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曹树志司新国范兰涛
河钢唐钢炼铁厂
摘要：基于铁前系统环保生产现状，立足于生产现场，对烧结烟气治理、高炉出铁粉尘管控、TRT噪声污染等方面进行新技术研究，涵盖高炉、烧结多部门打造科学管控体系，实现炼铁工序超低排放、固废回收、有害气体排放、噪音管控等方面全方位清洁生产。
关键词：高炉；烧结；清洁生产；新技术
ResearchonNewTechnologyofCleanerIronmakingProductionundertheBackgroundofUltra-lowEmissions
CaoShuzhi，SiXinguo，FanLantao
IronmakingDepartmentofTangshanIronandSteelGroupCorporation
Abstract:Basedontheenvironmentalprotectionproductionstatusofthepre-ironsystem,basedontheproductionsite,conductnewtechnologyresearchonsinteringfluegascontrol,blastfurnacetappingdustcontrol,TRTnoisepollution,etc.,coveringblastfurnaceandsinteringdepartmentstocreateascientificmanagementandcontrolsystemtorealizetheironmakingprocessCleanproductioninallaspectssuchasultra-lowemissions,solidwasterecycling,harmfulgasemissions,andnoisecontrol.
KeyWords:blastfurnace,sintering,cleanproduction,newtechnology
0引言
炼铁北区共有3座高炉—座m3高炉和座m3高炉，#高炉07年9月受环保控制产能影响停炉。炼铁工序是钢铁生产的主要工序，也是钢铁联合企业的耗能大户，炼铁生产过程中产生的废气、废水、噪声污染比较严重，在炼铁工序大力推行清洁生产，对企业的节能、降耗、减污和增效具有十分重要的作用。08年以来唐山地区冶金企业限产频繁，非采暖期限产50%，在日趋严峻的环保形势下，清洁生产对于树立良好的企业形象也可以起到重要的支撑作用。
烧结脱硝
.密相干塔脱硫工艺基础上氧化法脱硝实现超低排放
炼铁北区#0m烧结机和3#65m烧结机，配置密相干塔的干法脱硫工艺，从#及3#烧结机密相干塔入口前加入脱硝剂，其他系统无需做重大调整，加入的脱硝剂与原烟气预反应后随着烟气进入密相干塔，经过吸收剂吸收，实现脱硝。
氧化脱硝主要是利用物料的氧化性将NO氧化为高价态氮氧化物，然后在吸收塔内将氮氧化物吸收转化为盐类物质，达到脱除的目的。在典型烟气温度下，脱硝氧化剂NO的氧化效率可达85%以上，结合后端的脱硫装置，在碱性吸收剂、SO等共同作用下实现脱硫脱硝一体化。
.烧结过程NOx控制技术
烧结过程中产生的烟气具有NOx浓度低但排放量大、温度波动大、粉尘含量高、含湿量大、含腐蚀性及有毒气体、排放不稳定等特点。针对烧结过程中NOx的生成机理及产生的烟气特点，对NOx排放控制主要从以下几方面进行:控制原燃料带入的氮含量、优化配矿结构弱化NOx的生成条件、改善工艺条件降低NOx生成、烧结过程控制NOx。
..原燃料控制
烧结过程中，生成的NOx大部分为燃料型NOx，从源头上来控制NOx的产生至关重要。一方面在不影响烧结过程的前提下，尽可能减少原燃料带入的氮，采用低氮含量的焦粉代替煤粉、使用挥发分低的煤粉、焦炭提前脱氮等；无烟煤在固体燃料中的占比由50%降至0%另一方面应加强对原燃料粒度的控制，粒度小于0.5mm的焦粉燃烧过程中，其NOx产生量较少。但就烧结工艺本身而言，还需考虑燃料粒度对燃烧带厚度、烧结温度以及料层透气性的影响，一般要求粒度为～3mm。因此，需要综合考虑，选择合适的燃料粒度。唐钢烧结小于3mm的燃料粒度控制在75%-80%，在实践中对降低NOx排放浓度起到了积极效果。
