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钢铁厂烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术比选与应用分析赵志刚（吕梁市环境科学研究所，山西吕梁033000）摘要：为进一步提升钢铁厂烧结机废气的脱硫、脱硝、除尘水平，更好地实现“超低排放”目标，根据某钢铁厂烧结机废气排放的实际情况，针对脱硫、脱硝、除尘三个环节，初步选择可用的技术方案，结合技术方案的具体参数信息等内容，最终确定了适用于该钢铁厂烧结机废气处理的脱硫、脱硝、除尘技术方案。在设计完成后，根据上述技术方案构建对应的工艺系统，并投入使用进行测试。测试结果显示，烧结机废气脱硫、脱硝、除尘超低排放技术方案取得了预期效果，有望在后续的工作中逐步推广应用。关键词：烧结废气；脱硫脱硝；除尘；排放技术中图分类号：X511文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0200-020引言烧结是钢铁厂运行过程中的一个重要步骤，主要基于烧结机进行。而在烧结机的运行过程中，会产生大量的烧结废气。与其他工业废气相对，烧结废气的成分更为复杂，不仅包括 SO2和氮氧化物等污染性气体，而且包含大量的粉尘及部分重金属化合物等。这就需要进一步优化烧结机废气处理方法，以更好地契合钢铁生产领域“超低排放”的目标1-2。1案例概况某钢铁厂为综合性生产厂，年产能为 750 万 t，包括铁水、钢坯和钢材等多种品类。该钢铁厂主要使用1 台 320 m2烧结机，利用系数为 1.300 t/（m2 h），作业率达 90，并配套建立一个封闭环保料场，主要堆存原材料和各种辅助材料，占地面积为 46 750 m2。在烧结工艺方面，该厂烧结工艺的主要流程是：含铁混合料、石灰石、白云石和焦粉等由胶带机运至配料室，生石灰用密闭罐车运至配料室旁，对烧结料进行一次、二次混合，使其充分混匀，然后进行点火、抽风烧结，烧好的烧结饼从机尾排出，并冷却至 120 以下。冷却好的烧结饼通过一次成品筛分、二次成品筛分，分粒径大小、分批运往成品矿仓。烧结机运行过程中，每生产 1 t 烧结矿，会产生2040 kg 粉尘，并排放大量的 SO2、氮氧化物等污染性气体，污染大气环境。为切实满足超低排放要求，该厂决定，基于该烧结机的排放物特点，对当前可用的几项工艺进行比选，并综合考虑技术水平和成本投资等多个方面，确定最为适宜的工艺条件。2技术比选2.1脱硫技术比选在本环节的工作中，技术人员首先确定脱硫技术应达到的效率。通过查阅资料可知，在现行要求下，SO2排放值 （SO2）应当被控制在 35 mg/m3以下。据此，结合该厂实际情况，确定达标所需脱硫效率最小值为 97.08。同时，考虑到该烧结机烟气具有 SO2浓度变化大、含氧量与含湿量高以及成分复杂等特点，技术人员通过查阅大量资料，对脱硫工艺进行初选。经过分析发现，传统的湿法脱硫工艺、干法脱硫工艺等均存在一定局限。因此，技术人员初步决定，选择循环硫化床法和旋转喷雾干燥脱硫法（下简称 SDA 法）作为初选，并对此进行比选。初步比选结果如表 1 所示。对表 1 中的数据信息进行分析后发现，两种方法在脱硫环节的成本上差异并不明显，且整体性能也较为优异。但相对而言，SDA 法在运行阻力和所需风机功率两项指标上相对较低，耗电量更低，而且 SDA 法的系统设备结构简单，灵活性更高、维护成本更低。因此，决定采用 SDA 法作为脱硫工艺3。2.2除尘技术比选根据相关要求可知，颗粒物排放量必须控制在10 mg/m3以下。结合该厂烧结机的实际运行参数进行收稿日期：2022-12-12作者简介：赵志刚（1975），男，本科，毕业于山西大学法律专业，工程师，主要从事环境科学技术研究、环境监测技术服务工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.075表 1脱硫技术比选信息表项目循环硫化床法SDA 法吸收塔形式混流空塔逆流喷流控塔吸收塔前 SO2质量浓度/（mg m-3）1 2001 200吸收塔后 SO2质量浓度/（mg m-3）3535吸收塔内烟气停留时间/s312投资及运行成本高低较低较低是否产生废水否否运行阻力/Pa1 200675风机功率/kW4 8003 000脱硫效率/9597技术应用2023 年第 5 期表 2除尘技术比选信息分析，烧结烟气的除尘效率不得低于 99.9，其要求相对较高，需要更为高效的除尘设备。因此，技术人员对当前市场上主流的两种除尘设备进行综合分析比选，基本信息如表 2 所示。由表 2 可知，两种除尘器的除尘效率均较高。结合实际经验来看，两种除尘设备在运行上整体也较为可靠。但双室四电场静电除尘器前期投资金额较高，且除尘效率会受到烟气流量变化的明显影响，与钢铁厂烟气的特点契合度不高。因此，决定选用长袋低压脉冲除尘器进行除尘作业4-5。2.3脱硝技术比选根据排放标准及钢铁厂烧结机实际运行情况，确定在本次技术方案设计中烟气最低脱硝效率为87.6。据此，对脱硝方法进行比选。鉴于钢铁厂烧结机烟气的实际特点，初步确定选择性非催化还原法（下简称SNCR 法）和选择性催化还原法（下简称 SCR 法），并对这两种方法进行比选，比选结果如表 3 所示。由于 SNCR 法的脱硝效率相对较低，因此，选择SCR 法，即选择性催化还原工艺进行脱硝处理。