万象城(中国)Wanxiangcheng







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    万象城(中国)Wanxiangcheng

    钢(gāng)铁超低排放(fàng)改造技术

    钢铁超低(dī)排放已经有全流程示范企(qǐ)业(yè)可以借鉴,超低排放改造有多种技术和(hé)组合可供选(xuǎn)择(zé),问题是改造投资多、成本(běn)增加(jiā)多,吨钢成本至少(shǎo)增加100元(yuán)。有(yǒu)没有投资少、成(chéng)本低的改造(zào)方(fāng)案?本文介绍(shào)几种可以作为补丁(dīng)或(huò)旁路的实用(yòng)技术(shù),包括(kuò)烟气循环利用、喷雾蒸发(fā)冷却调质、喷雾干燥(zào)和多功能喷淋洗涤(dí)技术,探讨在钢铁各工序超低排放改造中“打补丁”的应用。

    1、钢铁(tiě)超低排放技术

    1.1烟气循环利用(yòng)

    烟气循环利用(yòng)源(yuán)头减量(liàng)技(jì)术就(jiù)是将不处理或(huò)简(jiǎn)单处理后的(de)烟(yān)气返回(huí)工序循环利用,从而实现烟气的(de)源头减量(liàng)。目前,烧结(jié)机(jī)烟气循环利用已经成为行业推荐采用的技(jì)术(shù),正在迅速推广应用,实际应用可以减(jiǎn)少烟气处理(lǐ)量40%,那么(me)超低排放改造需处理的烟气量就只有(yǒu)原来的60%,最大限度地保留利用(yòng)现有烟气处理设施,通过(guò)选择氮氧化物浓(nóng)度高的部分循环,还可(kě)以降低入口(kǒu)浓度,有可能就不用上脱(tuō)硝项目,既使上,投资和运行成本(běn)都会降(jiàng)低。

    根据现场考察的研究成果(guǒ),钢铁长流程吨(dūn)钢排放烟(yān)气量平均(jun1)34650Nm3(折合43.7t),采用烟气循环利用,至少可(kě)以减少50%,烟气循环源头减量(liàng)应(yīng)该作为保护大气(qì)环(huán)境的首选技术,通过此(cǐ)技(jì)术,最终实现吨(dūn)钢外排(pái)烟气量减少到现状的10%以下,这对减少钢铁超(chāo)低排放改(gǎi)造的投资和成本具有非常重要的(de)意义,特别(bié)是可以减少(shǎo)大(dà)气污染物总(zǒng)量(liàng)。

    1.2喷雾蒸发冷却调质、喷雾干燥技术

    喷雾蒸发(fā)冷却(què)调质与喷雾干燥(zào)系统(tǒng)由液体(tǐ)管线、压缩气体管线、控制器、壳体和卸灰等部分组(zǔ)成,工(gōng)艺原理和设(shè)备组成(chéng)是相同的,只是用途不(bú)同。喷(pēn)雾蒸(zhēng)发冷却调质(zhì)主(zhǔ)要是用于烟气(qì)的(de)冷却、调(diào)质、抑(yì)尘等预处理(lǐ),比如转(zhuǎn)炉干法(fǎ)电除尘前的(de)蒸发冷却塔(tǎ)、烧结机头烟(yān)气半(bàn)干法的蒸发加湿(shī)。

    喷雾蒸发冷却调质技(jì)术的主要特点:1)可以实现烟气(qì)快速冷却(què),将烟气(qì)从1000℃冷(lěng)却(què)到260℃所需时(shí)间不(bú)到1s,特别(bié)适合(hé)钢铁行(háng)业瞬时性烟气量、温度大幅(fú)、频繁、快速变(biàn)化的(de)工况;2)可(kě)以实(shí)现烟气大幅减量,比如800℃烟气冷却到130℃,采用混风冷却后的烟(yān)气体积是标况烟气体积的10倍以上,而(ér)采用喷雾蒸发冷却只有(yǒu)1.1倍;3)蒸(zhēng)发冷却本身就有除(chú)尘功能,可以使粉尘颗粒凝聚长大,还有利于提高后步(bù)除(chú)尘设备的效率。

    喷雾(wù)干燥技(jì)术的主要目的是利用烟气余热处理废(fèi)水,比如分(fèn)离浓盐水中(zhōng)的水蒸气和盐、将高炉渣等(děng)高温熔渣干法粒化(huà)、分离(lí)浓缩(suō)酸洗废水中的酸、热解热氧化废水中的(de)COD有机污(wū)染物等。

