鐵礦燒結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放規(guī)律研究1

1、鐵礦燒結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放規(guī)律研究1潘建，朱德慶 中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院鋼鐵系，長沙(410083) Email: 摘要：從燒結(jié)過程燃料用量、混合料水份、燒結(jié)礦堿度及混合料含硫量來研究燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的影響，結(jié)合現(xiàn)場燒結(jié)機(jī)煙氣中 SO2 排放曲線，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)過程 SO2 在燒結(jié)終點(diǎn)前存在一個(gè)排放濃度峰值區(qū)間的自持性規(guī)律，研究了 SO2 氣體在燒結(jié)料層中釋 放吸附解吸擴(kuò)散排放的機(jī)理，提出了處理煙氣中高濃度 SO2 部分及有選擇性地部分 廢氣循環(huán)的燒結(jié)煙氣 SO2 減量排放新工藝流程。 關(guān)鍵詞：鐵礦燒結(jié)；減量排放；煙氣脫硫；選

2、擇性處理；SO2 排放自持性中圖分類號(hào): TF125.2；TG146.41 前言排放含 SO2 的煙氣是形成酸雨的主要原因之一，而酸雨是環(huán)境工程目前面臨的眾多難題 之一，給人類健康及生存的環(huán)境帶來了極大的影響和危害1。鋼鐵工業(yè)是能耗大戶，也是污 染大戶，鋼鐵工業(yè)能耗約占社會(huì)總能耗的 10%之多，水耗占工業(yè)用水消耗的 10%之多。我 國鋼鐵工業(yè)至今仍是高污染工業(yè)，外排 SO2 廢氣約占全國的 7.5，排在第 3 位2,3。燒結(jié)生 產(chǎn)工藝作為鋼鐵工業(yè)中一個(gè)物流量巨大環(huán)節(jié)，不僅能耗占鋼鐵工業(yè)總能耗的 10%15%3， 而且也是一個(gè)高污染排放系數(shù)的環(huán)節(jié)，鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)排放的 SO2 約 40%60%來自

3、燒結(jié)廠4-7。因此，對(duì)于如此巨大的污染源，又不得不從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度上去尋找適宜的解決辦法， 減少 SO2 的總量排放和達(dá)到清潔生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)的多重目的。目前，對(duì)燒結(jié)煙氣 SO2 排放控制的方法有低硫原料配入法、高煙囪稀釋排放及煙氣脫硫 法7,8。三種方法中煙氣脫硫法是終極的和最有效的 SO2 減排技術(shù)。但燒結(jié)過程煙氣具有如下特點(diǎn)：燒結(jié)機(jī)頭煙氣流量大，一般為 15002500 Nm3/t 成品燒結(jié)礦9或 3500001600000m3/h10（寶鋼為 1314136m3/h），煙氣含塵高，煙氣溫度高（150左右），煙氣 SO2、NOx 濃度低（寶 鋼機(jī)頭煙氣中 SO2 濃度低于 0.05%，NO

4、x 低于 0.002%）5,6。從技術(shù)角度講，采用煙氣脫硫 技術(shù)(FGD)凈化燒結(jié)煙氣不成問題，但由于燒結(jié)煙氣流量大及煙氣中 SO2 濃度低這兩個(gè)主要 問題，導(dǎo)致凈化處理的經(jīng)濟(jì)性較差，成為燒結(jié)脫硫技術(shù)發(fā)展的主要障礙。在目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)條 件下，僅除了幾個(gè)小型燒結(jié)機(jī)上了脫硫設(shè)施或進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)外，其余燒結(jié)機(jī)均采用高煙囪 排放。因此，減少燒結(jié)煙氣脫硫時(shí)需處理的煙氣量和提高煙氣中 SO2 的濃度是促進(jìn)燒結(jié)脫硫 技術(shù)發(fā)展的兩大關(guān)鍵。而從燒結(jié)工藝本身來研究燒結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放規(guī)律是尋求問題 解決的突破點(diǎn)。2 原料性能及研究方法2.1 原料性能研究所用原料化學(xué)成分見表 1，含鐵原料為 A、B、C、D

