715m-2烧结环冷机零排放系统_王忠英.pdf

总第 328 期2023 年第 4 期HEBEI METALLUGYTotal No 3282023，Number 4节能环保715 m2烧结环冷机零排放系统王忠英(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁 大连 116100)摘要:烧结环冷机的废气治理困难，绝大数处于无组织排放状态，是钢铁生产的主要污染源之一，无法满足国家对 A 类钢铁企业超低排放的要求。本文对 715 m2烧结环冷机零排放系统组成和工艺流程进行了介绍，对其中的关键设备参数进行了分析，通过选择合理的介质温度、介质流量、风机全压、风机电机，将环冷机的所有废气由无组织排放变为循环利用，实现了零排放，消除对环境的污染，为烧结环冷机的废气治理提供有益参考。关键词:烧结;环冷机;废气;无组织排放;零排放中图分类号:TF046 4文献标志码:B文章编号:1006 5008(2023)04 0062 04doidoi:10 13630/j cnki 13 1172 2023 0414715715 m m2 2SINTESINTE EDED ING COOLEING COOLEZEZE O EMISSION SYSTEMO EMISSION SYSTEMWang Zhongying(MCC North(Dalian)Engineering Technology Co，Ltd，Dalian 116100，Liaoning)AbstractAbstract:The exhaust gas treatment of sintering ring cooler is difficult，most of them are in a state of fugitiveemissions，which is one of the main sources of pollution in steel production and cannot meet the nationalrequirements for ultra low emissions of Class A steel enterprises This paper introduces the composition andprocess flow of the zero emission system of 715 m2sintered ring cooler，analyzes the key equipment parameters，and selects all the exhaust gas of the ring cooler from fugitive emission to recycling by selecting reasonablemedium temperature，medium flow，fan full pressure and fan motor，so as to achieve zero emission，eliminate environmental pollution，and provide a useful reference for the waste gas treatment of sintered ringcoolerKey wordsKey words:sintering;ring cooler;exhaust gas;fugitive emissions;zero emissions收稿日期:2022 12 26作者简介:王忠英(1981 )，男，硕士，2008 年毕业于东北大学工程热物理专业，现在中冶北方(大连)工程技术有限公司从事烧结、球团工程设计，E mail:netcwangzhongying163 com0引言目前，烧结环冷机的废气治理困难，绝大数处于无组织排放状态，是钢铁生产的主要污染源之一。2020 年，为了协助钢铁企业更好地落实国家对钢铁企业超低排放的相关规定，中国环境保护产业协会在印发的钢铁企业超低排放改造技术指南 中提出:烧结环冷机要全面加强集气能力建设，确保无可见烟尘外逸。同时，钢铁企业 A 类评价标准中也要求应消除环冷机烟尘的无组织排放。近年来，为了治理烧结环冷机烟气的无组织排放问题，国内开展了多项理论研究1 4 和实际生产改造5 10，也取得一定的成果。但是，由于国内烧结环冷机型号各异，工作条件复杂多变，运用已有技术实现环冷机废气零外排的案例很少。本文对烧结 715 m2环冷机零排放系统及关键设备参数进行分析，制定合理的方案，将环冷机的所有废气由无组织排放变为循环利用，实现零排放，消除对环境的污染，为烧结环冷机的废气治理提供有益参考。1系统组成715 m2烧结环冷机主要设备参数为:采用 3 台18 5 kW 变频电机传动，设计处理能力为1 400 t/h，中径 63 m，台车宽度 4 m，台车栏板高度 1 6 m，料层厚度 1 5 m11，有效冷却时间 50 160 min。台车下方设 1#28#风箱，台车上方为收集废气的全密封烟罩。烟罩根据废气的温度不同，分为高温段烟罩、中温段烟罩、低温段烟罩，相邻烟罩内设隔墙。26河北冶金2023 年第 4 期为了制定合理的零排放系统方案，针对环冷机的废气应用做分析。烧结环冷机的作用是冷却烧结机生产出的烧结饼。烧结饼经过单齿破碎机破碎后，均匀布置在环冷机台车上，温度约 700 800 12。台车下方设置风箱，冷却风机鼓入的空气通过风箱的合理分配，与台车上的烧结饼进行热交换后，将烧结饼温度冷却至 120 以下。经过烧结饼料层的废气温度为80 450 13。研究表明，这些废气含有的热量占烧结工序总热量的 40%45%14。从热能利用的有效性及经济性上分析，温度超过 260 的高温废气用于余热发电是最有效的利用方式15 17。150 260 的中温废气因为含氧量高且具有一定的热值，可用于热风烧结、热风点火助燃、烧结混合料干燥等方面18。