16 mm的 生球， 然后干燥、 焙烧， 固结成型， 成为具有良好冶金 性质的优良含铁原料， 供给钢铁冶炼需要。球团生产 主要工序包括原料准备、 配料、 混合、 造球、 干燥和焙 烧、 冷却、 成品等。 链箅机 － 回转窑球团生产工艺流程及废气污染 源见图 1。 图 1球团生产线生产工艺流程及废气污染源 4球团生产废气污染控制 球团生产过程产生的废气污染物主要为含 SO2、 NOX和尘的废气。 4. 1烟气控制 球团生产过程中产生的废气主要来自焙烧、 预热 过程产生的烟气， 主要污染物为 SO2、 NOX和烟尘， 根 据矿粉的成分不同， 还会产生氟化物， 如白云鄂博铁 矿石中含有较高的氟， 经选矿后铁精矿中的含氟仍较 高， 一般为 1. 7 ～ 2. 15 焙烧过程中转化为 HF。 目前球团焙烧过程产生的烟气基本采用干式静 18 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 电除尘器净化， 近年来新建的链箅机 － 回转窑生产线 均采用三电场或四电场静电除尘系统。这主要是由 球团矿生产特点决定的 1球团生产要求热工制度 压力、 流量、 温度 十分稳定， 以保证球团焙烧的温升、 减少漏风和提高 风机效率。反吹风布袋的工作过程， 不能适应球团生 产对热工系统气流稳定的要求， 布袋在过风滤尘和反 吹风去尘的过程中， 除尘器的阻损在不断的变化， 有 时波动值很大， 而电除尘不会产生这样的问题。 2链箅机 － 回转窑在生产过程中， 由于短时操 作失控， 热工制度失常是很难避免的， 一旦产生短时 高温 根据经验短时最高温度有可能会达到500 ℃ 以 上 ， 布袋除尘器耐高温冲击性能差， 就会在瞬间烧 坏， 采用耐500 ℃ 高温的布袋， 其价格十分昂贵。若 采用兑冷风的办法来解决， 由于高温热气流的平均风 速在25 m/s左右， 阀门的开启时间很难满足调节温度 的需要， 因而这种办法的可靠性极差。相比之下， 电 除尘器可承受短时的高温冲击， 虽然其耐温也有限， 但不会在瞬间被烧坏和导致停产。 3由于废气含尘和水， 随着废气成分和温度的 变化， “结露” 现象是很难完全避免的。这样布袋除 尘器会产生“糊袋” 现象， 严重影响除尘效率， 同时由 于除尘器阻损的加大， 造成工艺气流压力和风量的波 动， 使生产失去稳定性。这对链箅机 － 回转窑球团生 产来说将是灾难性的， 由于热工制度的失衡， 造成链 箅机上生球的爆裂和入窑球强度的降低而产生大量 的粉末， 这样必然会导致“结圈” 的产生， 严重的结圈 将会使生产无法进行下去。对于电除尘来说， 严重的 “结露” 也会造成腐蚀， 影响使用寿命， 但不至于造成 工艺生产的不稳定和导致生产无法进行下去， 造成严 重的经济损失。 4含铁粉尘对布袋的磨损和腐蚀严重。一旦布 袋某一处造成磨损和腐蚀破坏， 大量的气流会从这里 通过。不但导致除尘效率的迅速下降， 同时使整个风 流和热平衡系统失去平衡。为了保证生产的正常进 行， 必须马上更换破损的布袋， 这在生产中是很难做 到的。如不进行抢修， 势必使生产无法正常地进行下 去。对于电除尘而言， 即使造成磨损和腐蚀， 只会影 响其使用 寿 命， 而不 致于 使 生 产 失 常 或 无 法 进 行 下去。 5采用布袋除尘器与电除尘器相比， 运营费用 将大大增加。 因此， 国内外生产球团矿的先进工艺， 无论是链 箅机 － 回转窑， 还是带式焙烧机， 工艺烟气系统均采 用电除尘器， 尚无采用布袋除尘器的先例。武钢矿业 公司程潮球团厂在建厂初期曾采用布袋除尘器， 但由 于严重影响生产的正常进行， 后改为三电场静电除尘 器， 目前已正常生产， 除尘系统运行稳定， 平均排尘浓 度为71 mg/m3。国内目前运行的链箅机 － 回转窑球 团生产线电场除尘外排烟气浓度参数见表 2。 表 2链箅机 － 回转窑球团生产线电场除尘外排烟气浓度参数 企业名称设备规格 产量 / 万 t a － 1 除尘器类型 烟气量 / 万 m3h － 1 烟尘排放浓度 / mg m － 3 鄂州球团厂Ⅰ期 工程验收监测值 链箅机 5. 66 m 61 m 回转窑 6. 858 m 47. 72 m 500四电场静电除尘器116. 344 首钢矿业二期 工程监测值 链箅机 4. 5 m 56 m 回转窑 5. 9 m 38 m 200四电场静电除尘器58. 730 4. 2SO2控制 钢铁企业排放的 SO2除自备燃煤电厂外主要来 源于烧结、 球团工序 以烧结为主 ， 占钢铁企业 SO2 排放量 70 ～ 80 。近年来， 国家已明确提出对烧 结机机头烟气进行脱硫， 多家钢铁企业开展了烧结脱 硫。由于球团生产规模大多较小， SO2排放总量以及 单位产品的 SO2排放量都比烧结要低， 故球团工艺脱 硫还未普遍受到重视。尽管也有极少数的球团竖炉 实施了烟气脱硫， 但总的来说并未形成气候。随着球 团生产规模越来越大， 国家对环境保护的重视程度日 益加深， 其配套脱硫系统也将成为发展趋势。 目前拟建的一批链箅机 － 回转窑球团项目， 已将 脱硫系统纳入配套建设项目， 并有科研单位配合开展 了球团脱硫的研究。