    1.3烟气多功(gōng)能(néng)高效喷淋洗涤技术

    管道式多(duō)功能高效喷(pēn)淋洗涤技术具有除尘(chén)、脱硫、脱硝、脱白、脱(tuō)酸(suān)、脱有(yǒu)机污染物、脱重金属、高(gāo)效(xiào)低阻换热等多功能,既(jì)可(kě)用作烟气(qì)循环利用的简单(dān)处理,又是超(chāo)低排(pái)放改造(zào)的终(zhōng)端技术。作为精除(chú)尘器,出口颗粒物(wù)浓度小(xiǎo)于(yú)20mg/Nm3,与湿电结合,可以确保达(dá)到(dào)10、5mg/Nm3的超低水平,甚至低到(dào)微克级(jí),即小(xiǎo)于(yú)1mg/Nm3。

    该技(jì)术的主要特点(diǎn):1)精除尘:对于(yú)旋风除尘、电除尘、布袋除尘不能达(dá)到超低排放的烟(yān)气(qì),可(kě)以对超(chāo)细颗(kē)粒进行两(liǎng)级相变和冲击吸收,实现除尘超低排放。与湿电结合,可以更高效(xiào)地精除尘、除雾。2)脱硫(liú)、脱硝:对于(yú)能(néng)溶于(yú)水(shuǐ)的二氧化硫、氮氧化物,可(kě)以在烟气温(wēn)度(dù)50℃左右实现超低(dī)排放,与喷雾干燥(zào)结合(hé),还可以处理脱硫脱硝(xiāo)浓缩液,回收产(chǎn)物(wù)。去(qù)除NO,可以先氧化。3)其他:可以高效冷(lěng)却水蒸气、去除大部分可溶于水的(de)污染物(wù),设备阻损小、地面上布置或地下布置基(jī)本不占地。

    2、在主(zhǔ)要工序的应用(yòng)

    钢铁(tiě)长流程通(tōng)常包(bāo)括原料、烧结、球团、焦化、高(gāo)炉炼铁、转炉炼钢、热轧、辅(fǔ)助(zhù)等众(zhòng)多(duō)工序,在充分利用原有设施(shī)基础上,都可以“打补丁(dīng)”方式采用上述技(jì)术实(shí)现超(chāo)低排(pái)放。下(xià)面分别探讨上(shàng)述技(jì)术在烧(shāo)结、高(gāo)炉、转炉等(děng)工序的应用(yòng)。

    2.1烧(shāo)结

    烧结烟气包括机头、冷却、原料、混料等工序烟(yān)气,是钢(gāng)铁超低排(pái)放改造(zào)的(de)重点,投资成本增(zēng)加(jiā)较多(duō),特别是机头(tóu)烟气脱(tuō)硝。

    1)脱硝:首选烟气循环,与(yǔ)烧结(jié)漏风治理结合(hé),大幅减少40%以上的烟气量,选择(zé)NO浓度高的烟气(qì)循环,使超低排放改(gǎi)造进口烟气氮氧化物浓度降低,排放要求不(bú)高时不(bú)必上脱硝项目,既使(shǐ)上,投资和成本都会减少。在脱硝工艺选择上,在(zài)现有(yǒu)湿法脱(tuō)硫的(de)基础上,补(bǔ)丁或(huò)旁路增加(jiā)次氯酸钠、臭氧、等(děng)离子等氧(yǎng)化脱(tuō)硝技术,在脱硫塔顶部或外部(bù),采用多功(gōng)能高效喷淋洗涤技(jì)术,实现排烟脱硝、除湿脱白,还有二噁英、硫酸、盐(yán)酸(suān)、氢氟酸(suān)等(děng)酸(suān)雾、重金(jīn)属等多污染(rǎn)物的协同去除。低温氧化脱(tuō)硝的副产物是硝酸钠、亚硝酸钠,提纯后为化工产(chǎn)品。

    2)脱硫:利用原有湿法脱(tuō)硫系统,改用钠(nà)法(fǎ)、镁(měi)法、氨法脱硫,结合采用烟气(qì)喷雾干燥技术(shù),处理零排脱硫废水,提(tí)高脱硫产物附加值。

    3)除尘:机头烟气在脱硫脱硝(xiāo)过程(chéng)中(zhōng)就可以(yǐ)实现超(chāo)低(dī)排(pái)放,冷却、原料、混料等(děng)工序(xù)的补(bǔ)丁式组合采(cǎi)用多功(gōng)能(néng)高效喷淋洗(xǐ)涤和烟气(qì)循环利用(yòng)技术,可以极限回收(shōu)烟气余热,大幅减少、近(jìn)零外(wài)排烟气(qì),减少除(chú)尘电耗。

    2.2高(gāo)炉

    高炉区域超(chāo)低排放(fàng)改造涉及(jí)出铁(tiě)场除(chú)尘、上料(liào)除尘、水冲渣、热风炉烟气脱硫脱硝、高炉煤气除尘脱(tuō)硫(liú)脱氯等。

