李吉能  

（武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心）

摘  要  采用氣體分析法對燒結(jié)機各個風(fēng)箱篦條下的廢氣成分進行測定實踐，描繪出燒結(jié)機不同位置廢氣中主要成分的分布規(guī)律，為燒結(jié)生產(chǎn)者掌握不同廢氣成分的主要產(chǎn)生區(qū)域，特別是污染物防治提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞  燒結(jié)廢氣  成分  測定  實踐

1  前言

鐵礦石燒結(jié)是在抽風(fēng)系統(tǒng)作用下將空氣從上往下抽入燒結(jié)料層，使表面點火后的料層繼續(xù)往下燃燒，燒結(jié)料層以氧化性氣氛為主、局部為還原氣氛，燒結(jié)過程發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致燒結(jié)廢氣組成成分多，其中含SO2、NxO等有害氣體，在外排時必須經(jīng)過脫硫、脫硝技術(shù)處理，才能滿足國家環(huán)保標準的要求。中南大學(xué)對燒結(jié)試驗過程中的O2、CO2、CO進行了測定[1]，但在廢氣成分未涉及環(huán)保要求的項目。對燒結(jié)機生產(chǎn)過程中廢氣主要成分的測定鮮有報道，所以對其進行測定實踐是有技術(shù)意義和現(xiàn)實需要的。

在燒結(jié)過程中某一位置的氣體氣氛，可以通過測定相應(yīng)燒結(jié)臺車篦條下部的廢氣成分來獲得。國內(nèi)測定燒結(jié)廢氣的方法中以氣體分析法最常用，武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司技術(shù)中心采用Testo t350XL型全自動煙塵采樣器對燒結(jié)廢氣組成進行了測定，以期達到對燒結(jié)機各部位的廢氣成分進行定量表征，將沿?zé)Y(jié)臺車行進方向各點的數(shù)據(jù)收集、整理，形成廢氣成分的趨勢變化曲線，有利于掌握燒結(jié)過程中不同廢氣成分變化趨勢和濃度峰產(chǎn)生的位置。

2  廢氣成分測定過程

2.1  測定方法

當燒結(jié)機處于正常生產(chǎn)狀態(tài)時，當打有取樣孔的臺車運行到各風(fēng)箱中點位置時，將取樣管插入臺車篦條下的取樣孔內(nèi)，對臺車篦條下和機頭除塵器前大煙道內(nèi)的廢氣成分進行在線分析，對各點數(shù)據(jù)按順序繪圖。

2.2   測定裝置

氣體分析法的測定裝置為Testo t350XL型全自動煙塵采樣器1套。 

3  測定結(jié)果

3.1  廢氣中O2測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的氧氣含量測定結(jié)果，見圖1。

從圖1可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，氧氣含量為燒結(jié)機頭、尾高，主要因為帶式燒結(jié)機頭、尾部的漏風(fēng)嚴重所致；從3#風(fēng)箱到19#風(fēng)箱呈逐漸增加趨勢（6#、11#風(fēng)箱存在漏風(fēng)，空氣被吸入導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常，下同），表明隨著燒結(jié)過程的進行、燃燒帶的不斷下移，抽入料層的空氣中氧的過剩系數(shù)逐漸增大。機頭除塵前煙道內(nèi)氧氣含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)降低。

3.2  廢氣中CO測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的CO含量測定結(jié)果，見圖2。

從圖2可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，CO含量為燒結(jié)機頭、尾低，主要因為帶式燒結(jié)機頭、尾部的漏風(fēng)嚴重所致。從3#風(fēng)箱到14#風(fēng)箱（點火后、大約為前2/3風(fēng)箱）為CO的峰值區(qū)，表明隨著燒結(jié)過程的進行、燃燒帶的不斷下移，抽入料層的空氣中氧的過剩系數(shù)逐漸增大，固體燃料的燃燒條件也逐漸改善，從理論上有利于固體燃料的完全燃燒、CO濃度應(yīng)有降低，可能與燃料配加量偏大、燃燒不完全，以及過濕層的存在透氣性差、抽入風(fēng)量偏小，使得濃度偏高有關(guān)。15#風(fēng)箱CO濃度大幅降低，與過濕層消失有關(guān)；而15#風(fēng)箱到18#風(fēng)箱濃度有升高趨勢，主要與料層下層燃料粒度比上層粗、燃料不完全有關(guān)。機頭除塵前煙道內(nèi)CO含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)降低。

3.3  廢氣中CO2測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的CO2含量測定結(jié)果，見圖3。

