某鋼廠燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽治理方法淺談
目前國(guó)內(nèi)大部分鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)煙氣均進(jìn)行了脫硝、脫硫升級(jí)改造其方案主要以濕法煙氣脫硫?yàn)橹鞔朔椒ㄊ窃斐蔁煔鉄熡瓞F(xiàn)象的主要因素。因地域差別通常煙羽溫度在45℃-55℃之間此時(shí)的煙氣為飽和濕煙氣煙氣中含有大量的水蒸汽具有一定的潛熱如果煙氣由煙囪直接排出受大氣溫度的影響煙氣中的水蒸汽就會(huì)凝結(jié)形成濕煙羽。煙氣煙羽治理的關(guān)鍵就是排放煙氣溫度、濕度的控制。本文以某鋼鐵責(zé)任有限公司2*230㎡燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽治理方法進(jìn)行淺談希望對(duì)鋼鐵行業(yè)煙羽治理的發(fā)展帶來(lái)積極意義。
目前國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)絕大多數(shù)燒結(jié)機(jī)煙氣處理常見(jiàn)以噴淋或濕法脫硫?yàn)橹髋艧煖囟冉抵?5℃-55℃此時(shí)的煙氣通常是飽和濕煙氣煙氣中含有大量水蒸汽與環(huán)境冷空氣混合在降溫過(guò)程中所含的水蒸氣飽和凝結(jié)凝結(jié)水霧滴對(duì)光線產(chǎn)生折射、散射使煙羽呈現(xiàn)出白色或者灰色被稱為“濕煙羽”“煙氣消白”就是指去除濕煙氣中的水蒸氣。
煙氣消白消除的不是視覺(jué)上的污染而是比較徹底的消除煙氣中的氮氧化物硫化物氣溶膠各種煙塵顆粒物及結(jié)晶鹽顆粒物質(zhì)。隨著國(guó)家大氣污染防治政策的深入實(shí)施我國(guó)鋼鐵行業(yè)環(huán)保壓力顯著增加煙氣消白也日益納入環(huán)保改造項(xiàng)目。
1治理背景
2018年天津市國(guó)內(nèi)首個(gè)地方在大氣標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)煙氣排放溫度做出限定規(guī)定非采暖季（4月至10月）煙氣排放溫度≤48℃采暖季（11月至次年3月）煙氣排放溫度≤45℃并且鼓勵(lì)使用余熱對(duì)降溫后煙氣進(jìn)行再加熱該標(biāo)準(zhǔn)已于2018年7月1日正式實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)煙氣消白治理進(jìn)入里程碑階段。
某鋼鐵責(zé)任有限公司2*230㎡燒結(jié)機(jī)煙氣處理設(shè)計(jì)濕法脫硫系統(tǒng)系統(tǒng)升級(jí)改造需要增加SCR脫硝和消白系統(tǒng)來(lái)保證環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。由于燒結(jié)機(jī)出口煙氣溫度平均在130℃-145℃左右往往運(yùn)行期間保持脫硝催化劑反應(yīng)溫度要滿足320℃-380℃（催化劑設(shè)計(jì)最低、最高連續(xù)運(yùn)行煙溫為295℃-420℃）。
過(guò)低的反應(yīng)溫度將大大提高副反應(yīng)的發(fā)生生產(chǎn)（NH4）2SO4或NH4HSO4附著在催化劑表面堵塞催化劑的通道和微孔從而大大降低催化劑的活性[3]；過(guò)高則增加高爐煤氣消耗量和二次換熱的困難。因此燒結(jié)機(jī)煙氣的消白治理不僅僅考慮消白系統(tǒng)更多的要結(jié)合脫硝、脫硫系統(tǒng)綜合治理進(jìn)而消除二次污染并節(jié)約資源和經(jīng)濟(jì)成本。
2燒結(jié)工藝介紹