    1)出铁场除尘:高炉出铁(tiě)场(chǎng)除尘几乎(hū)都是(shì)采用大型布袋除尘器,多尘(chén)源烟气集中捕集进入大布袋除尘器(qì)除(chú)尘后,由集中的(de)引风机抽(chōu)引对(duì)空排放(fàng)。多数用户原设计排放粉(fěn)尘浓度都是20mg/m3,与(yǔ)超(chāo)低(dī)排放差(chà)距不大。可(kě)以尝试组合(hé)采用喷(pēn)雾蒸发冷却干雾抑尘(chén)、多功能喷(pēn)淋洗涤和烟气循(xún)环利用,将个别尘源或部分烟气简单处理后循环(huán)利用,原布袋除尘器由于风(fēng)速降低就可(kě)以实现超低排放,风机工况风量减少(shǎo)到(dào)额定风量的60%时,风机电耗就可(kě)以减(jiǎn)半,低(dī)投入实现超低(dī)排放(fàng)的同时,还具有显著的节电效益,比如高炉出铁场除尘风机额定电机功(gōng)率(lǜ)2500kW,小(xiǎo)时节电超过1000kWh。

    2)高炉上(shàng)料除尘:高(gāo)炉(lú)上料除尘多采用(yòng)电除尘,设计排放粉尘浓度约50mg/m3,实际会更高。可(kě)以(yǐ)在(zài)现有(yǒu)风机出口后、排放(fàng)前,增加多功能喷淋洗涤、烟(yān)气(qì)循环利用实现超低排放,原有电除(chú)尘器检修后保留作为粗除(chú)尘设备,或停(tíng)止(zhǐ)供(gòng)电仅作为粗除(chú)尘设备节电。

    3)高(gāo)炉水冲(chōng)渣:高炉(lú)水冲渣主(zhǔ)要(yào)需要脱白和回收余热。目前多采(cǎi)用风冷却冷凝(níng)+混(hún)风脱白,余热回收一般是(shì)通过(guò)循环(huán)水(shuǐ)余热回收供(gòng)暖。由于冲水后蒸汽(qì)温度、循环水温都只(zhī)有90℃,回收(shōu)利用余(yú)热难度大、效率低,冒(mào)蒸汽的源点很多,很难密(mì)封(fēng)收集干(gàn)净。可(kě)以尝(cháng)试(shì)改用喷雾干燥粒化(huà),可以(yǐ)在干燥(zào)坑一侧单独另(lìng)做一套,改造不(bú)影响生产,可(kě)回(huí)收高品质余(yú)热,还可(kě)以处理废水。

    4)热风(fēng)炉脱硫:热风炉烟气中(zhōng)SO2、NOx含(hán)量都不高,但按照超低排放烟气要求又不得不改(gǎi)造。目前,行业趋向于采用高炉煤气(qì)源头脱硫,通(tōng)过(guò)高比例烟气循环利用来脱硝。

    2.3转炉

    转炉区域除尘超低排放改造(zào),可以(yǐ)尝试在(zài)现有除尘系(xì)统基础上(shàng),选择(zé)表1推荐的实用技术(shù)通过“打补丁(dīng)”实现,同时降(jiàng)低电耗和设备维修成本(běn)。

    1)转炉一次除尘:转炉一次(cì)除尘是(shì)转(zhuǎn)炉区域超低(dī)排放改造的重点和(hé)难点,主要是因为一次除尘涉及煤气净化(huà),存在爆炸隐患。对于现在采用(yòng)的干法(fǎ)、半干法(fǎ)、湿法(fǎ),都可以通过补丁(dīng)或旁路增加多功能直接喷淋洗涤系统实(shí)现超低(dī)排放,喷淋洗(xǐ)涤系统(tǒng)与湿电相(xiàng)结合,可以更(gèng)稳定地达到超低(dī)、微克排放水平,还有(yǒu)除湿脱(tuō)白。

    2)转(zhuǎn)炉二次三次除尘、铁水处理除尘(chén):尘源点多(duō),采用(yòng)集(jí)中大型布袋除尘器,设计排放浓度与(yǔ)超低排放水平差距小,结合采用烟气(qì)循环利用、多(duō)功能喷淋(lín)洗涤、蒸发冷却(què)技术,都可以(yǐ)实现低投入(rù)低成本超低排放(fàng),循环利(lì)用(yòng)率超过40%,还能取得(dé)节电效益。

    3)钢渣处理、连(lián)铸(zhù)二冷却蒸(zhēng)汽(qì):主要都是涉及水蒸(zhēng)气冷凝处(chù)理(lǐ),采用多功(gōng)能喷(pēn)淋(lín)洗(xǐ)涤和烟气循环(huán)利用,可以在回收冷凝水和余热的同时,实现(xiàn)超低近零排放。