從圖3可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，CO2含量為燒結(jié)機頭高，主要因為帶式燒結(jié)機頭點火爐氣體燃燒后被抽入所致。從3#風(fēng)箱到19#風(fēng)箱CO2濃度逐漸降低，與CO濃度形成高低對應(yīng)。機頭除塵前煙道內(nèi)CO2含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)升高。

3.4  廢氣中NOX的測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的NOX含量測定結(jié)果，見圖4。

從圖4可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，NOX含量為燒結(jié)機頭、尾低，主要因為帶式燒結(jié)機頭、尾部的漏風(fēng)嚴重所致。從3#風(fēng)箱到12#風(fēng)箱（點火后、大約為前2/3風(fēng)箱）為NOX的峰值區(qū)，表明固體燃料的燃燒，以及過濕層的存在透氣性差、抽入風(fēng)量偏小，使得濃度偏高有關(guān)。12#風(fēng)箱到18#風(fēng)箱NOX濃度逐漸降低，與燃料從上到下逐漸減少、過濕層消失有關(guān)。機頭除塵前煙道內(nèi)NOX含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)升高。

3.5  廢氣中SO2的測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的SO2含量測定結(jié)果，見圖5。

從圖5可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，SO2含量為燒結(jié)機頭、尾低，主要因為帶式燒結(jié)機頭、尾部的漏風(fēng)嚴重所致。從11#風(fēng)箱到18#風(fēng)箱（冷卻前、大約為后2/5風(fēng)箱）為SO2的峰值區(qū)，表明過濕層的消失使得被吸收的、以H2SO3形式存在的SO2又分解釋放出來，使得濃度偏高有關(guān)。1#風(fēng)箱到8#風(fēng)箱SO2濃度逐漸增加，與過濕層的逐漸減薄，吸收SO2能力逐漸減弱有關(guān)。機頭除塵前煙道內(nèi)SO2含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)升高。

3.6  廢氣中H2S的測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的H2S含量測定結(jié)果，見圖6。

從圖6可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣中，H2S含量為燒結(jié)機頭、尾低，主要因為機頭關(guān)固體燃料剛開始燃燒、機尾處固體燃料已經(jīng)燃燒完，以及帶式燒結(jié)機頭尾部的漏風(fēng)嚴重所致。從4#風(fēng)箱到15#風(fēng)箱（點火后、大約為前2/3風(fēng)箱）為H2S的峰值區(qū)，表明隨著燃燒帶的下移及溫度的升高，在過濕帶區(qū)域局部料層中S被水蒸汽分解產(chǎn)生H2還原生成H2S。16#風(fēng)箱到18#風(fēng)箱H2S濃度逐漸降低，與過濕層的逐漸消失，料層透氣性大大提高、還原性氣氛逐漸減弱有關(guān)。機頭除塵前煙道內(nèi)H2S含量因各風(fēng)箱含量高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)升高。

3.7  廢氣溫度測定結(jié)果

燒結(jié)機各風(fēng)箱、機頭除塵前煙道的溫度含量測定結(jié)果，見圖7。

從圖7可知，燒結(jié)各風(fēng)箱中點位置處爐篦條下的廢氣溫度從1#風(fēng)箱到11#風(fēng)箱基本為一條水平線、且低于65℃，表明過濕層的存在使得廢氣溫度變化不大，12#風(fēng)箱到18#風(fēng)箱廢氣溫度逐漸增加直到燒結(jié)終點的出現(xiàn)，與燃燒帶的不斷下移和“自動蓄熱”的雙重作用，過濕層逐漸減薄、消失有關(guān)。機頭除塵前煙道內(nèi)NOX含量因各風(fēng)箱溫度的高低以及漏風(fēng)影響，混合后出現(xiàn)降低。

4  結(jié)論

通過對燒結(jié)廢氣主要成分的測定、分析，得出如下結(jié)論：

（1）點火后、大約為前2/3風(fēng)箱為CO、NOX和H2S、的峰值區(qū)；

（2）CO2峰值出現(xiàn)在燒結(jié)機頭，主要因為帶式燒結(jié)機頭點火爐氣體燃燒后被抽入所致；

（3）冷卻前、大約為后2/5風(fēng)箱為SO2的峰值區(qū)；

（4）CO濃度偏高表明燃料配加量偏大、燃燒不完全，也找到了本公司燒結(jié)固體燃料單耗居高不下的根源。

5  參考文獻

[1] 姜濤. 鐵礦造塊學(xué)[M].中南大學(xué)出版社， 2016.6第1版，P121.