5、 粉礦和 E、F 鐵精粉，除 C 礦 鐵品位較低，為 57.61，SiO2 含量為 5.06外，其它都是典型的高鐵低硅原料，TFe 在 62以上，SiO2 含量小于 4.0。含鐵原料中 A、B、C、D 粉礦和 E 鐵精粉的 S 含量均在 0.05%以下，屬于低硫原料；而 F 鐵精粉中 S 含量為 0.85%，主要為硫化物形式存在，屬于高硫原1 本課題得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（50274072）和教育部博士點(diǎn)新教師基金（200805331038）資助料，所以礦石中硫的釋放是燒結(jié)煙氣中 SO2 的重要來源。所用熔劑包括蛇紋石、白云石、石灰石和生石灰，其中石灰石和生石灰含硫量高于 0.05%。燒結(jié)用

6、固體燃料為焦粉，焦粉含硫 量為 0.32%，因此燒結(jié)過程中焦粉中硫含量的釋放是煙氣中 SO2 的主要來源之一。2.2 研究方法根據(jù)試驗(yàn)要求，按燒結(jié)礦 TFe58.8、SiO24.4、MgO1.5%、堿度 1.82.2、混合料 S含量 0.05%0.20%的目標(biāo)成分進(jìn)行配料，混合料水份控制在 7.010.0%，人工配料混勻表1 原料化學(xué)成分分析/%Table1 Chemical analysis of raw material/%礦種Fe(total)FeOSiO2CaOMgOSPLOIA62.3/3.590.020.100.0330.0545.03B63.560.413.050.140.081

7、0.0240.0733.20C57.610.245.060.0920.120.0100.04310.18D65.870.243.760.0850.0310.0060.0260.63E68.020.581.380.0340.0850.0040.0240.64F65.3030.233.350.0561.82蛇紋石6.252.4737.075.4433.430.0400.02513.09白云石0.96/2.0534.6516.290.0210.01845.18石灰石0.34/1.0054.080.660.0900.00342.76生石灰0.28/2.3173.691.530.

8、0730.00721.49焦粉3.02/6.980.590.160.320.03883.13后，再用圓筒混合機(jī)制粒 3min，然后布在小型燒結(jié)杯（100mm，H500mm）上進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)制度為：點(diǎn)火溫度 115050，時(shí)間 1.5min，負(fù)壓 5kP；燒結(jié)負(fù)壓 10kP，冷卻負(fù) 壓 5kP，冷卻 5min。用 KM9106 綜合煙氣分析儀對(duì)燒結(jié)點(diǎn)火及燒結(jié)全過程 SO2 氣體排放情 況及其它煙氣成分的排放進(jìn)行在線測定。采用剖析燒結(jié)的方法11，在不同條件進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，當(dāng)點(diǎn)火燒結(jié) 5min 后停止抽風(fēng)，通 氮?dú)獗Ｗo(hù)燒結(jié)料層各帶，然后對(duì)燒結(jié)混合料、燒結(jié)過程樣及燒結(jié)礦取樣化驗(yàn) S 含量，根據(jù)公 式（1）

9、計(jì)算燒結(jié)過程脫硫率及燒結(jié)料層各帶脫硫率，燒結(jié)各料層中殘留的 S 越少，脫硫率 越高，脫硫反應(yīng)進(jìn)行越好，反之則脫硫反應(yīng)進(jìn)行不充分。(SO 2燒結(jié)原始混合料含S量 - 燒結(jié)過程或燒結(jié)后取樣含S量) = 100%燒結(jié)原始混合料含S量公式（1）其中 (SO2) 脫硫率，%。3 結(jié)果分析與討論3.1 燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的影響燒結(jié)過程脫硫基本上是一個(gè)氧化反應(yīng)，是硫化物的氧化和分解及 SO2 進(jìn)行脫附擴(kuò)散的過 程12，因此，燒結(jié)過程煙氣中 SO2 排放主要受到燃料用量、混合料水份、燒結(jié)礦堿度及混 合料含硫量的影響。 焦粉配比的影響焦粉配比對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放及燒結(jié)過程脫硫率的影響分

