烧结过程污染物减排：烟气循环技术解析

　　随着十二五期间火电厂脱硝技术的广泛应用，钢铁行业氮氧化物排放所占的比重将会增加，国家对烧结烟气氮氧化物减排力度将更加重视。而目前钢铁企业普遍未采取脱硝措施，NOx具有较大减排潜力。

　　据了解，烧结过程烟气量大，污染物种类多，含量波动大，烟气温度低。目前烧结机头烟气污染物的治理措施主要分为三个方向：源头减排、过程控制和末端治理。今天我们就带大家一起来了解过程控制的污染物减排技术——烟气循环技术。

　　过程控制是在烧结生产过程中进行污染物减排，主要方法是采用烟气循环技术，利用烧结过程的特点，将部分废气中的有害成分再进入烧结层中被热分解或转化，二恶英和NOx会部分消除，抑制NOx的生成；粉尘和SO2会被烧结层捕获，减少粉尘、SO2的排放量；烟气中的CO作为燃料使用，可降低固体燃耗。

　　因此烟气循环技术在去除循环烟气中的多种污染物，显著减少烟气和污染物的排放总量的同时，能够回收循环烟气中的余热，节省能量消耗。目前烟气循环技术主要包括能量优化烧结技术（EOS）、环境型优化烧结（EPOSINT）、低排放能量优化烧结工艺（LEEP）、区域性废气循环技术，但由于设备改造复杂，国内成功实施的案例较少。

　　能量优化烧结技术（EOS）。EOS技术是外循环工艺，于1995年在荷兰克鲁斯艾莫伊登的3台烧结机上实现工业化应用，2002年在当时的安赛乐法国敦刻尔克厂得到应用。德国的蒂森克虏伯、日本的新日铁和荷兰的霍戈文钢铁厂等3个烧结厂都有使用EOS技术降低烧结过程烟气排放的报道。EOS工艺将主抽风机排出的大约50%的烟气引回到烧结机上的热风罩内，剩余约50%的烟气外排。热风罩将烧结机全长都罩起来，在烧结过程中为调整循环烟气的氧含量，鼓入少量新鲜空气与循环废气混合。这样，钢厂仅须对外排的约50%的烧结烟气进行处理，灰尘、NOx可减少约45%，二英减少约70%，使其达到环保的要求。

　　EOS采用烧结机主排烟气部分循环方式，循环烟气经过燃烧层可使二英高温裂解，二英的减排可达到70%。高温烟气循环可利用烟气显热，降低燃料消耗，节能量达到20%（降低焦粉消耗12千克/吨）。其缺点是未考虑烧结烟气排放的特点，对烟气中不同成分的处理效果不是最佳。该工艺适用于须要满足节能量和二英减排量要求的烧结机。

　　环境型优化烧结技术（Eposint）。由西门子奥钢联和位于奥地利林茨的奥钢联钢铁公司联合开发的内循环工艺Eposint减少了SOx和NOx的绝对排放量，而且大幅度降低了废气中的二英和汞的浓度，还减少了焦粉的单耗量，提高了烧结机产量。2005年5月，该技术在西门子奥钢联林茨钢铁公司烧结厂5号烧结机上使用。其使用效果如下：一是循环废气来自温度最高、污染物（有害气体、粉尘、重金属、碱金属、氯化物等）浓度最高点的风箱位置，同时还包括部分冷却机热废气；二是循环废气占废气总量的35%，氧气浓度为13.5%，机罩占烧结机的75%；三是具有最高SO2浓度的烟气循环进入烧结料层，过剩的硫被固定到烧结矿中。

　　Eposint又称选择性废气循环工艺，采用烧结机机尾部分烟气循环和冷却机废气利用的方式，能够在不增加环境排放的前提下，使烧结矿产能提高30%。Eposint工艺在不增加烧结矿产量的情况下使现有烧结机的排放量降低30%，从而节省了废气净化设备的投资和运行成本。该技术的缺点是将高硫烟气循环，烟气减排率较低，高硫烟气使烧结矿中的硫含量升高。另外，高温烟气未循环，节能量较低，对二英的减排率也较低。

　　低排放能量优化烧结工艺（LEEP）。LEEP工艺由德国HKM公司开发，并在其烧结机上实现工业化。该烧结机设有两个废气管道，一个管道只从机尾处回收热废气，另一个管道回收烧结机前段的冷废气，通过喷入活性褐煤来进一步减少剩余的二英。其运行效果如下：一是选择性利用机尾污染物含量偏高的烟气，循环比例为47%，氧气浓度为16%~18%；二是将冷烟气（65℃）和热烟气（200℃）进行热交换；三是机罩没有完全覆盖烧结机，漏入的部分空气可补充含氧量，无须额外补给新鲜空气；四是可减排45%的废气，烧结燃料消耗降低5千克/吨，占燃料配比的12.5%。

　　LEEP采用烧结机机尾烟气循环方式，实现高硫烟气循环、低硫烟气排放，SO2减排效果达到67.5%，循环烟气经过燃烧层可使二英高温裂解，二英减排效果达到90%。但LEEP工艺首先将前后部烟气进行换热，高温烟气的热量未得到充分利用，后部烟气中的SO2含量高，返回烧结后导致烧结矿硫含量升高。

　　分区废气循环技术。废气分区循环技术采用部分烧结机、部分主排烟气循环方式，将高氧烟气进行循环利用，烟气减排率较低，循环工艺复杂，对已有烧结机的改造较麻烦。烧结废气余热循环技术采用非选择性与选择性循环并存的方式，可综合利用主烟道和冷却热废气。我国对该技术拥有自主知识产权，节能减排效果显著，适用于新建烧结机和国内大型烧结机的改造。

　　对于拟建烟气脱硫脱硝设施的烧结机，适用于类似EOS的模式。其优势在于：对原有生产系统的影响小，改造简便易行；循环风机只起增压作用，循环系统的工艺布置简单，投资和运行费用低。但是采用此类模式后，整个烧结机的烟气混合后含氧量一般在12%左右，满足不了烧结生产，必须采用兑风措施提高循环烟气的含氧量。

　　对于已经建设烟气脱硫设施的烧结机，可以在不增加外排烟气量、不改变原有的机头烟气处理系统的基础上，将烧结机加宽、加长来增加烧结面积，通过增加循环风机来提高烧结风量，解决原有风机能力不足的问题，达到烧结机增产的目的。烧结机增产改造可供选择的烟气循环方案有：采用头尾循环的模式，保证循环烟气的含氧量，稳定烧结生产；采用尾部循环的模式，提高循环废气的温度，提高回收废热的比例，节省能源；采用中部选择性循环的模式，取有害物质浓度高的部分烟气循环使用，这部分烟气再次通过烧结料层时，其中的部分有害物质被分解，达到有害物质减排的目的。