图烧结燃料粒度控制
..配料控制
铁酸钙对NOx的还原具有催化作用，随着烧结矿碱度由.8提高到.，CaO含量增加，有助于低温下CaO与FeO3的固相反应，铁酸钙的生成量增加。铁酸钙对NOx的还原具有催化作用，NOx排放浓度和排放总量降低，见图。
图烧结矿碱度与NOx的产生关系
..3通过均质厚料层烧结，控制烧结过程NOx排放
通过均质厚料层烧结，控制烧结过程NOx排放，厚料层烧结有利于降低NOX排放，料层增厚有利于发挥料层的自蓄热作用，从而可以减少燃料总量，由于燃料带入N的减少，以及局部高温火焰点变少，使得烧结过程NOx减少。烧结料层由mm提高到mm，随着烧结料层厚度的提高，烧结烟气中NOx浓度降幅显著（图3）。
图3烧结料层厚度与NOx排放关系图
）为增加料面平整度和压实度，自主设计了新型烧结机布料装置。该布料装置包括平料装置、支撑装置和吊挂装置3部分组成。（图4）平料装置属于控制料面关键部件，新型烧结机布料装置，消除了布料盲区和料面“拉沟”现象，有效降低烧结机布料的边缘效应，为厚料层情况下均质烧结创造了条件；
）自适应梯形厚料层烧结技术的开发与应用。通过固定支架、销轴和挡料板对高出台车栏板的料层进行梯形塑形（图5），在不对烧结机台车栏板进行加高改造的情况下，进一步提高料层厚度（mm），同时实现梯形厚料层布料，降低了烧结固体燃耗和点火煤气消耗，改善了表层烧结矿质量；
3）针对烧结机料层无法量化的问题，采用一种厚料层监视工具，可将烧结机料层厚度转换为测量杆的倾斜角度。当料面高度达到设定的上限值或下限值时，与测量杆同步旋转的上触发杆或下触发杆就会触发接近开关，使报警器得电并发出报警信号，提示操作人员及时调节料层厚度，见图6。
图4新型烧结机布料装置图5自适应布料装置图6料层监视工具
高炉炉前出铁场烟尘外溢控制优化
高炉出铁场烟尘具有温度高、颗粒细、烟尘量不固定、烟尘产生时间不固定、扩散性极强、受铁口工作状态影响等特点。大型高炉每天出铁4次左右，每次出铁时间为00min以上，出铁时间几乎是全天连续的，烟尘也是连续不断地散发出来。出铁期间，平均每生产t铁约产生.5kg的烟尘，对环境污染相当严重。
.高炉炉前可移动整体铁口顶吸集尘罩控制法
为彻底拆除原有除尘罩体，将原有罩体主梁由mm工字梁改为mm工字梁，且加长至0m（原8m），宽度加宽至6m（原5m）更换原有罩体所有钢结构，新浇筑一个支柱基础，更换并改造风口平台主梁，封闭泥炮顶部并制作侧活门，制作双层顶吸罩（固定部分），增加侧吸，活动部分增加顶吸罩（图7）。
（）出铁场现场图（）集尘罩俯视图（3）集尘罩局部图
图7可移动整体铁口顶吸集尘罩
可移动整体铁口顶吸集尘罩设计特点：
）烟尘捕集罩有效面积大：整体有效捕集罩有效面积60m，出铁时散发烟尘的所有范围。
）整个顶吸捕集罩设计考虑烟气流体设计理念：在有效覆盖范围的基础上，捕集罩收口mm，自设置两根直径φ50mm的吸尘支管，自设置均压吸尘孔，烟尘进入箱体而带走，在不启动风机的情况下就能自流形成负压。
3）整个顶吸捕集罩强度设计采用可移动方式：横向移动至两侧，方便泥炮和开口机的检修，同时可以更有效地对烟尘进行捕集，而且可以使得风机的风量得到最大的有效利用。
4）整个顶吸捕集罩强度设计理念：烟尘捕集罩表面设置毛钩并均喷涂耐火材料，以防止罩体高温烘烤变形。
5）整个顶吸捕集罩喷水雾化功能：烟尘捕集罩内部设置喷头50个，喷头支管管径φ6mm，增大喷射压力并形成雾化，增大烟尘处理效果。
6）整体设计考虑高炉生产影响：将风口平台与捕集罩设计成一个整体，这样可使最大可能的减少了野风对捕集罩对收尘效果的影响。最大限度的封闭出铁厂烟尘，最大限度的保证安全操作及设备检修维护。
.“二调一稳”出铁场除尘阀门PLC控制方法
）“二调”。开口过程中一次调整：顶吸00%全部打开，侧吸50%控制，主沟、渣沟、支铁钩、摆动沟全部关闭，主要力保开口过程中烟尘全部清理；
出铁过程中二次调整：顶吸控制00%，侧吸控制85%，侧吸控制85%，主沟撇渣器40%，摆动沟75%，渣沟90%，支铁钩50%。
表出铁过程中除尘风门优化调整方案
吸尘口
调整前
开度%
调整后
开度%
调整前风量万m3/h
调整前风量万m3/h
铁口侧吸
00
85
0.
.6
铁口侧吸
00
85
0.
