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关于烟气两段法烧结机烟气脱硫除尘技术结论

最后更新时间:2023-12-19 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:26996 浏览:120970
论文导读:目的就是为烧结机配备除尘脱硫装置,经除尘、脱硫处理后的烟气SO2排放浓度≤200mg/Nmz3,尘排放浓度≤80mg/Nm3。2.2烧结机烟气的特点(1)烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在120~180℃之间。(2)烟气挟带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成,一般浓度达10g/Nm3。(3)含湿量
摘 要:本文阐述了两段法烧结机烟气脱硫技术在济钢铸管公司的应用,主要介绍了钢铁工业烧结机烟气脱硫的工艺原理,根据济钢铸管公司的现状开发了SD-FGD系列喷射旋流曝气脱硫塔,该工艺技术先进可靠,具有一定的代表性,并对系统运行效果及在应用中存在的问题提出了相关的建议。
关键词:烧结机;烟气脱硫;SD-FGD;
1 前言
我国“十一五”规划纲要明确提出:要建设资源节约型、环境友好型社会,把单位GDP能耗降低20%,主要污染物排放总量减少10%,这是具有法律效力的约束性指标。当前,SO2的减排呼声最高,压力最大。钢铁企业是SO2排放的第二大户,存在巨大的减排空间,在电厂脱硫已取得较大成效的情况下,减排的压源于:标准论文格式范文www.7ctime.com
力正日益突出。烟尘主要来自烧结机的烧结过程及冷却机的冷却过程,SO2 主要来自烧结机头烟气。而烧结机头烟气中SO2 仍然采用烟囱高空排放,如果不对这些污染源加以控制,势必造成污染物的肆意排放,仍然会严重污染厂区环境,影响正常的生产,危害职工身体健康。
本文以济钢铸管集团公司为例,介绍了一种新型的SD-FGD系列喷射旋流曝气脱硫塔技术。
2 工程概述

2.1 工程简述

济钢铸管公司现有两台52m2烧结机,烧结机工艺设计分为两条主抽风烟道,配备有多管除尘器,排放烟气含尘浓度<600mg/Nm3,含硫化物浓度<1500mg/Nm3, 每年向大气中排放硫化物7992t,粉尘3196.8t,给周围的环境带来很大危害。为了确保济钢集团公司与订的20济南市政府签08年主要污染物总量减排目标责任书的完成,2008年7月23日,济钢集团公司下达了《关于铸管公司52烧结机脱硫除尘项目立项实施有关问题的通知》。本项目的目的就是为烧结机配备除尘脱硫装置,经除尘、脱硫处理后的烟气SO2排放浓度≤200mg/Nmz3,尘排放浓度≤80mg/Nm3。

2.2 烧结机烟气的特点

(1)烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在120~180℃之间。
(2)烟气挟带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成,一般浓度达10g/Nm3。
(3)含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以含尘烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量在10%左右。
(4)含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程,均产生一定量的HCl、SOx、NOx等。
(5)CO含量较高。
(6)含SO2平均浓度较低,根据原料和燃料差异而变化,一般在1000~3000mg/Nm3。
(7)重金属污染物。
(8)含二噁英类。目前钢铁行业的二噁英排放居世界第2位,仅次于垃圾焚烧行业。
3 烧结机脱硫技术

3.1 脱硫工艺的选择

目前国内外的脱硫方法主要有干法脱硫、半干法脱硫及湿法脱硫。除尘技术主要有电除尘、机械除尘、过滤式除尘等,根据除尘过程中是否用水或其他液体,还可将除尘器分为干式和湿式两大类。2006年石钢3#、4#烧结机新上的脱硫系统采用的是密相干塔工艺,即干法脱硫,除尘系统采用的是电除尘器;2007年福建三钢的180m2烧结机脱硫采用的是循环流化床干法脱硫,除尘系统采用布袋除尘器;2008年5月梅钢180m2烧结机采用的是喷旋冲湿式石灰石-石膏法脱硫工艺,属于湿法脱硫;2008年12月邯钢400m2烧结机采用的是气固再循环半干法脱硫,除尘系统为布袋除尘器。
由于烧结烟气具有前述的特点,必须采用适合烧结烟气特点的烟气净化装置;而且应具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等特点。山东球墨铸铁管有限公司所提供场地面积较小,因次对工艺的选择必须考虑到系统占地面积等因素,在本项目中我公司选择了双碱法作为脱硫主要工艺。