燒結(jié)是指在一定的高溫作用下使鐵礦粉末或粉末壓坯加熱到低于其基本成分的熔點(diǎn)的溫度產(chǎn)生一定量的液相并與其他未熔礦石顆粒作用冷卻后液相將礦粉顆粒之間發(fā)生粘結(jié)燒結(jié)體的強(qiáng)度增加把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結(jié)體從而獲得所需的物理、機(jī)械性能的制品或材料。其中帶式燒結(jié)機(jī)是我國(guó)冶金鋼鐵企業(yè)使用最為廣泛的一種燒結(jié)機(jī)款型其技術(shù)先進(jìn)可靠且實(shí)用適用于大、中型規(guī)模燒結(jié)廠的鐵礦粉燒結(jié)處理。
帶式燒結(jié)機(jī)是由鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)上的封閉軌道和在軌道上連續(xù)運(yùn)動(dòng)的一系列燒結(jié)臺(tái)車組成。首先將燒結(jié)礦中分出的鋪底料加至臺(tái)車上以保護(hù)臺(tái)車箅條并減少?gòu)U氣中的含灰量然后再將燒結(jié)混合料經(jīng)布料機(jī)加至臺(tái)車上并保持規(guī)定的高度。
隨之進(jìn)行抽風(fēng)點(diǎn)火燒結(jié)隨著臺(tái)車的前進(jìn)，德國(guó)進(jìn)口煙氣分析儀通過(guò)抽風(fēng)助燃燒結(jié)過(guò)程將由料層表面向下不斷進(jìn)行.將混合料由上至下燒透生成燒結(jié)礦。至機(jī)尾時(shí)燒結(jié)完成臺(tái)車翻轉(zhuǎn)而將燒結(jié)餅傾卸。燒結(jié)餅經(jīng)破碎和篩出熱支礦后送至冷卻機(jī)冷卻。空臺(tái)車沿下部軌道繼續(xù)運(yùn)行回?zé)Y(jié)機(jī)頭部進(jìn)行新一輪的加料點(diǎn)火燒結(jié)過(guò)程如此循環(huán)。而燒結(jié)廢氣則由料層中抽出至臺(tái)車下的風(fēng)箱從而并入除塵入口煙道經(jīng)脫硝、脫硫處理后排向煙囪。
3可行性方案
本可行性方案采用“先降溫、后升溫”的技術(shù)路線參照燒結(jié)機(jī)煙氣低溫及高爐煤氣加熱升溫的特點(diǎn)設(shè)置一級(jí)煙氣冷卻器、MGGH煙氣冷卻器、煙氣冷凝器、MGGH煙氣再熱器以及冷卻塔等系統(tǒng)。
一級(jí)煙氣冷卻器布置在GGH與增壓風(fēng)機(jī)之間的煙道上主要是將吸收塔入口煙氣溫度從175℃-185℃冷卻至115℃-120℃保證其煙氣溫度始終在酸露點(diǎn)以上這部分余熱品味相對(duì)較高煙氣冷卻降溫釋放出的熱量可供70℃供熱回水升溫至90℃去熱網(wǎng)供水或去后期余熱發(fā)電鍋爐使用其換熱管材質(zhì)為DN鋼制作。
MGGH煙氣冷卻器布置于現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)增壓風(fēng)機(jī)與吸收塔之間將115℃-120℃煙氣進(jìn)一步冷卻至90℃-95℃進(jìn)入吸收塔該部分回收的熱量供MGGH煙氣冷凝器出口煙氣加熱使用，其換熱管材質(zhì)為2205制作。
煙氣冷凝器對(duì)現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)吸收塔出口煙囪進(jìn)行改造將塔頂錐段部分改為側(cè)出式水平煙道將煙氣冷凝器布置于此處將吸收塔出口約50℃-53℃的飽和煙氣降至48℃/45℃（非采暖季工況/采暖季工況）其換熱管材質(zhì)為氟塑料PFA制作。
MGGH煙氣加熱器布置于煙氣冷凝換熱器后利用MGGH煙氣冷卻器回收的熱量將48℃/45℃（非采暖季工況/采暖季工況）的煙氣加熱至71℃/68℃（非采暖季工況/采暖季工況）后通過(guò)煙囪排放至大氣其換熱管材質(zhì)為氟塑料PFA制作。
其中MGGH系統(tǒng)采用閉式循環(huán)二次換熱系統(tǒng)該系統(tǒng)功能為完成煙氣和水之間的換熱。水在煙氣冷卻器中吸收煙氣熱量通過(guò)循環(huán)水泵輸送到煙氣再熱器把熱量傳給從吸收塔出來(lái)的凈煙氣煙氣側(cè)入口過(guò)渡段設(shè)有導(dǎo)流板以保證換熱器煙氣流暢均勻。MGGH系統(tǒng)還配備取樣系統(tǒng)定期檢測(cè)循環(huán)水電導(dǎo)率通過(guò)加藥系統(tǒng)添加30%NaOH溶液將循環(huán)水PH值控制在9-9.5以保護(hù)碳鋼循環(huán)管道。
