燒結(jié)廠排放的廢氣量占鋼鐵工業(yè)總廢氣量的40%左右。廢氣中主要含有顆粒物（煙灰塵）、SO2、NOx、CO2、CO、二口惡英和呋喃（PCB、PAH和PCDD/F）高致癌物質(zhì)等多種污染物，其中COx、SOx、NOx的排放量占鋼鐵工業(yè)總排放量的10%、70%、48%。2012年環(huán)境保護(hù)部公布了《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》和《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，而當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)燒結(jié)廠都未達(dá)到排放的要求。在當(dāng)前嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)下，如何兼顧成本推進(jìn)燒結(jié)清潔生產(chǎn)，是鋼鐵企業(yè)必須跨過的一道坎兒。?

　　煙氣循環(huán)利于降低成本?

　　為實(shí)現(xiàn)鐵礦燒結(jié)清潔生產(chǎn)，針對(duì)燒結(jié)尾氣進(jìn)行凈化處理成為工作主流。目前，我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)已得到應(yīng)用，但存在脫硫副產(chǎn)物的二次污染問題；脫硝和二口惡英控制等技術(shù)雖得到高度重視，但進(jìn)展較為緩慢。同時(shí)，尾氣凈化處理技術(shù)均呈現(xiàn)出設(shè)備投資大、運(yùn)行成本高、占地空間大等特點(diǎn)，其應(yīng)用受到限制。?

　　為降低廢氣處理成本、利用燒結(jié)煙氣的余熱，國(guó)外在20世紀(jì)末開始研究將燒結(jié)機(jī)大煙道中部分高溫廢氣循環(huán)到燒結(jié)機(jī)前半部進(jìn)行再利用的新方法。煙氣循環(huán)到燒結(jié)料層時(shí)，煙氣中的粉塵部分會(huì)被吸附并滯留于燒結(jié)料層中，以及煙氣中的NOx被部分降解，二口惡英在高溫下會(huì)被熱解；同時(shí)煙氣中的CO、CH等化合物在燒結(jié)過程中發(fā)生二次燃燒放熱，可降低固體燃耗，進(jìn)一步降低NOx、SO2等的排放。因此，煙氣循環(huán)對(duì)污染物具有顯著的減排效果。但是，相比常規(guī)燒結(jié)，由于煙氣循環(huán)燒結(jié)通過料層的氣體發(fā)生了變化，將影響鐵礦燒結(jié)過程。而當(dāng)前關(guān)于循環(huán)煙氣性質(zhì)對(duì)燒結(jié)過程的影響尚缺少相關(guān)的研究。為此，國(guó)內(nèi)有學(xué)者著力研究循環(huán)煙氣的成分、含量、溫度等對(duì)鐵礦燒結(jié)過程的影響，為煙氣循環(huán)燒結(jié)工藝的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。?

　　過程經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)?

　　此實(shí)驗(yàn)使用的原料包括混勻礦，石灰石、白云石、生石灰等3種熔劑，以及焦粉和燒結(jié)返礦。燒結(jié)礦指標(biāo)是TFe為57.5%，SiO2為4.82%，MgO為2.0%，堿度R為2.0。?

　　煙氣循環(huán)是在燒結(jié)杯上加密封罩，煙氣循環(huán)系統(tǒng)包括配氣系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生爐、豎式加熱爐，以模擬循環(huán)煙氣的氣體組成和溫度。燒結(jié)試驗(yàn)采用質(zhì)量配料法進(jìn)行配料，將含鐵原料、熔劑、焦粉、返礦等混勻后裝入圓筒混合機(jī)進(jìn)行制粒，將制粒后的混合料裝入燒結(jié)杯進(jìn)行點(diǎn)火。點(diǎn)火完畢后，在燒結(jié)杯上加密封罩，通入人工配制的煙氣進(jìn)行燒結(jié)。煙氣由標(biāo)準(zhǔn)氣進(jìn)行配氣模擬煙氣N2、O2、CO、CO2等成分，循環(huán)煙氣中的水蒸氣由蒸汽發(fā)生爐產(chǎn)生，共同通入到燒結(jié)杯密封罩中，利用增強(qiáng)型煙氣成分分析儀檢測(cè)循環(huán)煙氣的成分，通過控制豎式加熱爐的溫度調(diào)控循環(huán)煙氣的溫度。燒結(jié)完成后對(duì)燒結(jié)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括垂直燒結(jié)速度、利用系數(shù)、成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等。??

　　對(duì)燒結(jié)的影響有規(guī)律可循?

　　循環(huán)煙氣O2含量對(duì)燒結(jié)的影響：當(dāng)O2含量從21%降低到15%，燒結(jié)速度有所減慢，成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)也有所降低，但降低的幅度相對(duì)不大；當(dāng)O2含量繼續(xù)降低，燒結(jié)速度急劇降低，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯惡化。因此，循環(huán)煙氣中O2含量的適宜值不能低于15%。?