10、別見圖 1 和表 2。由圖 1 可 見，不同焦粉配比情況下，燒結(jié)煙氣中 SO2 的排放均呈現(xiàn)兩個(gè)峰值特征，第一個(gè) SO2 濃度峰 值出現(xiàn)在點(diǎn)火階段，第二個(gè) SO2 濃度峰值出現(xiàn)在燒結(jié)終點(diǎn)之前,第一個(gè) SO2 峰值由點(diǎn)火煤氣中含 S 氧化形成，第二個(gè) SO2 峰值則由燒結(jié)混合料中帶入的硫釋放形成；同時(shí)還可見，隨著焦粉配比由 4.0%提高到 6.0%，第二個(gè) SO2 濃度峰值的最高水平反而降低，由 1900mg/Nm3左右降低到 741 mg/Nm3 左右。綜合圖 1 和表 2 可知，隨著焦粉配比的增加，燒結(jié)煙氣中排放的 SO2 總量減少，燒結(jié)過 程脫硫率下降，由 96.23%下降到 86.27%

11、，約下降了 10 個(gè)百分點(diǎn)，而燒結(jié)礦中殘硫量由 0.004% 增加到 0.016%。在一定的燒結(jié)風(fēng)量條件下，焦粉配比直接影響到燒結(jié)料層中的最高溫度水 平和燒結(jié)氣氛。隨著焦粉用量增加，通過燒結(jié)料層空氣中的氧主要為焦粉燃燒所消耗，另外 料層溫度高，還原氣氛增強(qiáng)，液相增多，均不利于硫化物的氧化和脫除。但燃料用量增加所 產(chǎn)生的高溫和還原性氣氛，又有利于硫酸鹽的熱分解13。因此，燃料的用量對(duì)硫化物和硫 酸鹽中硫的脫除是有矛盾的，如果同一燒結(jié)料中既有硫化物又有硫酸鹽存在時(shí)，就應(yīng)該考慮 含硫礦物以哪種為主，合理調(diào)節(jié)燃料用量，在保證燒結(jié)所需燃料用量前提下，保證有較高的 燒結(jié)脫硫率。200018001600燒結(jié)

12、煙氣中SO 濃度(mg/m3)14001200210008006004002000焦粉配比4.0% 焦粉配比4.5% 焦粉配比5.0% 焦粉配比5.5% 焦粉配比6.0% 焦粉配比4.5%燒 結(jié)廢氣溫度曲線燒結(jié)終點(diǎn)325300275燒結(jié)廢氣溫度(oC)25022520017515012510075502500 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24燒結(jié)時(shí)間(min)圖 1 焦粉配比對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的影響(燒結(jié)混合料硫含量 0.10%,水分 8.5%,燒結(jié)礦堿度 1.8,燒結(jié)煙氣流量 35m3/h)Fig1 the effect of coke ratio on

13、 the emission of SO2 in sintering flue gas(Sulphur content , moisture and basicity of sintering blends is 0.10%, 8.5% and 1.8 respectively ,sintering flue gas is 35 m3/h)表2 焦粉配比對(duì)燒結(jié)脫硫率的影響Table2 the effect of coke ration on the rate of desulfurization during sintering焦粉配比(%)4.04.55.05.56.0燒結(jié)過程脫硫率(%)95