3技术应用及结果讨论在技术比选完成后，最终确定采用的烧结机废气处理工艺为旋转喷雾干燥脱硫法（SDA）+长袋低压脉冲布袋除尘器+选择性催化还原脱硝法（SCR）相结合的处理方法。在工艺设计中，系统主要包括脱硫除尘系统，脱硫剂贮存、浆液制备供给系统，脱硫灰输送、贮存、浆液制备供给及脱硫灰外排系统，SCR 脱硝反应器系统，氨水储存及供应系统，给排水系统，氮气、供配电系统，仪表及控制系统，建筑及构筑物和总图运输系统等，保证脱硫、脱硝系统正常运行的全部设施。结合设计工艺流程和施工图纸，设计人员搭建烧结机废气处理工艺系统，并对其处理效果进行测试，测试结果如图 1 所示。从图 1 的变化情况来看，在系统运行过程中，三种污染物的排放浓度均位于相关标准值之下。其中，SO2基准排放质量浓度在 3.1832.61 mg/m3,颗粒物基准排放质量浓度为 1.303.94 mg/m3，氮氧化物基准排放质量浓度在 5.3439.38 mg/m3，均符合“超低排放”的要求，本次设计的烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术方案取得了预期效果。4结语在本次研究中，结合某钢铁厂烧结机的实际运行情况，对可用的几类脱硫、脱硝和除尘技术进行了综合对比。根据对比结果，优选出符合该钢铁厂实际需要的脱硫、脱硝和除尘技术方案，并将以上几类方案进行整合应用。应用结果显示，本次设计的烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术方案取得了预期效果，该项技术模式有望在后续的工作中逐步推广应用。参考文献1历彦平.隧道窑尾气脱硫脱硝除尘工艺改造及分析J.广州化工，2022，50（17）：141-144.2彭建喜，李大力，盛鹏飞，等.高效除尘脱硫脱硝一体机处理工艺在环保领域的研究和应用J.煤炭加工与综合利用，2022（8）：77-80.3韩玉珍.锅炉脱硫脱硝及烟气除尘技术研究J.能源与节能，2022（5）：99-101；123.4魏巍.钢铁厂 320 m2烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术应用D.徐州：中国矿业大学，2022.5丁泽坤，杜佳棋，吕亮，等.钢铁行业燃气锅炉烟气脱硫脱硝除尘技术对比分析J.机械工程师，2022（2）：149-150；153.（编辑：郭萍茹）（下转第 220 页）项目双室四电场静电除尘器 长袋低压脉冲除尘器除尘效率/99.999.9粉尘理化性质对效率影响程度较高较低平均运行阻力/Pa3001 200系统结构复杂度较高较低最适运行温度/350180前期投资规模较高较低运行成本高低较低较高烟气中氧和硫氧化物影响有利于提高除尘效率对部分滤料存在不利影响设备故障对运行影响较高较低每年电力成本/万元356.4330.7表 3脱硝技术比选信息表项目SCR 法SNCR 法催化剂用量较高无还原剂用量中等较高氨逃逸量/（mg m-3）2.548反应温度/2004009001 100系统压力损失情况较高无脱硝效率/70906080工程造价情况中等较低运行成本高低较高中等后期维护难度较高较低图 1污染物排放浓度变化情况4035302520151050污染物质量浓度/（mg m-3）0510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95时间/hSO2颗粒物NOx赵志刚：钢铁厂烧结机废气脱硫脱硝除尘超低排放技术比选与应用分析201山西冶金E-mail:第 46 卷Comparison and Application Analysis of Ultra-low Emission Technologies for Desulfurization,Denitrification,and Dust Removal of Sintering Machine Waste Gas in Steel PlantsZhao Zhigang（Lvliang Environmental Science Research Institute,Lvliang Shanxi 033000）Abstract:In order to further improve the level of desulfurization,denitrification,and dust removal of sintering machine exhaust gas in a steelplant,and better achieve the goal of ultra-low emissions,based on the actual situation of sintering machine exhaust gas emissions in acertain steel plant,available technical solutions were preliminarily selected for the three stages of desulfurization,denitrification,and dustremoval.Combined with specific parameter information of the technical solution,the desulfurization,denitrification,and