鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物,鋼鐵企業(yè)含鐵塵泥產(chǎn)生量約為噸鋼的 10%,其中,鋅、鉛、鈉、鉀等元素含量較高的粉塵占鋼鐵企業(yè)粉塵量的25%~30%,這些廢棄物是可以利用的二次資源,經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,轉(zhuǎn)底爐工藝可實(shí)現(xiàn)含鐵含鋅塵泥的循環(huán)利用,取得良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益,逐漸獲得認(rèn)可。
一、轉(zhuǎn)底爐工藝流程
各種粉塵干灰直接進(jìn)入配料間料倉(cāng),烘干機(jī)烘干后的含鐵含鋅塵泥(含水6%左右)進(jìn)入料倉(cāng),將原料、還原劑、粘結(jié)劑按比例配料,經(jīng)過(guò)混合、壓球、篩分,將大于8 mm的含碳球團(tuán)均勻地布到轉(zhuǎn)底爐環(huán)形爐床上,轉(zhuǎn)底爐爐內(nèi)溫度控制在1 000~1 350℃,在20~30 min內(nèi),含碳球團(tuán)被還原成金屬化球團(tuán),同時(shí)氧化鋅被還原為鋅,鋅揮發(fā)進(jìn)入煙氣中,其由袋式除塵器凈化后外排,氧化鋅在袋式除塵器中逐級(jí)回收。還原后的金屬化球團(tuán)經(jīng)高溫出料螺旋從轉(zhuǎn)底爐排出,進(jìn)入圓筒冷卻機(jī)。冷卻后,成品球團(tuán)溫度降至小于 200℃,篩分后合格成品球(粒徑不小于 5 mm)供高爐使用,篩下成品粉料(粒徑小于5 mm)供燒結(jié)使用。
二、轉(zhuǎn)底爐工藝能耗高的原因
1、原料處理 除粉塵干灰外,轉(zhuǎn)底爐工藝還要處理鋼鐵企業(yè)的含鐵含鋅污泥,此污泥含水量25%-35%,需要耗費(fèi)大量能源將污泥烘干。
2、轉(zhuǎn)底爐球團(tuán)烘干 生球烘干是物料進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原之前的一道關(guān)鍵工序,生球烘干跟污泥烘干一樣,采用烘干機(jī),利用煙氣發(fā)生爐的高溫?zé)煔夂娓?,但漏風(fēng)較大,同樣需要耗費(fèi)大量能源。
3、轉(zhuǎn)底爐本體 因球團(tuán)只能布 1 ~ 3 層,轉(zhuǎn)底爐爐膛空間利用嚴(yán)重不足,
4、煙氣系統(tǒng) 煙氣帶走的熱量接近50%,盡管國(guó)內(nèi)各家均采用余熱回收方案,但終結(jié)果均不太理想,設(shè)備故障率高,回收效率低,甚至經(jīng)常導(dǎo)致排放煙氣溫度過(guò)高,熱量損失多。
5、球團(tuán)冷卻 轉(zhuǎn)底爐金屬化球團(tuán)出爐后的溫度為1 100 ℃左右。常用外部噴淋式圓筒冷卻機(jī)將其冷卻至小于200℃,大量的水通過(guò)噴淋蒸發(fā)吸收熱量且熱量不回收,造成水資源的大量浪費(fèi)。同時(shí),圓筒冷卻機(jī)需要通入大量氮?dú)膺M(jìn)行密封,防止球團(tuán)再氧化,造成大量氮?dú)馀欧拧?br />
三、轉(zhuǎn)底爐降低能耗措施
1、原料水分中和技術(shù) 可以考慮通過(guò)干料和濕料混合調(diào)節(jié)水分,將干除塵灰與含水35% 的OG污泥轉(zhuǎn)運(yùn)至干濕攪拌混合機(jī),攪拌混合后得到水分≤ 6%的混合料,直接配料壓球,節(jié)約大量能源。
2、高溫球團(tuán)余熱回收 寶鋼湛江鋼鐵有限公司自行開(kāi)發(fā)了內(nèi)循環(huán)式冷卻機(jī),冷卻筒由換熱膜式壁組成,物料高溫物料進(jìn)入筒體后,在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中將熱量傳遞給膜式壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷卻介質(zhì),冷卻介質(zhì)受熱升溫后進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)。
3、轉(zhuǎn)底爐富氧燃燒 采用變壓吸附制氧法,氧氣從助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口與空氣一起被吸入風(fēng)機(jī),形成的富氧空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后送入爐內(nèi)。工藝成熟、投資低,運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。
4、節(jié)能烘干工藝 將轉(zhuǎn)底爐主煙氣系統(tǒng)尾氣(150 ℃)與生球干燥熱風(fēng)爐產(chǎn)生的煙氣混合,作為生球烘干的煙氣,充分利用主煙氣系統(tǒng)尾氣熱量,可大大降低高爐煤氣消耗。
5、煙氣系統(tǒng)效能提升 可采用用全鍋爐形式,提高蒸汽回收量,降低摻冷風(fēng)量,并將部分要排放的 150 ℃左右尾氣引入烘干機(jī)進(jìn)行烘干,回收大量能源。
四、結(jié)束語(yǔ)
轉(zhuǎn)底爐的能量利用率較低,經(jīng)過(guò)不斷研發(fā)和改進(jìn),轉(zhuǎn)底爐能耗目前有了極大的降低,但在碳達(dá)峰碳中和的背景下,轉(zhuǎn)底爐的能耗仍需要不斷降低。因此,未來(lái)應(yīng)全方位考慮能源利用途經(jīng),研發(fā)、推廣新型轉(zhuǎn)底爐工藝與設(shè)備,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。