.6
铁口顶吸
00
00
3.6
.8
撇渣器
00
40
9.6
6
摆动沟
00
75
.8
.7
摆动沟
00
75
.8
.7
渣沟
00
90
4.9
6.6
支铁钩
00
50
3
4.8
）“一稳”。停止出铁场次风门全部关闭，出铁场次风机风门稳定00%控制。
实施效果：确立“两调一稳”除尘风门控制操作法，合理分配有限除尘风量；同时研发可移动整体铁口顶吸集尘罩，实现高炉清洁化作业。通过对高炉炉前除尘系统的优化和改造，目前高炉炉前除尘效果明显改善，m3高炉出铁场为期6个月的烟尘治理实践实现了出铁场环境降尘年平均5mg/m3，见表。
表m3高炉出铁场排放浓度变化mg/m3
时间
08年7月
08年8月
08年9月
08年0月
09年月
09年月
排放浓度
3
4
4
0
3烧结原料系统除尘灰采用吸排车集中处理
传统烧结工序除尘灰包括机头除尘灰、机尾灰、配料灰、成品除尘灰等，它们的品质不尽相同，机头灰碱金属有害元素含量较高，机尾灰属于铁质灰吸收机尾卸料产生和环冷机的鼓风冷却产生的铁质颗粒，配料灰属于配料除尘着眼于配料室和上料室主要吸收焦粉和白灰颗粒含有碳质和CaO比较高，配加时需要考虑到对燃料比和水分波动的影响。
各个放灰点由于除尘器位置的不同，放灰流程不固定进入流程影响大，特别是采用人工放灰模式，受放灰手法和责任人影响，放灰量波动极大，严重时可以达到0kg/s，造成水份波动乃至配碳波动时有发生，特别是对布料的损害也极大。
3.除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式
炼铁系统除尘灰采用吸排车集中处理，见图8。按除尘灰性质进行归类处理，量化除尘灰配料模型化生产，稳定烧结工艺过程。
采用一种除尘灰气力输灰装置（见图9），压缩空气沿助风吹管吹入气相输送管道，压缩空气气流在与气相输送管道轴线垂直分方向上的吹力，将气相输送管道内的物料进一步流态化，提高物料的流动性，进入到灰仓进行集中使用。
图8除尘灰采用吸排车处理图9除尘灰气力输灰装置
3.建立配料秤下料量核算模型
来自于各系统的除尘灰成分区别很大，按照不同品质进行归类，分别进入不同的除尘灰仓，以避免混品种的现象发生，更加有利于生产的稳定。
配料室各秤的下料量是通过先称量半米料重，然后测定称量皮带转一圈的时间，利用公式进行计算：
M=
式中：M—下料量；a—半米料重；s—称量皮带周长；t—称量皮带转一圈时间。理论上说中控画面显示皮带秤的输出频率与s/t称量皮带的带速为严格正比例关系。
在称量皮带半米料重不变的情况下，对#烧结机皮带秤输出频率与实际下料量进行了统计，见表。制作了配料称下料量核算模型，通过重新设计料仓出料口控制装置，达到了恒定出料口大小，稳定半米料重的目的，将配料室岗位体力型跑盘验证转化为中控岗位输出频率监控型下料量验证。
表3#机称量皮带输出频率与下料量情况统计
输出频率%
5
0
5
0
5
30
35
40
45
50
55
60
65
70
下料量
kg/s
0.9
0.59
0.88
.7
.46
.76
.05
.34
.64
.93
3.
3.5
3.8
4.