14、.5496.2388.6889.9486.27燒結(jié)礦中殘 S(%)0.0050.0040.0130.0120.016 混合料水分的影響燒結(jié)混合料水分對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的影響見圖 2，燒結(jié)混合料水分對(duì)燒結(jié)各料層脫 硫率的影響見圖 3。由圖 2 可見，燒結(jié)混合料水分 7.0%時(shí)，整個(gè)燒結(jié)過程煙氣中 SO2 濃度基本在 200400mg/Nm3，第二個(gè)濃度峰值點(diǎn)煙氣中 SO2 濃度也只有 700 mg/Nm3；燒結(jié)混合料水分 8.5%和 10.0%時(shí)，第二個(gè)濃度峰值點(diǎn)煙氣中 SO2 濃度高達(dá) 1600 mg/Nm3 左右，而兩個(gè) SO2 濃度峰值之間的煙氣中 SO2 濃度均低于 200mg/

15、Nm3。因此，隨著燒結(jié)混合料水分的提高，第二個(gè)SO2 濃度峰值特征更明顯，而介于兩個(gè) SO2 濃度峰值之間燒結(jié)時(shí)間段的 SO2 濃度值更低。 由圖 3 可見，隨燒結(jié)料層高度變化，各料層的脫硫率有明顯的差異，在距燒結(jié)料面 200400mm 高度的燒結(jié)料層脫硫率為負(fù)值，即該料層中燒結(jié)混合料含 S 量比原始燒結(jié)混合料含 S 還要高。而且隨著燒結(jié)混合料水分的提高，在該料層高度的燒結(jié)料層中含 S 也隨之提高， 甚至高于原始燒結(jié)混合料含 S 量的 2 倍，因此該料層處的脫硫率為-120%左右。1800 混合料水分7.0% 混合料水分8.5%燒結(jié)終點(diǎn)3001600燒結(jié)煙氣中SO 濃度(mg/m3)1400混

16、合料水分10.0% 混合料水分8.5%時(shí)廢氣溫度曲線燒結(jié)廢氣溫度(oC)250120020021000800150600100400502000 00246810 12 14 16 18 20 22 24 26燒結(jié)時(shí)間(min)圖 2 混合料水分對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 濃度的影響(燒結(jié)混合料硫含量 0.10%,燒結(jié)礦堿度 1.8,焦粉配比 4.5%,燒結(jié)煙氣流量 35m3/h)Fig2 the effect of sintering moisture on the emission of SO2 in sintering flue gas(Sulphur content , basicity a

17、nd coke ratio of sintering blends is 0.10%, 1.8 and 4.5% respectively ,sintering flue gas is 35 m3/h)120100燒結(jié)料層脫硫率(%)802506040201500100500-20-40200-60-80-100-120-140500450400350300混合料水分7.0% 混合料水分8.5% 混合料水分10.0%距燒結(jié)杯料面料層高度(mm)圖 3 混合料水分對(duì)燒結(jié)杯料層各層中脫硫率的影響（燒結(jié)混合料 S 含量 0.10%，堿度 1.8，焦粉配比 4.5%，燒結(jié)煙氣流量 35Nm3/h，點(diǎn)火

18、 5min 后停止燒結(jié)）Fig3 the effect of sintering moisture on the rate of desulfurization for sinter bed(Sulphur content , basicity and coke ratio of sintering blends is 0.10%, 1.8 and 4.5% respectively,sintering flue gas is 35 m3/h, intermiting sintering after 5 min from the end of ignition )隨著燒結(jié)混合料水分的提高，第二

19、個(gè) SO2 濃度峰值特征更明顯，燒結(jié)料層中脫硫率存在負(fù)值的這種現(xiàn)象，是因?yàn)榈V粉和燃料在燃燒帶和燒結(jié)帶形成的 SO2 氣體，有一部分溶于水蒸 氣和水分中，在隨煙氣或隨水分遷移通過燒結(jié)料層的干燥帶和過濕帶時(shí)，SO2 被吸附在礦石 的表面或與 Ca(OH)2 形成亞硫酸鈣吸附在料層中。隨著燒結(jié)不斷進(jìn)行，干燥帶和過濕帶的向 下遷移，SO2 被吸附的過程循環(huán)累積，當(dāng)過濕帶和干燥帶消失時(shí)，被吸附的 SO2 又以氣體形 式全部排出，出現(xiàn)一個(gè) SO2 濃度峰值。而且隨著燒結(jié)混合料水分提高，SO2 溶于水蒸氣和水 分且被干燥帶和過濕帶吸附的幾率越大，因而在燒結(jié)過程表現(xiàn)出更明顯的峰值特征和負(fù)的料 層脫硫率。 堿度

