一、研究背景

钢铁生产过程中的烟气排放主要集中在烧结工序，烧结厂烟气排放量占钢铁企业总排放量的一半以上，烧结烟气污染已成为制约我国钢铁行业持续协调发展的一个重要因素，为削减烧结机废气排放和控制污染，烧结烟气循环技术逐渐兴起。烧结烟气循环技术是将烧结过程排出的一部分载热气体返回烧结点火器以后的台车上再循环使用的一种节能减排方法,其目的是减少烧结生产的外排烟气量，降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿产量。

针对现有区域废气循环技术存在的工艺复杂、改造麻烦、能源利用率差、烟气循环率低等问题，北京中冶设备研究设计总院有限公司对国内外相关工艺取长补短进行升级改进，开发出拥有自主知识产权的烟气循环技术，解决了低氧烟气利用率低，改造困难大，工艺复杂，循环率低等问题。

二、解决问题的技术思路

烧结烟气工艺思路如图1所示。烧结烟气循环工艺是将取自烧结机头机尾部分风箱的热烟气，通过（重力+多管除尘器）循环风机后与烧结冷却机三段热风混合后，引回烧结台车上的循环密封罩中，再通过烧结主抽风机抽风，把送回

图1 烧结烟气循环工艺

的烧结废气再循环到大烟道里。其主要目的在于减少烧结烟气总排放量，减轻脱硫脱硝系统负担，提高产量，降低能耗，提高经济效益，实现节能减排。此外，对于烟气的有效收集利用、循环系统对生产的影响，以及循环烟气的增氧提温进行了研究。

三、主要技术进展及其创新性

主要解决烟气的氧气含量不足、温度较低、烧结料面的负压不易控制，容易造成烟气外泄等问题。

（一）主要技术进展

1、提高循环烟气的氧含量。通过增氧装置仿真模拟和综合调节控制使循环烟气的氧气含量达到18%以上，效果良好。

（1）采用增氧装置。为了满足循环烟气的氧含量，研发了一种无动力烧结烟气增氧装置。此装置在烧结烟气循环利用工艺中，实现烟气中均匀稳定混入空气；并实现根据烟气出口处压力，自动调整烟气中空气混入量，维持烧结密封烟罩压力稳定；无额外增加风机，不消耗电能；专利设备可根据不同烟气空气参数专门设计，设备阻力损失不超过50Pa。该装置结构简单，实用可靠、消耗少，节能减排。能满足循环烧结烟气增氧的生产要求。

（2）采用“烟罩兑空气”的工艺。烟罩上方设置多个兑冷风阀，当烟罩内氧含量较低时开启兑入空气，以增加氧含量。

（3）引入冷却机热风。烧结环冷机三段热风经重力除尘器后，由新建环冷循环风机加压，进入热风主管与循环烟气混合，经烟风主管送回烧结台车上部密封罩中，以增加烟罩内的含氧量。

2、通过“引入外部热风+取烟点切换”技术提高循环烟气温度。通过综合调节控制使循环烟气的温度提高，表层烧结矿质量得以改善，同时降低烧结固体燃耗，提高烧结产量。

（1）引入外部热风。烧结环冷机三段热风经重力除尘器后，由新建环冷循环风机加压，进入热风主管与循环烟气混合，经烟风主管送回烧结台车上部密封罩中，以提高循环烟气温度。

（2）取烟点切换调节温度。根据烧结大烟道末端烟气温度确定具体取风风箱，以保证烧结大烟道烟气温度满足后续脱硫脱硝工艺需求的同时，尽可能提高循环烟气温度。

3、合理调节烧结料面的负压控制。通过综合调节控制使烧结料面保持负压状态，不发生烟气外泄。

（1）合理设置循环烟罩结构及密封形式。循环烟罩采用弧形活动可拆卸烟罩，烟罩内部设置烟气导流缓冲装置，可使循环烟气流速、压力分布均匀，避免烟气局部压力过大，烟罩与台车之间采用迷宫密封，防止造成烟气外泄。此外，烟罩与大烟道之间设置安保管道，当烧结料面压力出现正压情况，管道上快切阀开启，以迅速调整烧结料面压力，防止烟气外泄。

（2）烟气压力控制。根据烧结机规模、类型、生产运行特点精准选择不同的烧结烟气循环工艺方案（自然混风内循环、强制混风内循环），根据仿真计算设计工艺管道、计算风量、风压，保证烧结料面的负压。系统运行时，通过变频器调整循环风机的出口压力、风量调整调压阀组的出口压力、风量，控制烧结料面维持正常的负压状态。

（3）提高料层透气性。通过在烧结机头设置料层透气装置，可根据料层厚度对冷烧结矿层表层“硬壳”进行机械穿透，提高料层透气性，有利于烧结料面的负压控制。

（二）该主要创新点如下：

1、研发的新型烧结烟气循环系统，提高了烟气循环量，温度和含氧量。系统自动化程度高，可精准调节系统参数，达到系统生产操作智能化。

2、研发的附带安保系统的弧形活动可拆卸烟罩，可防止烟气外泄。

3、研发的无动力烧结烟气增氧装置，可实现烟气均匀稳定混入空气。不消耗电能，智能化程度高，节能效果好。

4、研发的料层透气装置，可提高料层透气性。可根据烧结料面高度自动调节透气锥齿插入深度，无需额外动力。

四、应用情况与效果

目前已推广21台套烧结烟气循环改造工程。烧结烟气循环系统运行平稳，效果良好，通过该项改造技术有效控制烧结机煤炭等能耗指标，减少污染物的排放，降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿质量产量。提高循环烟罩内的氧含量和烟气温度，使表层烧结矿质量得以改善，降低烧结固体燃耗，增加烧结垂直燃烧速度，使烧结提产2~5%。降低烧结固体燃耗，吨烧结矿可节约煤3~5kg，循环烟气量达20~35%，减排效果显著。

图2   2x90m²烧结机烟气循环工程

图3  1x130m²烧结机烟气循环工程

信息来源：北京中冶设备研究设计总院有限公司