    3、参(cān)考案例(lì)

    3.1三(sān)座(zuò)120t转(zhuǎn)炉干法除尘局部优(yōu)化改造(zào)

    用(yòng)户干法电除尘(chén)器设计尺寸小、运行时间长(zhǎng)、性能下降(jiàng)、存在(zài)瞬时性冒烟,三(sān)座转炉扩(kuò)容到120t,烟气量增加。在(zài)保(bǎo)留利用原工艺(yì)设备的前提(tí)下,组合采用补丁方案(àn),蒸发冷却器喷枪改用氮(dàn)气(qì)雾化,并提高出口温度100℃,减少了工况烟气(qì)量(liàng),增加(jiā)旋风除(chú)尘器(qì),粗(cū)灰(huī)比例提高到约70%以(yǐ)上,电除尘器前(qián)增加间接换(huàn)热器。旋风和颗粒层除尘器可以(yǐ)低成本(běn)地将粗灰比例从40%提高到80%以上,对实现超低排(pái)放(fàng)和(hé)减少电除尘器积灰维修(xiū)量十分有利。改造达到了预期(qī)目标(biāo),解决了瞬(shùn)时冒烟,并具(jù)备实现(xiàn)超(chāo)低排(pái)放和脱白的条件(jiàn),投资减少一半,最快一座转炉仅(jǐn)施工两周时(shí)间。转炉(lú)半干法、湿(shī)法(fǎ)超低(dī)排放改(gǎi)造都可(kě)以参考。

    3.2两台210m2烧(shāo)结机尾(wěi)烟气除尘

    用(yòng)户两(liǎng)台烧结机机尾除尘(chén)采(cǎi)用电(diàn)除尘,出口实际粉尘(chén)浓度在80-150mg/m3,在(zài)引风机与烟囱之间,新安装多功能直(zhí)接喷(pēn)淋(lín)洗涤器,改造后粉尘(chén)浓度平均在10mg/m3以下。方案(àn)主(zhǔ)要(yào)优点:投(tóu)资(zī)少,只有其(qí)他方(fāng)案的一(yī)半,设备新增阻损不(bú)超过500Pa,系统总阻损降低(dī),改造只有(yǒu)管道(dào)对接需要停产(chǎn),车间内吸风(fēng)口(kǒu)的负压增大(dà),车间环(huán)境(jìng)卫生好。沉淀泥浆回原料(liào),不(bú)需要循环水处理,没有二次污染。下步增(zēng)加烟气循环利用,喷淋出口净(jìng)湿烟气(qì)送环冷(lěng)可以(yǐ)节电,可以处理浓盐水。高(gāo)炉出铁场、铁水处理(lǐ)、原料除(chú)尘等原采用电除尘器的(de)场(chǎng)合,都可以考虑增加多功(gōng)能直接喷淋洗涤实现超低排放,同时节电。

    3.3 2000m3高炉出铁场除尘

    用户(hù)2000m3高炉出铁场除尘为侧吸,开、堵铁口会有瞬时性的烟(yān)气抽吸不到,出铁场当时没做(zuò)密封,时(shí)常会有烟气冒(mào)出(chū)车间,环(huán)保压力大、改造难度大。采用(yòng)了现(xiàn)场(chǎng)喷雾蒸(zhēng)发干(gàn)雾抑(yì)除改造(zào),投资很少,改(gǎi)造不需要停产,圆满解(jiě)决了(le)问(wèn)题,车间环境(jìng)卫生好,实(shí)测岗(gǎng)位粉(fěn)尘(chén)浓度(dù)2mg/m3。下步打(dǎ)算与(yǔ)多(duō)功能喷淋(lín)洗(xǐ)涤、烟气循环利(lì)用减(jiǎn)量结合,实现超低(dī)排放和节电(diàn)。

    4、结论(lùn)与建(jiàn)议

    钢铁(tiě)超低排放改造时间(jiān)紧、任务重,在确保完成全流程超低排放(fàng)目标(biāo)的过程中,在参考(kǎo)示范(fàn)企业改造方法的同时,需要不断尝试(shì)采用可行、可靠的新技术,以降低(dī)成(chéng)本(běn)、减少投资。在现有工艺设备的基础上通过“打补(bǔ)丁(dīng)”实现超低排(pái)放,与节电(diàn)、节水(shuǐ)、节(jiē)省设备维(wéi)修相结(jié)合,能实现(xiàn)不(bú)增加成本甚至有效益,这就为采用环保管家、合同节能、合同节(jiē)水(shuǐ)等方式改(gǎi)造创造了条件,缓解(jiě)企业的资金压力和技术风(fēng)险。

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