虽然国内还未有链箅机 － 回转 窑球团生产烟气脱硫的成功案例， 但是由于球团烟气 和烧结烟气类似， 可以借鉴烧结脱硫的工艺技术。 球团烟气和烧结烟气主要的相同点如下 1 球团和烧结烟气中污染物的来源与成分相 近， 均来源于矿石和燃料， 主要为烟尘、 SO2、 NOx等污 染物。 2 球团和烧结烟气采用的脱硫工艺布置方式均 为离线式配置方式， 在生产的过程中， 脱硫与主系统 28 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 互不干涉。 3 球 团 和 烧 结 主 抽 风 机 出 口 烟 气 压 力 基 本 相同。 球团烟气和烧结烟气主要的区别如下 1 链箅机 － 回转窑的烟气量稳定、 波动小， 易于 捕集; 烧结机的烟气量波动大， 不易于捕集。 2 一般球团矿烟气含硫很低; 烧结机的烟气含 硫量比较大。 3 链箅机 － 回转窑烟气温度比较稳定， 一般在 120 ℃ 左右; 烧结机烟气温度波动较大， 一般在 100 ～ 180 ℃ 之间。 综上所述， 球团排放的烟气与烧结烟气化学成 分、 物理性质类似， 并且由于其烟气量稳定、 波动小， 易于捕集; 温度波动小等特点， 更适于采用脱硫工艺。 随着国家对环境保护的重视， SO2总量控制日益 严格， 近年来新建的一些链箅机 － 回转窑球团项目首 先从源头削减 SO2， 采用含硫率较低的铁精粉， 并配 套建设了脱硫系统， 进一步降低 SO2排放量， 脱硫工 艺均采用现有烧结脱硫常用工艺。有些专家担心由 于其进口浓度普遍低于烧结烟气进口浓度， 无法确保 其脱硫效率， SO2排放量无法达到预期值， 本文收集 到现有一些钢铁企业烧结烟气脱硫实例， 见表 3。 从烧结烟气脱硫实际应用案例可见， SO2净化效 率达到 90 以上， 并且出口浓度均低于50 mg/m3 ， 说 明烧结脱硫常见工艺到达一定浓度时 如250 mg/m3 以下 可以继续脱除， 并可达到50 mg/m3以下， 因此 烧结常用脱硫工艺可以对低浓度 SO2进行脱硫， 并能 表 3现有一些钢铁企业烧结烟气脱硫实例 企业名称脱硫工艺 SO2入口浓度 / mg m － 3 SO2出口浓度 / mg m3 脱硫效 率 / 福建某钢 厂烧结 上海某钢 厂烧结 循环流化 床干法 9487. 7899. 2 1 964. 615. 099. 23 上海某钢 厂烧结 江西某钢 厂烧结 石灰石 － 石膏湿法 ～ 70020 ～ 50≥ 90 ～ 60025 ～ 34≥ 90 达到设计脱硫效率。 今后， 随着球团生产的逐步扩大， 钢铁企业也应 重视球团烟气脱硫， 进一步降低钢铁行业的 SO2排放 总量。建议在两控区和环境敏感、 地处大中城市的钢 铁企业开展球团脱硫。 参考文献 ［1］阎为群． 国 内 球 团 生 产 技 术 的 发 展［J］． 江 苏 冶 金， 2007， 35 3 21- 24． ［2］叶匡吾． 我国球团矿的发展及应用［N］． 世界金属导报， 2010 1984 10- 20． ［3］曹志林， 郭风英． 静电除尘净化球团竖炉烟气技术研究［J］． 环 境工程， 1999， 17 5 75- 79． 作者通信处杜娟100053北京市西城区白广路 4 号 北京京诚嘉 宇环境科技有限公司 电话 010 83587269 E- maildujuan ceri． com． cn 2010 － 12 － 20 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 112 页 ［4］宋学周． 废水 废气 固体废物专项治理与综合利用实物全书 第三卷 ［M］． 20001470- 1472． ［5］郭玉华， 张春霞， 樊波， 等． 钢铁企业含锌尘泥资源化利用途径 分析评价［J］． 环境工程，2010， 28 4 83- 87． ［6］田守信． 炼钢含铁尘泥再生利用的分析研究［J］． 宝钢技术， 2008 3 21- 24． ［7］朱桂林， 杨景玲， 孙树杉． 发展循环经济， 科学选择钢渣处理工 艺及综合利用途径实现钢铁渣 “零” 排放［J］． 冶金环境保护， 2006， 30 4 28- 33． ［8］钟国柱， 尚士荣． 钢铁冶金工厂含铁环境尘泥再利用生产技术 ［J］． 环境工程，2000， 18 5 41- 43． ［9］刘立华， 孟令和， 钱传亭． 粒化高炉矿渣粉粉磨工艺的研究与 应用［J］． 冶金环境保护， 2007 2 48- 51． ［ 10］楚海林． 钢厂矿渣微晶玻璃制造及效益分析［J］． 环境工程， 2004， 22 2 52- 54． ［ 11］周启胜， 邝冬林， 徐嘉． 冶金渣生产建筑材料的开发与应用 ［J］． 冶金环境保护， 2008， 32 4 59- 67． 作者通信处覃洁545006广西省柳州市柳州市环境保护局 E- mailqinjie2003 sina． com 2011 － 03 － 28 收稿 38 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期