20、的影響堿度對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放及燒結(jié)過程脫硫率的影響分別見圖 4 和表 3。由圖 4 可見， 隨著燒結(jié)礦堿度提高，第二個(gè) SO2 濃度峰值特征更明顯，而介于兩個(gè) SO2 濃度峰值之間燒結(jié) 時(shí)間段的 SO2 濃度值更低，與燒結(jié)混合料水分對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的影響有相似規(guī)律，但 出現(xiàn)第二個(gè) SO2 濃度峰值的時(shí)間滯后。這是因?yàn)閴A度提高，料層中消石灰或生石灰對(duì)廢氣中 SO2 和 SO3 吸收能力強(qiáng)，形成亞硫酸鈣或硫酸鈣的幾率增大，而形成的這些物質(zhì)相對(duì)吸附在 礦石表面的 SO2 水液更難脫附，因此，第二個(gè) SO2 濃度峰值滯后且高濃度時(shí)間段有所減小。220020001800燒結(jié)煙氣SO 濃

21、度(mg/m3)16001400120021000堿度1.8 堿度2.0 堿度2.2 堿度1.8時(shí)燒結(jié) 廢氣溫度曲線燒結(jié)終點(diǎn)300250200150800600400200燒結(jié)廢氣溫度(oC)100500 00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26燒結(jié)時(shí)間(min)圖 4 堿度對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 濃度的影響（燒結(jié)混合料硫含量 0.10%，水分 8.5%，焦粉配比 4.5%，燒結(jié)煙氣流量 35m3/h）Fig4 the effect of coke ratio on the emission of SO2 in sintering flue gas(Sulphu

22、r content , moisture and coke ratio of sintering blends is 0.10%, 8.5% and 4.5% respectively ,sintering flue gas is 35 m3/h)表3 燒結(jié)礦堿度對(duì)燒結(jié)脫硫率的影響Table3 the effect of sinter basicity on the rate of desulfurization during sintering條件固定石灰石配比，生石灰調(diào)堿度固定生石灰配比，石灰石調(diào)堿度燒結(jié)礦堿度1.82.02.2脫硫率(%)96.2390.2583.449

23、7.4594.3890.26燒結(jié)礦殘 S(%)0.0040.0090.0170.0030.0050.010由表 3 可見，隨著燒結(jié)礦堿度由 1.8 提高到 2.2，燒結(jié)脫硫率降低了 710 個(gè)百分點(diǎn)；使用生石灰和石灰石分別調(diào)整燒結(jié)礦堿度對(duì)燒結(jié)脫硫率有明顯差異，石灰石由于在預(yù)熱帶分解釋放出 CO2，防礙對(duì)煙氣中 SO2 的吸收，對(duì)燒結(jié)脫硫有利14，因此，在不同燒結(jié)礦堿度 條件下其脫硫率要比使用生石灰調(diào)堿度時(shí)高。燒結(jié)礦的堿度及使用的熔劑性質(zhì)都對(duì)燒結(jié)煙氣 中 SO2 排放及燒結(jié)過程脫硫率存在影響，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的燒結(jié)礦堿度和熔劑種 類。 混合料含硫量的影響混合料含 S 量對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO

24、2 排放影響見圖 5。由圖 5 可見，隨著含 S 量增加，第二 個(gè) SO2 濃度峰值隨之提高，混合料含 S 量為 0.05%時(shí)，第二個(gè) SO2 濃度峰值點(diǎn)為 600mg/Nm3， 混合料含 S 量為 0.20%時(shí)，第二個(gè) SO2 濃度峰值點(diǎn)則為 2400mg/Nm3 左右。在相同煙氣量的 情況下，隨著混合料含 S 量成倍增加，燒結(jié)煙氣中 SO2 峰值濃度也呈倍數(shù)提高，因此，在 條件允許的情況下，要減少燒結(jié)煙氣中的 SO2 排放的最直接和最有效的辦法是采用低硫原 料，從源頭減少帶入的含 S 量。2600混合料含硫量0.05%燒結(jié)終點(diǎn)3002400 混合料含硫量0.10%2200燒結(jié)煙氣中SO 濃