随着烟气循环技术的深入研究和广泛应用19 24，中温废气开始与烟气循环的废气混合使用，以热风的物理热代替部分固体燃料的燃烧热，降低固体燃料的使用量，也使整个烧结料层的热量和温度分布趋向均匀，克服了表层热量不足的缺点。同时，提高烟气循环废气的含氧量，保证了烧结矿的质量，获得良好的应用效果。80 150 的低温废气因为热值低，回收价值不高，目前大多直接排放，是环冷机的主要污染源。本系统将低温废气用于环冷机中后部的烧结饼冷却，为了保证热交换效率，在低温废气中混合一定比例的空气，以降低废气温度，保证冷却效果。通过以上分析可知，环冷机高中低温废气最有效、最合理的利用方式分别为余热发电、热风烧结、烧结饼冷却。因此，715 m2环冷机零排放系统根据高中低温废气，建立了 3 个循环利用的子系统，分别为废气发电系统、废气烧结系统、废气冷却系统，每个系统的主要设备组成及功能如下:(1)废气发电系统:由 1 号循环风机、余热锅炉、切换阀、事故放散阀组成，功能是将高温废气进行循环利用，实现高温段废气零排放。(2)废气烧结系统:由 2 号循环风机、调节阀、烧结集气罩、兑冷风阀、放散阀组成，功能是将中温废气进行循环利用，实现中温段废气零排放。(3)废气冷却系统:由 1 5 号鼓风机、调节阀、放散阀组成，功能是将低温废气进行循环利用，实现低温段废气零排放。2工艺流程环冷机正常工作时，工作流程见图 1。图 1715 m2烧结环冷机零排放流程Fig1Zero emission process of 715 m2sintered ring cooler2 1废气发电系统1 号循环风机启动，将高温段烟罩内 260 450 25 的高温废气引入余热锅炉进行换热后，废气温度降为 150 200，再由 1 号循环风机送入到环冷机 1#13#风箱中，冷却台车上的烧结饼。穿过烧结饼的废气温度升高到 260 400，通过上方的高温段烟罩收集，再次进入余热锅炉，实现环冷机高温段废气循环利用。2 2废气烧结系统2 号循环风机启动，将 14#20#风箱上方中温段烟罩内 150 260 26 的废气引入到烧结机上方的集气罩中参加烧结生产。集气罩侧面设多个进风口，每个进风口前设调节阀。可以根据生产需要调节阀门，控制进入集气罩的废气量和废气压力，在满36总第 328 期HEBEI METALLUGY足烧结生产的前提下，实现集气罩内微负压状态，防止废气外逸。同时，集气罩上方设多个兑冷风阀。当 2 号循环风机停止工作或废气量无法满足生产需要时，打开兑冷风阀加入空气参加烧结生产。2 3废气冷却系统1 3 号鼓风机设低温废气和空气两个入口，每个入口处均设调节阀。4 5 号鼓风机仅设空气入口。正常生产时，1 5 号鼓风机打开空气入口吸入空气，送至 14#28#风箱中冷却台车上的烧结饼。当低温段烟罩内产生 80 150 的废气后，废气一部分由 2 号循环风机送至废气烧结系统，另一部分通过 1 3 号鼓风机开启的废气入口送回风箱。1 3 号鼓风机在工作时，应根据实际情况控制调节阀，合理分配进入风机的废气和空气，既要保证烧结饼的冷却效果，又要使烟气罩内保持微负压，实现低温段废气无外逸。3关键设备参数当烧结环冷机在设计值下稳定工作时，零排放系统可以稳定运行。当烧结生产的原料条件或产量等外界条件发生变化时，环冷机的烧结饼数量将偏离设计值，需要的冷却风和烟罩内废气的流量、压力、温度也将发生改变。因此，零排放系统必须通过调整循环风机和鼓风机的运行状态，才能达到新的稳定状态。由此可知，风机是零排放系统的关键设备，制定合理有效的风机工作参数是零排放系统的核心和要点。风机重要的工作参数包括介质温度、介质流量、风机全压、风机转速。3 1介质温度介质温度与该风机所在的系统有关。流经 1、2号循环风机的介质分别为余热锅炉后的废气和环冷机上罩中温段废气，温度范围分别为 150 200 和200 260，应选择高温型风机;流经 1 3 号鼓风机的介质为低温废气和空气的混合气体，温度范围为常温 150，应选用中温型风机;4 5 号鼓风机的介质为空气，温度为常温，应选用普通的常温型风机。在计算风机功率时，应根据风机类型选择合适的电机储备系数。3 2介质流量因为各风机的工作温度和压力不同，如果采用工况计算介质流量会非常复杂。为了简化计算，应该采用标准状态流量。根据相关研究结果，当采用传统上下机械密封的传统环冷机时，系统漏风率在30%以上27，冷却 1t 烧结饼需要的单位风量约1 800 Nm3/t28。本系统采用上下水密封的多功能高效烧结环冷机29，系统漏风率小于 10%，冷却 1t烧结饼需要单位风量约 1 500 Nm3/t，即风机流量减少约 20%。715 m2多功能高效烧结环冷机的设计冷却能力为1 400 t/h，所需总风量为210 万 Nm3/h。环冷机所有的风箱、台车、料层厚度都相同，每个风箱对应的风量也相同，均为 7 5 万 Nm3/h。循环风机和鼓风机的风量与其对应的风箱数量成正比，可根据风箱数量计算出对应风机的风量。3 3风机全压风机全压是用来克服介质沿程的阻力。1 号循环风机介质沿程阻力主要包括环冷机台车料层阻力、管网阻力、余热锅炉阻力、阀门阻力。2 号循环风机和 1 5 号鼓风机介质沿程阻力主要包括台车料层阻力、管网阻力、阀门阻力。环冷机台车料层阻力和管网阻力可根据相关公式计算30，其它设备阻力可采用厂家提供的设计参数。当风机使用地点海拔超过 1 000 m 时，为了保证风量，计算全压时需要考虑当地实际大气压，根据计算结果适当增加。3 4风机电机零排放系统的废气参数根据生产变化而改变，风机的工作状态也必须随之变化，最有效的手段是采用变频电机改变风机转速。同时，为了保证风机稳定运行不振动，一般选择 8 极以上的电机。另外，根据风机电机功率的计算公式31 可知，当风机的压力和效率一定时，功率与风量成正比。而本系统风机流量比常规减少约 20%，因此电机功率也减少20%，节能降耗效果显著。风机参数见表 1。表 1风机参数Tab1Fan parameters序号风机温度/