通过除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式，对炼铁系统按性质（铁质、碳质、碱金属）除尘灰进行归类管理，建立除尘灰配料控制模型稳定烧结生产，实现除尘灰环保管理。
4高炉高顶压工况条件下调压阀组的噪声处理
炼铁北区3#高炉调压阀组建没有消声设备，钢平台高度为.4m，由单薄的钢结构支架支撑着，其上游为补偿器，下游接三通。3#高炉调压阀组在前一阶段TRT未投入运行时，煤气调压阀组在工作中振动和噪声都很强烈，造成煤气调压阀组上下游管道及TRT出口管道弯头处多处被振裂。
08年4月日，在炉顶压力0.88MPa、流经减压阀组煤气量4万Nm3/h的条件下，对煤气减压阀组的振动与噪声进行了测量：距煤气调压阀组下游管道表面m处噪声级7dBA。煤气减压阀组的振动原理，见图0。
图0气流脉动引起振动
4.调压阀组减震缓冲噪声结扎技术
）在调压阀组下游加装消声阀；
）在调压阀组支座和支架之间加装减振垫，支座弹性限位；
3）在调压阀组两端增设托臂并加装三维减振器；
4）在调压阀组各出口分管之间以H型钢进行支撑，并在此断面增设个托臂，加装个三维减振器；
5）在三通下游加装补偿器；
6）在消声阀下部设置支架，新支架和原支架之间用斜撑连接；
7）新增补偿器两端管道上设置支架（利用别的立柱增加横梁，在横梁上再加立柱）；
8）原支架加固。各立柱之间尽可能地加横撑和斜撑，增设横梁用来支撑三维减振器，横梁的规格和位置要在详细的减振计算完成后方可做出；
9）部分管道与减压阀组、消声阀做隔声包扎。
0）TRT出口大拉杆后90°弯头取消，加装个曲管压力平衡补偿器。
改造前改造后
图调压阀组改造前后
4.合理控制调压阀组
大型高炉生产过程中产生的高炉煤气，通过炉顶上升管、重力除尘器、干式布袋除尘器或文氏管湿法除尘，进入调压阀组与TRT，经过调压阀组与TRT的并联流量调节，汇入净煤气环网，并实现炉顶压力的有效调节。高炉顶压调节范围宽、要求精度高，波动大。影响炉顶压力的因素较多，主要有炉顶下料、热风炉换炉、高炉出铁出渣、炉况等，且调压阀组的三偏心蝶阀流量特性不是完全线性，顶压控制难度较大。
调压阀组由3个DN、个DN口径阀门所组成，与之并列的是TRT成套设备，全部为液动阀门，从理论上讲，除去DN口径的阀门作为量程阀外，其余3个DN的阀门均能实现相同功能，从而实现互相替换（见表4）。各个阀的功能描述如下：
）在顶压初步稳定的状态下量程阀固定30%~50%阀位，对顶压粗调；
）自动阀实现顶压精确调节；
3）顶压达到50kPa时消音阀关闭投入使用，实现降噪处理；
4）快开状态在TRT重故障紧急停机或顶压超高时快开，从而保证安全；
5）遥控阀与顶压超压连锁。
表4两种顶压控制方式
类型
TRT与调压阀组联合控制顶压
调压阀组控制顶压
少量煤气通过TRT
大量煤气通过TRT
煤气通过调压阀组
#阀（DN)
自动阀微调
自动阀微调
自动阀微调
#阀（DN)
量程阀关闭
量程阀关闭
量程阀30%~50%
3#阀（DN3)
消音阀打开
（顶压＜50kPa）
消音阀关闭
消音阀关闭
在炉顶压力0.88MPa，减压阀组进气量为4万Nm3/h的工况下，调压阀组入口侧支座立面轴向振动加速度在0~HZ范围内第个峰值不高于.8m/s；第个峰值不高于4.4m/s。以上数据均在振动FFTFFlat的模式下测量，在任何工况下管道不被振裂。调压阀组改造前后对比，见表5。
高炉调压阀组采用减震缓冲技术以及噪声结扎技术，合理匹配调压阀组控制方法，降低高炉区域噪音污染，实现低噪音清洁生产。
表5调压阀组改造前后对比
3#高炉
顶压
MPa
煤气量Nm3/h
第个峰值
m/s
第个峰值
m/s
噪声等级
dBA
改造前
88
4
3.6
8.8
7
改造后
88
4
.8
4.4
03
5结语
本文从铁前控制的环保关键点出发，确立管控核心要素实施统一管理。
高炉出铁烟尘控制，采用“两调一稳”除尘风门控制操作法，合理分配有限除尘风量；同时研发可移动整体铁口顶吸集尘罩，实现高炉清洁化作业。
高炉调压阀组采用减震缓冲技术以及噪声结扎技术，合理匹配调压阀组控制方法，降低高炉区域噪音污染，实现低噪音清洁生产。
通过除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式，对炼铁系统除尘灰进行归类管理，建立除尘灰配料控制模型稳定烧结生产，实现除尘灰环保管理。
通过大数据拟合出整个烧结过程的NOx等污染物的排放规律曲线，确立“三高一厚”烧结工艺控制技术，控制烧结烟气污染物NOx含量。
在炼铁工序大力推行清洁生产，对企业的节能、降耗、减污和增效具有十分重要的作用，在日趋严峻的环保形势下，清洁生产对于树立良好的企业形象也可以起到重要的支撑作用。
参考文献
[]赵国军，陈璇等安钢铁前系统节能降耗与清洁生产实践全国炼铁原料学术会议.
[]许思东，李洪福.济钢炼铁循环经济技术进展年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会
[3]杨虎.推进贮运清洁生产完善料场环保措施新疆钢铁(03)5-8.
[4]张玲，王卫东等浅析沙钢5m3高炉炼铁工序能耗0-第八届(0)中国钢铁年会
[5]陈云吴英浅谈烧结厂实行清洁生产的经验年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会
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