李吉能  

（武钢集团昆明钢铁股份有限公司技术中心）

摘  要  采用气体分析法对烧结机各个风箱篦条下的废气成分进行测定实践，描绘出烧结机不同位置废气中主要成分的分布规律，为烧结生产者掌握不同废气成分的主要产生区域，特别是污染物防治提供技术支撑。

关键词  烧结废气  成分  测定  实践

1  前言

铁矿石烧结是在抽风系统作用下将空气从上往下抽入烧结料层，使表面点火后的料层继续往下燃烧，烧结料层以氧化性气氛为主、局部为还原气氛，烧结过程发生复杂的化学反应，导致烧结废气组成成分多，其中含SO2、NxO等有害气体，在外排时必须经过脱硫、脱硝技术处理，才能满足国家环保标准的要求。中南大学对烧结试验过程中的O2、CO2、CO进行了测定[1]，但在废气成分未涉及环保要求的项目。对烧结机生产过程中废气主要成分的测定鲜有报道，所以对其进行测定实践是有技术意义和现实需要的。

在烧结过程中某一位置的气体气氛，可以通过测定相应烧结台车篦条下部的废气成分来获得。国内测定烧结废气的方法中以气体分析法最常用，武钢集团昆明钢铁股份有限公司技术中心采用Testo t350XL型全自动烟尘采样器对烧结废气组成进行了测定，以期达到对烧结机各部位的废气成分进行定量表征，将沿烧结台车行进方向各点的数据收集、整理，形成废气成分的趋势变化曲线，有利于掌握烧结过程中不同废气成分变化趋势和浓度峰产生的位置。

2  废气成分测定过程

2.1  测定方法

当烧结机处于正常生产状态时，当打有取样孔的台车运行到各风箱中点位置时，将取样管插入台车篦条下的取样孔内，对台车篦条下和机头除尘器前大烟道内的废气成分进行在线分析，对各点数据按顺序绘图。

2.2   测定装置

气体分析法的测定装置为Testo t350XL型全自动烟尘采样器1套。 

3  测定结果

3.1  废气中O2测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的氧气含量测定结果，见图1。

从图1可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，氧气含量为烧结机头、尾高，主要因为带式烧结机头、尾部的漏风严重所致；从3#风箱到19#风箱呈逐渐增加趋势（6#、11#风箱存在漏风，空气被吸入导致数据异常，下同），表明随着烧结过程的进行、燃烧带的不断下移，抽入料层的空气中氧的过剩系数逐渐增大。机头除尘前烟道内氧气含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现降低。

3.2  废气中CO测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的CO含量测定结果，见图2。

从图2可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，CO含量为烧结机头、尾低，主要因为带式烧结机头、尾部的漏风严重所致。从3#风箱到14#风箱（点火后、大约为前2/3风箱）为CO的峰值区，表明随着烧结过程的进行、燃烧带的不断下移，抽入料层的空气中氧的过剩系数逐渐增大，固体燃料的燃烧条件也逐渐改善，从理论上有利于固体燃料的完全燃烧、CO浓度应有降低，可能与燃料配加量偏大、燃烧不完全，以及过湿层的存在透气性差、抽入风量偏小，使得浓度偏高有关。15#风箱CO浓度大幅降低，与过湿层消失有关；而15#风箱到18#风箱浓度有升高趋势，主要与料层下层燃料粒度比上层粗、燃料不完全有关。机头除尘前烟道内CO含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现降低。

3.3  废气中CO2测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的CO2含量测定结果，见图3。

从图3可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，CO2含量为烧结机头高，主要因为带式烧结机头点火炉气体燃烧后被抽入所致。从3#风箱到19#风箱CO2浓度逐渐降低，与CO浓度形成高低对应。机头除尘前烟道内CO2含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现升高。

3.4  废气中NOX的测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的NOX含量测定结果，见图4。

从图4可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，NOX含量为烧结机头、尾低，主要因为带式烧结机头、尾部的漏风严重所致。从3#风箱到12#风箱（点火后、大约为前2/3风箱）为NOX的峰值区，表明固体燃料的燃烧，以及过湿层的存在透气性差、抽入风量偏小，使得浓度偏高有关。12#风箱到18#风箱NOX浓度逐渐降低，与燃料从上到下逐渐减少、过湿层消失有关。机头除尘前烟道内NOX含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现升高。

3.5  废气中SO2的测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的SO2含量测定结果，见图5。

从图5可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，SO2含量为烧结机头、尾低，主要因为带式烧结机头、尾部的漏风严重所致。从11#风箱到18#风箱（冷却前、大约为后2/5风箱）为SO2的峰值区，表明过湿层的消失使得被吸收的、以H2SO3形式存在的SO2又分解释放出来，使得浓度偏高有关。1#风箱到8#风箱SO2浓度逐渐增加，与过湿层的逐渐减薄，吸收SO2能力逐渐减弱有关。机头除尘前烟道内SO2含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现升高。

3.6  废气中H2S的测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的H2S含量测定结果，见图6。

从图6可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气中，H2S含量为烧结机头、尾低，主要因为机头关固体燃料刚开始燃烧、机尾处固体燃料已经燃烧完，以及带式烧结机头尾部的漏风严重所致。从4#风箱到15#风箱（点火后、大约为前2/3风箱）为H2S的峰值区，表明随着燃烧带的下移及温度的升高，在过湿带区域局部料层中S被水蒸汽分解产生H2还原生成H2S。16#风箱到18#风箱H2S浓度逐渐降低，与过湿层的逐渐消失，料层透气性大大提高、还原性气氛逐渐减弱有关。机头除尘前烟道内H2S含量因各风箱含量高低以及漏风影响，混合后出现升高。

3.7  废气温度测定结果

烧结机各风箱、机头除尘前烟道的温度含量测定结果，见图7。

从图7可知，烧结各风箱中点位置处炉篦条下的废气温度从1#风箱到11#风箱基本为一条水平线、且低于65℃，表明过湿层的存在使得废气温度变化不大，12#风箱到18#风箱废气温度逐渐增加直到烧结终点的出现，与燃烧带的不断下移和“自动蓄热”的双重作用，过湿层逐渐减薄、消失有关。机头除尘前烟道内NOX含量因各风箱温度的高低以及漏风影响，混合后出现降低。

4  结论

通过对烧结废气主要成分的测定、分析，得出如下结论：

（1）点火后、大约为前2/3风箱为CO、NOX和H2S、的峰值区；

（2）CO2峰值出现在烧结机头，主要因为带式烧结机头点火炉气体燃烧后被抽入所致；

（3）冷却前、大约为后2/5风箱为SO2的峰值区；

（4）CO浓度偏高表明燃料配加量偏大、燃烧不完全，也找到了本公司烧结固体燃料单耗居高不下的根源。

5  参考文献

[1] 姜涛. 铁矿造块学[M].中南大学出版社， 2016.6第1版，P121.