　　循環(huán)煙氣CO含量對(duì)燒結(jié)的影響：當(dāng)循環(huán)煙氣中CO含量從0%增加到2%時(shí)，燒結(jié)礦各項(xiàng)指標(biāo)均得到改善，其中轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度從60.5%提升到64.5%。因此，當(dāng)循環(huán)煙氣中有一定量的CO時(shí)，對(duì)燒結(jié)礦的質(zhì)量改善有利，同時(shí)還可降低燒結(jié)固體燃耗，減少燒結(jié)污染物產(chǎn)生量。?

　　循環(huán)煙氣中CO2含量對(duì)燒結(jié)的影響：煙氣中CO2含量?jī)H次于N2的含量，與O2含量相當(dāng)。當(dāng)循環(huán)煙氣中CO2含量從0%增加到6%時(shí)，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和成品率逐漸降低，利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度逐漸增加；繼續(xù)增加到8%和12%時(shí)，燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、成品率和利用系數(shù)呈線性降低，而垂直燒結(jié)速度仍繼續(xù)增加。因此，循環(huán)煙氣中CO2含量的適宜值為6%。?

　　循環(huán)煙氣中水蒸氣含量對(duì)燒結(jié)的影響：當(dāng)水蒸氣含量從0%增加到8%時(shí)，燒結(jié)速度有所加快，而燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度和利用系數(shù)有所降低；繼續(xù)提高水蒸氣含量到16%時(shí)，垂直燒結(jié)速度、利用系數(shù)、成品率及轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度顯著下降。因此，循環(huán)煙氣中水蒸氣含量不宜超過8%。?

　　循環(huán)煙氣溫度對(duì)燒結(jié)的影響：當(dāng)循環(huán)煙氣溫度從室溫升高到200℃時(shí)，燒結(jié)礦產(chǎn)品質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)均有所改善，其中燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度最為明顯；當(dāng)循環(huán)煙氣溫度繼續(xù)升高到250℃或更高時(shí)，燒結(jié)礦成品率、利用系數(shù)和垂直燒結(jié)速度開始逐漸降低，而燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度繼續(xù)增加。因此，熱風(fēng)溫度為150℃~200℃時(shí)，能獲得較好的燒結(jié)效果。?

　　恰當(dāng)?shù)难h(huán)比保證燒結(jié)效果?

　　根據(jù)燒結(jié)煙氣排放規(guī)律及物料平衡原則，研究人員計(jì)算出不同循環(huán)比例條件下各循環(huán)方案的煙氣成分。計(jì)算原則是：第一，根據(jù)混合料中C燃燒、FeO氧化、結(jié)晶水脫除及水分蒸發(fā)、碳酸鹽分解等，計(jì)算出燒結(jié)過程中O2消耗量、CO2產(chǎn)生量、H2O產(chǎn)生量等，循環(huán)煙氣中CO2、H2O通過料層不發(fā)生變化；第二，假設(shè)CO在循環(huán)的過程中被完全燃燒；第三，根據(jù)熱平衡方程，計(jì)算出循環(huán)煙氣的溫度；第四，實(shí)驗(yàn)過程中考慮到燒結(jié)漏風(fēng)現(xiàn)象，假定燒結(jié)漏風(fēng)率為30%。?

　　該實(shí)驗(yàn)采用的循環(huán)方式是將抽取大煙道中部分煙氣循環(huán)到燒結(jié)料面，機(jī)罩完全覆蓋燒結(jié)機(jī)，燒結(jié)所需氣體不足部分由空氣補(bǔ)充。隨著煙氣循環(huán)比例的提高，循環(huán)煙氣中O2含量降低，而CO2、CO、H2O含量提高。當(dāng)循環(huán)比例為40%時(shí)，O2含量低于15%，且H2O含量也提高到6.63%，依據(jù)煙氣性質(zhì)對(duì)燒結(jié)的影響規(guī)律，煙氣循環(huán)燒結(jié)的煙氣循環(huán)比例不宜超過40%。?

　　總之，煙氣循環(huán)比例對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)的影響是：隨著煙氣循環(huán)比例的增加，垂直燒結(jié)速度和利用系數(shù)逐漸降低，燒結(jié)礦成品率和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度則先增加后降低，特別是當(dāng)煙氣循環(huán)比例為50%時(shí)，燒結(jié)礦各項(xiàng)指標(biāo)均顯著惡化。當(dāng)煙氣循環(huán)比例為30%~40%時(shí)，相對(duì)能獲得較好的燒結(jié)指標(biāo)。?