降低矿渣粉磨废气中氮氧化物的措施

梅立全

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司 河北唐山 063020

唐山曹妃甸盾石新型建材有限公司拥有6条60万吨/年矿渣粉生产线，矿渣粉生产线与首钢京唐公司3座炼铁高炉配套建设，1、2号高炉配备的四条矿渣粉生产线均采用双翻板锁封入料方式生产，3号高炉配备的两条矿渣粉生产线采用的是螺旋输送器锁风入料方式生产，炼铁产生的矿渣水淬后直接通过皮带运至矿渣立磨进行粉磨，入磨矿渣水分达到14%，热风炉温度超过900度，正常生产是氮氧化物排放达不到超低排放要求[1]。为了满足超低排放要求，对原来的水渣仓、入磨锁风装置进行了改造，改造后组织生产废气中氮氧化物含量能满超低排放要求。

1 问题及原因分析

我公司矿渣粉生产线引入磨矿渣水分大，热风炉炉膛温度高，满负荷运行时废气中氮氧化物排放浓度偏高[2]。通过对氮氧化物排放数据与生产数据持续对比摸索，发现氮氧化物主要产生在水渣水分大、炉膛温度高的阶段，氮氧化物产生量随炉膛温度升高而增大。相关工艺参数试验数据见表1。

从表1可以看出：水渣直接入仓，经过现在的水渣仓滤水后，水渣水分平均为14%，台时为90t/h时，氮氧化物含量平均为75mg/Nm3；目前采用部分水渣落地后再通过提升机上料方式，将水渣水分降至12.5%左右，台时为90t/h时，氮氧化物含量平均为69mg/Nm3；水渣水分12.5%左右，台时降至83t/h时，氮氧化物含量下降到平均50mg/Nm3左右，但达不到台时90t/h的设计生产能力；若全部水渣入仓，仓满后控水30min后再生产，水渣水分降至11%左右，台时为90t/h时，氮氧化物含量降至50mg/Nm3左右。

表1 不同工艺条件下氮氧化物含量对比表

根据废气中氮氧化物含量折算公式：氮氧化物折算值=（21-氧基）/（21-实测氧含量）×氮氧化物实测值。本行业氧基=8。当废气中氧含量降低时，氮氧化物折算值也随之降低。我公司3炉生产线立磨入料方式为螺旋输送器入料，1、2炉生产线立磨入料方式采用双翻板锁风阀入料，同工艺参数不同入料方式对废气的影响见表2。

经过分析表2数据：在水渣水分和立磨工艺参数一致的情况下，3炉尾气氧含量比1炉低约1%左右，3炉立磨入口负压比1炉高300Pa左右，分析原因为3炉立磨采用螺旋输送器入料，锁风效果好。建议将立磨锁风方式由双翻板锁风阀改为螺旋输送器入料锁风，减少系统漏风，进而降低废气中的氧含量，氮氧化物折算值也降低到53mg/Nm3左右[3]。

表2 不同入料锁风方式氮氧化物含量对比表

分析结论：通过降低入磨水渣水分进而降低热风炉炉膛温度和控制氧含量两方面试验，均能降低氮氧化物排放浓度[4]。

2 改造项目实施

2.1 改造项目工艺方案

通过试验分析结果制定了水渣仓和入料方式改造的方案。

（1）改造的主要内容：1炉、2炉、3炉的6个水渣仓南北两侧各增加一个出料溜管，扩大1炉、2炉、3炉皮带秤平台并增加6台定量给料机。两个水渣仓交替使用，两条矿渣粉生产线共用其中一个水渣仓，另一个水渣仓用来入新水渣并控水，控水时间在30min以上。两个水渣仓交替使用，达到降低入磨水渣水分的目的。定量给料机工艺布置图见图1。

图1 水渣仓及定量给料机工艺布置图

（2）取消1炉、2炉四个气动双翻板锁风阀，改用螺旋输送器锁风下料，减少系统漏风，降低废气中氧含量。螺旋输送器工艺布置图见图2。

图2 螺旋输送器工艺布置图

2.2 改造施工

2.2.1 水渣仓改造

（1）每个水渣仓设置两个出料溜管，分布在水渣仓南北两侧，对称布置。出料溜管尺寸为500×500×3500mm，内部铺衬板，溜管下口前侧距定量给料机皮带高度为100mm，溜管下口后侧距定量给料机皮带高度为400mm。

（2）皮带秤平台向南、北侧扩展2.5米，地面增加两道纵钢梁，立柱连接纵钢梁。

（3）在两个水渣仓南、北两侧的出料溜管下各安装一条定量给料机，定量给料机前后轮中心距为18.5m。

（4）新加定量给料机出口处增加下料溜子，溜子内铺6+6mm衬板。

（5）制作、安装设备配套的电气柜、镀锌管、桥架、穿线管、电缆铺设及设备的安装、调试。

（6）更换水渣仓振打电机为中控控制。

2.2.2 锁风阀改造

（1）拆除原双翻板锁风阀。

（2）在18.767m平台增加两条2000mm长的HW200×200×8×12的型钢。

（3）入磨皮带机头下料溜子与螺旋输送器进料口通过大于70°斜向溜管连接，并将入磨皮带机头变径部分进行非标制作，溜管尺寸为600×600×4100mm，溜管内铺6+6mm衬板。

（4）在18.767m平台GL1上安装螺旋输送器，螺旋输送器出料口与中心溜管做Ф1000mm变Ф900mm变径连接，倾斜角度大于70°。

（5）制作、安装设备配套的电气柜、镀锌管、桥架、穿线管、电缆铺设及设备的安装、调试。

3 改造效果

改造项目投资包括6台定量给料机、4台螺旋输送机、材料费、施工费共计220万元，历时三个月，改造达到了预期目的[5]。

（1）改造后水渣在不用落地的前提下，入磨水渣水分由14%降至11%左右，废气中氧含量降至17%，氮氧化物的含量降至40mg/Nm3左右，能够满足正常生产情况下的超低排放要求。

（2）入磨矿渣水分降低，节约高炉煤气使用量，高炉煤气单耗可降低4m3/t左右。

（3）减少系统漏风，降低能耗，利于磨机稳定运转。

改造后每年可减少高炉煤气费用支出约155万元，投资回报率为70%。

4 结语

通过对水渣仓改造降低入磨物料水分，进而降低热风炉燃烧温度和入料锁风方式的改造，能有效降低矿渣粉磨系统降低废气中氮氧化物含量，满足了环保超低排放要求，并且降低入磨水分和更换锁风阀减少系统漏风，稳定矿渣立磨料层，提高台时产量，有效减低能源消耗。并且改造项目在原有水渣仓、皮带秤平台、双翻板锁风阀平台基础上改造，不需征地、环保、规划等手续，施工难度低，施工周期短，投资回报高，希望对有相似情况的矿渣粉磨企业提供借鉴参考。