25、度(mg/m3)20001800160014002120010008006004002000混合料含硫量0.15%混合料含硫量0.20%含硫量0.10%時(shí)燒結(jié)廢氣溫度曲線250200150燒結(jié)廢氣溫度(oC)1005000 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26燒結(jié)時(shí)間(min)圖 5 混合料含硫量對(duì)燒結(jié)煙氣中 SO2 濃度的影響（燒結(jié)混合料水分 8.5%，堿度 1.8，焦粉配比 4.5%，燒結(jié)煙氣流量 35m3/h）Fig4 the effect of sulphur content on the emission of SO2 in sintering flu

26、e gas (Moisture,basicity and coke ratio of sintering blends is 8.5% ,1.8 and 4.5% respectively ,sintering flue gas is 35 m3/h)3.2 燒結(jié)煙氣中 SO2 排放規(guī)律及機(jī)理分析圖 6 所示為現(xiàn)場生產(chǎn)過程沿?zé)Y(jié)機(jī)長度方向風(fēng)箱中燒結(jié)煙氣SO2 排放濃度及煙氣溫度曲 線。由圖 6 可見，沿?zé)Y(jié)機(jī)長度長度方向，點(diǎn)火階段的 SO2 濃度峰值區(qū)間消失，只存在燒結(jié) 過程的 SO2 濃度峰值區(qū)間，該濃度峰值區(qū)間約占燒結(jié)機(jī)有效抽風(fēng)長度的 30%左右。另外， 在廢氣溫度開始迅速上升之前，即過濕

27、帶完全消失之前，燒結(jié)煙氣中 SO2 排放濃度較低而且 比較穩(wěn)定；當(dāng)廢氣溫度迅速上升時(shí)，即干燥帶已經(jīng)接近燒結(jié)料底層時(shí)，由于混合料料層對(duì)燒結(jié)過程生成的 SO2 吸附作用削弱，這時(shí)燒結(jié)煙氣中 SO2 排放濃度迅速升高；當(dāng)燃燒帶接近燒結(jié)料底層和達(dá)到燒結(jié)終點(diǎn)之前，混合料吸附 SO2 后形成的硫酸鈣及混合料中其它形式存在的 含硫物質(zhì)集中釋放出 SO2，形成燒結(jié)過程第二個(gè) SO2 排放濃度峰值，即燒結(jié)過程的 SO2 排放 與燒結(jié)廢氣溫度（燒結(jié)料層水分變化）有相似的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但出現(xiàn)第二個(gè) SO2 排放濃度峰值 的時(shí)間比出現(xiàn)燒結(jié)廢氣溫度最高點(diǎn)提前，即煙氣中 SO2 濃度峰值點(diǎn)先于燒結(jié)終點(diǎn)出現(xiàn)。將現(xiàn)場燒結(jié)煙氣中

28、SO2 排放曲線與燒結(jié)杯試驗(yàn)中不同工藝參數(shù)條件下煙氣中 SO2 排放 相比較，發(fā)現(xiàn)鐵礦燒結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放具有明顯的特征：即隨著燒結(jié)的進(jìn)行，燒結(jié)煙 氣中 SO2 在靠近燒結(jié)終點(diǎn)附近存在一個(gè)排放濃度峰值區(qū)間，而其他區(qū)間煙氣 SO2 濃度很低，SO2 排放行為不受燒結(jié)工藝參數(shù)及原料含硫變化的影響，稱之為自持性。30002500SO 濃度曲線2廢氣溫度曲線燒結(jié)終點(diǎn)350300燒結(jié)煙氣SO 濃度(mg/Nm3）2000燒結(jié)廢氣溫度(oC)2502150020010001505001000 500 10 20 30 40 50燒結(jié)機(jī)有效抽風(fēng)長度(m)圖 6 沿?zé)Y(jié)機(jī)長度方向燒結(jié)煙氣中 SO2