3.2 除尘方案的选择

由于冶金行业的烟气具有粉尘细,易黏附结垢的特点,而湿式除尘器利用水与含尘气体作用,在净化粉尘的同时,具有净化有毒气体的作用,且设备体积较小、投资较省,考虑到现场的情况我们选择湿式除尘方案。湿式除尘方法中文丘里管除尘器具有除尘效率高,能消除1:m以下的细尘粒,结构比较简单,而且还能用于除雾、降温等方面,符合烧结机烟气的特点,因此在本项目中我们选择了文丘里管湿式除尘法。
除尘射流器应用原理是依据文丘里原理开发出的一种产品,文丘里除尘的工作原理是靠高速运动的气流及流经的管道截面发生变化,使气溶胶与洗涤液或吸收液在高速气流中发生相对运动,从而达到气溶胶与空气分离的目的,文丘里洗涤器净化原理图如图1所

一、文丘里洗涤器净化原理图

3.3 工艺流程

我公司与日本住友金属工業(株)和歌山製鉄所環境部合作,结合我国冶金行业的特点,对日本及欧洲冶金行业的脱硫成熟技术进行引进与消化吸收。共同开发出了SD-FGD系列喷射旋流曝气脱硫塔。该设备集脱硫、除尘于一体,脱硫、除尘效率均较高,投资低、占地少,在国内处于先进水平该技术在日本冶金行业得到广泛应用。该技术吸取了我公司在济南庚辰钢铁有限公司24平米烧结机应用石灰石法脱硫工艺中的不足,解决了塔内及管道结垢缺陷,解决了出风含水量大的问题。我公司针对山东球墨铸铁管有限公司实际情况,对52平米烧结机进行专项设计,除尘、脱硫工艺中所配备的SD-PS80-Ⅱ喷射旋流曝气脱硫塔,具有气液传质好、脱硫除尘效率高、液气比小、装置内无活动部件、工程造价低、节省运行费用等优点。
本系统主要包括除尘系统、脱硫系统、脱硫液循环系统、除尘液循环系统。

4、 设计参数

4.1 文丘里洗涤器的最佳操作条件 (1).喉管面积A0=

2.83m2

(2).喉管直径D0=1.7m
(3).喉管长度L0=1.6m
(4).收缩管的进气截面积A1=7.6m2
(5).收缩管的进气端直径D1=3.2m
(6).收缩管的长度L1=2.3m
(7).渐扩管出口直径D2=3.2m

4.2 脱硫方法

由双碱法的原理可以看出氧化反应主要是将SO32-和CaSO3氧化,而H++SO32-(HSO3-,故系统pH的高低也决定着氧化反应发生的程度。
对于脱硫效果来讲,塔进口pH越高,吸收液脱硫能力也就越强。但pH过高后,可能会增加系统中Ca2+的浓度,从而增加系统中CaSO4的过饱和度,引起系统的结垢和堵塞。为了防止系统的结垢和堵塞,下面对系统运行各个阶段的pH进行研究。
图1 清液池pH与再生池pH变化规律
图2 混浆池pH=11时再生池各阶段pH
由图1可知,随着清液池pH升高,无论是低pH运行还是高pH运行,再生液的pH都会升高。当低pH运行时,由于塔出口pH较低,且塔出口中大部分为HSO3-,HSO3-+OH-(SO32-,快速消耗OH-,故在开始阶段上升幅度较大,在pH=11.0左右时,再生液pH上升趋势才趋于平缓,此时再生液的pH也接近于7。高pH运行时,塔出口pH较高,随着清液池pH值升高,再生液pH继续升高,但上升的幅度整体趋于平缓。如果不断提高混浆池的pH值,即增加投入Ca(OH)2的量,可以增强脱硫液的脱硫效率,但一方面增加了系统的运行花费,另一方面投入Ca(OH)2的量增加,Ca2+也随着增加,将有可能引起系统结论文导读:
垢和堵塞。