冷卻塔屬熱交換設(shè)備系統(tǒng)其利用空氣對(duì)通過(guò)其的水冷卻冷卻塔冷卻過(guò)程中同時(shí)把水汽化潛熱帶入空氣。
4調(diào)試試驗(yàn)
2019年08月10日10時(shí)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣消白系統(tǒng)安裝完畢后僅投運(yùn)一級(jí)煙氣冷卻器由于當(dāng)時(shí)煙氣冷凝器和MGGH未投運(yùn)濕度較大煙羽現(xiàn)象特別明顯。此時(shí)吸收塔入口煙氣溫度為111℃吸收塔出口及煙囪入口溫度為55℃對(duì)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽情況進(jìn)行了拍攝記錄如圖一所示。
2019年08月13日8時(shí)50分兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣消白系統(tǒng)安裝完畢后進(jìn)行投運(yùn)調(diào)試由于當(dāng)時(shí)濕度相對(duì)較大加之煙氣冷凝器冷凝調(diào)試效果不明顯出現(xiàn)明顯的少許煙羽現(xiàn)象。此時(shí)吸收塔入口煙氣溫度為110℃、吸收塔出口溫度為55℃、煙氣冷凝器出口溫度51.1℃、煙囪入口溫度為69.8℃（干煙氣）對(duì)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽情況進(jìn)行了拍攝記錄。
2019年08月20日11時(shí)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣消白系統(tǒng)調(diào)試完畢由于吸收塔入口煙溫和煙氣冷凝器、MGGH未達(dá)設(shè)計(jì)值出力煙囪出口出現(xiàn)煙羽基本消失現(xiàn)象。此時(shí)吸收塔入口煙氣溫度為100℃、吸收塔出口溫度為53℃、煙氣冷凝器出口溫度49.2℃、煙囪入口溫度為69.5℃（干煙氣）對(duì)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽情況進(jìn)行了拍攝記錄如圖三所示。
2019年06月15日15時(shí)31分，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣消白系統(tǒng)調(diào)試完畢后運(yùn)行正常此時(shí)環(huán)境溫度32℃、吸收塔入口煙氣溫度為96.5℃、吸收塔出口溫度為52℃、煙氣冷凝器出口溫度52.6℃、煙囪入口溫度為69.2℃（干煙氣）煙囪出口煙羽完全消失SO2、NOX、粉塵含量均達(dá)標(biāo)排放對(duì)兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)煙氣煙羽情況進(jìn)行了拍攝記錄。
5結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)和分析在系統(tǒng)運(yùn)行正常的工況下可以看出有色煙羽的消除與當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、排煙溫度、排煙濕度等參數(shù)密切相關(guān)外還與顆粒物的排放有關(guān)。排煙中顆粒物的含量高水蒸氣凝結(jié)豐富既是在遠(yuǎn)高于露點(diǎn)的情況下水蒸氣也能夠凝結(jié)形成煙羽單排煙中顆粒物≤5mg/m3時(shí)對(duì)水蒸氣的凝結(jié)明顯減小。
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