29、排放濃度及煙氣溫度曲線Fig6 emission profile of SO2 in the waste gas and the temperature curve along the sinter strand燒結(jié)過程由固體燃料燃燒產(chǎn)生的 CO2 和 CO 濃度始終維持在一定濃度水平波動(dòng)，并不存 在明顯的濃度峰值區(qū)間和濃度很低區(qū)間15。因此與燒結(jié)過程 CO2 和 CO 排放特征相比，SO2 濃度具有一個(gè)明顯的峰值區(qū)間和濃度很低的區(qū)間，存在明顯的差異。因此可認(rèn)為燒結(jié)料層對(duì) 燒結(jié)過程形成的 SO2 具有吸附作用并導(dǎo)致 SO2 在燒結(jié)料層中產(chǎn)生遷移富集，而 CO、CO2 則 不會(huì)產(chǎn)生富集，在燒結(jié)過

30、程煙氣中 COx 的濃度分布較為均勻。由此表明，燒結(jié)煙氣中 SO2 排放的自持性特征是由于燒結(jié)料層對(duì)煙氣中 SO2 具有選擇性吸收作用所導(dǎo)致。而燒結(jié)過程 SO2 的遷移及富集排放遵從如圖 7 所示的途徑進(jìn)行。圖 7 燒結(jié)過程 SO2 的熱解生成吸收熱解解吸的遷移及富集排放模型Fig7 enrichment emission model of pyrogenation formation-adsorption-desorption reactions of SO2 in sintering bed由圖 7 可見，燒結(jié)過程 SO2 氣體的形成和排放與燒結(jié)過程五帶及燒結(jié)料層中水分遷移規(guī) 律有著密切關(guān)

31、系，在燒結(jié)料層各帶發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化，與此同時(shí)，按照生成吸收 熱解解吸的遷移及富集排放模型循環(huán)進(jìn)行，直至接近燒結(jié)終點(diǎn)前 SO2 以濃度峰值形式從燒 結(jié)料層中擴(kuò)散排放。3.3 燒結(jié)煙氣 SO2 減排方案高爐對(duì)燒結(jié)礦的硫含量指標(biāo)要求決定了燒結(jié)過程是一個(gè)脫硫過程，在燒結(jié)料層中不能通 過采取固硫的方法達(dá)到減少 SO2 排放的目的，而根據(jù)燒結(jié)煙氣 SO2 排放規(guī)律和 SO2 在料層 中遷移富集排放模型，選擇合適的燒結(jié)煙氣脫硫工藝才是有效的 SO2 減量排放途徑。根據(jù)燒 結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放規(guī)律，結(jié)合已有燒結(jié)煙氣脫硫工藝和設(shè)計(jì)，制定出燒結(jié)煙氣 SOx、 NOx、COx 減量排放的綜合方案，如

32、圖 8 所示。圖 8 燒結(jié)煙氣減量排放綜合方案點(diǎn)火煙氣(SO2、CO 濃度高)；低 SO2 濃度煙氣； 高 SO2 濃度煙氣(SO2、NO 濃度高)； 濃度較高 的高溫?zé)煔?SO2、NO、O2 濃度較高，煙氣溫度 250以上)Fig8 the integrated scheme of abatement emission of sintering flue gasignition flue gas(high in SO2、CO)；gas low in SO2,； gas rich in SO2(high in SO2、NO)； gas upper inSO2, corresponding to