4.3 脱硫液循环系统

脱硫液与烟气接触反应后,经塔体底部水封口由排水沟流入循环水池,循环水池由再生反应池、氧化池、沉淀池和清水池四部分组成。从脱硫装置底部出来的脱硫液首先进入再生反应池,与石灰浆液发生再生反应,然后进入氧化池,通过搅拌并鼓入空气将水池中的CaSO3氧化为CaSO4,经沉淀后的池底浓浆由浓浆泵将CaSO4抽出,送到板框压滤机,制成脱硫渣滤饼综合利用或抛弃,滤液流到循环水池。在清水池旁设有pH值检测仪,并补充NaOH溶液,调节pH值后,由循环水泵抽送到脱硫装置进行脱硫。

4.4 除尘液循环系统

除尘液与烧结烟气接触后,经管道流到后面的惯性分离器,固液分离后,除尘液经底部水封口流入循环池,循环池由泥浆池和清液池组成。从分离器底部出来的除尘液首先进入泥浆池沉淀,停留一段时间后,上清液进入清液池,由循环水泵抽送到除尘装置进行除尘;池底泥浆则由浓浆泵抽送到板框压滤机,压缩脱水后,定期由运渣车外运。
以上四个单元是本系统的主要单元,除此之外,本系统还包括脱硫剂制备系统及电气和自控系统等。

4.5 SD-FGD曝气脱硫塔原理

应用文丘里除尘、惯性分离等原理设计的高效喷射旋流曝气除尘脱硫塔,高效旋流曝气脱硫塔为圆柱形塔体,塔外有高效射流器,塔内安装有若干层高负荷旋流装置和高效除雾装置。脱硫工作时,烟气由塔底切向进入,形成旋转气流上升,烟气通过塔板旋流叶片的导向作用使烟气呈旋转上升。经二次扩散,使得气体里所含的二氧化硫散发,并与上部两层喷淋的脱硫浆液充分接触,从而增大气液间的接触面积;液滴被气流带动旋转,产生的离心力强化气液间的接触,最后液滴被甩到塔壁上沿壁流下,经过溢流装置到下层塔板上,再次被气流雾化而进行气液接触。如上所述,液体在与气体充分接触后得到有效分离,避免雾沫夹带,其气液负荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液层薄,开孔率大而使压降较低,比达到同样效果的一般旋流板塔的压降约低50%,因此,综合性能优于常用的旋流板塔。
由于装置内部提供了良好的气液接触条件,气体中的SO2被碱性液体吸收的效果好;采用较低的液气比是1:0.8~1.2。高效喷射旋流脱硫除尘装置上部装有高效除雾装置,安装两层折板除雾器,从而使气流带出塔的雾滴很少。减少出口烟气带水的危害。
烟气进入射流器,由于有降尘水及烟尘里有烧结机烟尘带出来的氧化钙,可以作为一级脱硫处理,效率在30%左右。在旋流脱硫塔内进行二级脱硫处理,效率在65%以上,总的脱硫效率在95%以上。
5 存在不足
由于此工程为老厂改造,因此可用场地面积较小,该系统整体的设备与管路布局不够理想,造成系统阻力稍大。另外由于工程指标要求该技术没有涉及到脱硝的内容,以后的应用中将逐步完善技术,使其应用范围更加广泛。
6 结论
1. 在钢铁行业烧结机脱硫塔主体材料采用玻璃钢塔为国内首创。脱硫塔采用玻璃钢整体制造,密封性能好,无跑冒滴漏现象,耐腐蚀性比其它材料强,使用寿命长达25年不用维护。

2.源于:大学生论文查重www.7ctime.com

该工艺采用的两段法工艺,在预处理部分采用的除尘液为高炉冲渣水,该水呈碱性,除对烟气的润湿作用外也提高了对硫化物的吸收率,并且提高了水资源的利用率,减少了水资源的消耗。脱硫部分采用的双碱法湿式脱硫。
3.脱硫塔为我公司自创的喷射旋流曝气脱硫塔(SD-FGD),塔底部设有导气旋流装置,使烟气在塔内流动均匀,并且通过控制脱硫塔进口的pH值解决了塔内的结垢问题。
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作者简介:
宋圣才,男,(1969-),高级工程师,从事烧结机烟气脱硫脱硝。