dust removaltechnology plan.After the design is completed,the corresponding process system is constructed based on the above technical solution andput into use for testing.The test results show that the ultra-low emission technology scheme for desulfurization,denitrification,and dustremoval of sintering machine exhaust gas has achieved the expected results,and is expected to be gradually promoted and applied insubsequent work.Key words:sintering waste gas;desulfurization and denitrification;remove dust;emission technology为确保巷道贯通的准确性，贯通过程中综合使用陀螺定向和导线延伸的方式，分析完成后进行平差计算，对于测量数据进行优化，以提升数据的实用性，确保贯通过程的准确性和可靠性。3.3贯通精度分析3.3.1允许偏差结合当前贯通工程的实际进展可知，测量人员需要结合工程的实际情况选取相应的测量仪器，将测量结果的误差控制在矿方要求的偏差标准内。3.3.2联测结果本次研究的贯通工程，贯通长度为 13 609 m，采用导线贯通方式需要的导线长度为 12 344 m，采用多次测量的方式，并通过相关计算而求出最终的计算结果。在两条巷道中使用联测的方式联测 S11 与 S12，取方位角闭合偏差为+10，导线站数共计 73 站，水平方向的偏差为-0.182 m，高程测量偏差为 0.215 m。各项测量精度符合相关参考标准以及矿方要求，因此能够满足贯通工程的实际需求。4结语贯通工程施工前测量是矿井测量工作的重要组成部分，其主要目的是提升矿井测量的准确性和精度，运输系统建设应当和巷道工程同步进行。提升测量工作的准确性不仅能够提升贯通工程的施工效率，还能够降低施工过程中的各项经济成本。本次贯通工程前测量过程中存在诸多问题，主要包括贯通距离较长、高度差较大等诸多难题，因此测量站数显著增加。实际测量过程中，借助全站仪和 GPS 等测量以及使用陀螺定向、高程测量、导线测量等多种测量技术，确保测量结果的准确性和可靠性，为贯通工程的顺利完成打下扎实基础。参考文献1刘宏亮.煤矿井下巷道内贯通测量技术应用分析J.山西冶金，2022，45（1）：30-32.（编辑：武倩倩）Research on Large Scale Penetration Measurement Technology under Complex GeologicalConditionsDuan Ganggang（Jinneng Holding Coal Industry Group Changping Coal Industry Co.,Ltd.,Gaoping Shanxi 048400）Abstract:In order to improve the accuracy of coal mine tunnel penetration and ensure the smooth penetration of the tunnel,taking theoverview of a certain tunnel penetration project as an example,the expected penetration error,analysis of penetration measurement results,application of instrument measurement,optimization of observation methods,improvement of data processing methods,and other operations,the accuracy of tunnel penetration measurement has been improved,ensuring the accurate penetration of the tunnel.Research has shown thatthe accuracy level of the 14 km connection project is controlled at 0.128 m in important directions,and the elevation connection error iscontrolled at 0 215 meters,achieving precise and smooth penetration,which can provide reference for tunnel penetration under similarworking conditions.Key words:tunnel penetration;measurement;method;error;effect（上接第 201 页）220