33、 the hot section around the flame front, (upper in SO2、NO、O2，temperature of flue gas is over 250)燒結(jié)煙氣 SOx、NOx、COx 減量排放的綜合方案充分考慮了燒結(jié)自身特點(diǎn)以及燒結(jié)煙氣 中 SOx、NOx、COx 的排放行為，風(fēng)箱部分的（點(diǎn)火段）煙氣含 SO2 濃度高，將這部分煙 氣返回到燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱段（出現(xiàn) SO2 濃度峰值部位），兩段煙氣一起進(jìn)入煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)； 點(diǎn)火后到過濕帶消失及開始出現(xiàn) SO2 濃度峰值前，即風(fēng)箱段燒結(jié)煙氣中 SO2 濃度低，可經(jīng) 除塵后直接從煙囪排放；風(fēng)箱段（燒結(jié)終點(diǎn)附近

34、）的煙氣不僅含有較高濃度的 SO2、NOx， 而且煙氣溫度高，O2 含量接近空氣中 O2 含量水平，因此和燒結(jié)礦冷卻熱廢氣返回?zé)Y(jié)系統(tǒng) 風(fēng)箱段進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)，一方面充分利用煙氣的物理顯熱提高燃料利用率，減少燒結(jié)固體燃 耗，另一方面利用燒結(jié)料層中原始混合料帶、過濕帶對(duì) SO2 的強(qiáng)烈吸附作用，同時(shí)還可以利 用燒結(jié)料層中鐵酸鈣對(duì) NOx 的自催化還原作用，同步降低直排煙氣中 SOx、NOx 和 COx 的 濃度。與傳統(tǒng)煙氣脫硫工藝流程相比，綜合方案預(yù)計(jì)可使燒結(jié)煙氣脫硫時(shí)處理的煙氣量減少40%左右，燒結(jié)煙氣脫硫裝置設(shè)備投資和運(yùn)行成本分別可減少 40%左右，脫硫裝置處理的煙 氣中 SO2 濃度提高 50

35、%左右，脫硫效果可提高 4%，同時(shí)可減少 NOx、COx 的排放量，而由 熱風(fēng)返煙燒結(jié)節(jié)約的固體燃耗更可帶來直接經(jīng)濟(jì)效益。4 結(jié)論（1) 燒結(jié)煙氣流量大及煙氣中 SO2 濃度低這兩個(gè)問題，成為燒結(jié)脫硫技術(shù)發(fā)展的主要 障礙。減少燒結(jié)煙氣脫硫時(shí)需處理的煙氣量和提高煙氣中 SO2 的濃度是促進(jìn)燒結(jié)脫硫技術(shù)發(fā) 展的兩大關(guān)鍵，而從燒結(jié)工藝本身來研究燒結(jié)過程煙氣中 SO2 的排放規(guī)律是尋求問題解決的 突破點(diǎn)。（2）燒結(jié)煙氣中 SO2 的排放具有自持性，即在接近燒結(jié)終點(diǎn)前，燒結(jié)煙氣中 SO2 濃度 都具有明顯的峰值特征，煙氣中 SO2 濃度隨燒結(jié)時(shí)間變化的曲線形狀不受原料性質(zhì)、燒結(jié)工藝參數(shù)變化的影響。其機(jī)理

36、主要受硫在燒結(jié)料層的遷移規(guī)律所控制，即硫化物、硫酸鹽熱分解生成 SO2燒結(jié)料層吸收 SO2SO2 解吸過程不斷循環(huán)，直至燒結(jié)過程接近燒結(jié)終點(diǎn)。（3）根據(jù)燒結(jié)煙氣中 SO2 的排放規(guī)律和排放機(jī)理，提出了處理煙氣中高濃度 SO2 部分 及有選擇性的部分廢氣循環(huán)的燒結(jié)煙氣 SO2 減量排放新工藝流程，可達(dá)到減少燒結(jié)煙氣脫硫 時(shí)所需處理的煙氣量和提高處理煙氣中 SO2 濃度的目的。參考文獻(xiàn)1馮玲,楊景玲,蔡樹中. 煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀J.環(huán)境工程,1997,15(2):19-24.FENG Ling, YANG Jingling, CAI Shuzhong.the Development of

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