烧结机头烟气净化解决方案

钢铁工业是我国国民经济的支柱产业,钢铁产量连续多年居世界首位。但是钢铁工业也是能源、资源消耗大户和污染排放大户,全国40个行业废气排放量在100×104Nm以上的76个大户中,钢铁企业即有14户。尤其排放一半左右废气量的烧结工序,更是产生了大量的粉尘(占全国总量15%)、二氧化硫(占总量11%)、氮氧化物(占总量7%)和有害重金属等,尤其是烧结机头烟气净化因烟气特征更是成为了大气污染控制领域的重点与难点,受到全行业及各层面的高度关注。

1. 烧结烟气特征

(1)烟气量大、波动大,每吨烧结矿产生烟气4000-6000m。

(2)烟气温度较高,一般为80-180℃左右。

(3)流量变化大,变化幅度高达40%以上;

(4)粉尘细,具有粘性;

(5)含水约10-13%,含氧量15-18%;

(6)烟气成份复杂,含SO2、NOx、二恶英、HF、HCl和重金属等,且具有腐蚀性;

(7)二氧化硫含量比电厂烟气中二氧化硫浓度低,但波动大,400-5000mg/m。

2. 国家环保排放要求

现行国标《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准GB28662-2012》规定大气污染物排放限值如下:

表1 以天然气为燃料的燃气轮机组大气污染物排放浓度限值
生产工序或设施 污染物项目 限 值 (mg/Nm) 污染物排放监控位置
烧结机球团
焙烧设备
颗粒物 50 烟囱或烟道
二氧化硫(SO2) 200
氮氧化物(以NO2计) 300
氟化物(以F计) 4.0
二噁英类(ng-TEQ/m ) 0.5
烧结机机尾
带式焙烧机机尾
其他生产设备
颗粒物 30
重点地区特别排放限值如下:
生产工序或设施 污染物项目 限 值 (mg/Nm) 污染物排放监控位置
烧结机 颗粒物 40 车间或生产设施排气筒
球团
焙烧设备
二氧化硫(SO2) 180
氮氧化物(以NO2计) 300
氟化物(以F计) 4.0
二噁英类(ng-TEQ/m ) 0.5
烧结机机尾
带式焙烧机机尾
其他生产设备
颗粒物 20

3. 烧结机头烟气污染物排放及治理现状

当前烧结机头烟气净化主要集中于除尘及脱硫,氮氧化物、重金属及二噁英等控制工作暂处于研发与试点阶段。

除尘:烧结机头由于含水高、烟温波动大等特点,基本上均采用电除尘器进行粉尘控制。但据全国烧结(球团)废气颗粒物排放抽样调查结果显示:抽检的112台电除尘器(占总量的84.2%),平均排放浓度102.2mg/m,排放最大值达279.3mg/m。可见,当前烧结机机头除尘器难以满足国家的环保排放要求,改造量大,技术难度高,形势严峻。

脱硫:我国现有烧结机500余台,建成烧结机脱硫系统约占70%,烧结脱硫尚处于新建时期。

应用于我国烧结烟气治理的脱硫工艺有:

(1)湿法工艺:石灰石-石膏湿法、氨-硫酸铵法、氧化镁法、双碱液法等;

(2)半干法工艺:循环流化床法、NID法、MEROS法、密相塔法等。

(3)干法工艺:活性焦/炭吸附法等。

我国烧结烟气脱硫治理总体情况差,超标排放普遍,投运率低。主要原因在于:采用不成熟的试验技术;承揽项目的澳门威尼斯人官网缺乏工程经验、未掌握工艺细节和核心的关键技术;盲目采用所谓国外先进工艺、水土不服;甚至重复引进一些并不先进的技术。

4. 澳门威尼斯人线上官网宇清烧结机头烟气整体净化技术方案

澳门威尼斯人线上官网宇清多年来潜心致力于烧结机头烟气的高效净化技术研究,历经大量的试验开发、工业试验及推广应用工作,形成了自主知识产权的高性能精品成套净化技术。如前图所示:

(1) 两套国际先进水平的烧结烟气干法除尘技术可选

电凝聚+五区移动板式电除尘

五区移动板式电除尘技术集机理创新、工艺创新、技术创新、结构创新于一体,不拆改内部电场,仅增设横向移动板式电场及少量的电极布置,强化了粉尘荷电,增加了收尘面积,彻底消除了二次扬尘及反电晕,实现了流场、浓度场的系统优化,显著提升了除尘器的收尘性能,尤其是提高了对微细粉尘的捕集效率,粉尘减排可达40~70%,相比常规电除尘配置,节电85%以上,经济易行,运行稳定可靠,是当前烧结机头烟尘达标排放的首选技术,已在国内二十余台大中型烧结机头电除尘器成功应用。经鉴定,技术整体达到了国际先进水平。

考虑日益收紧的大气污染控制标准,为进一步提升对烧结微细粉尘的捕集率,澳门威尼斯人线上官网宇清在五区电除尘器前增设自主开发的高性能电凝聚器,通过强制烟尘荷电、交叉碰撞凝并,使得烟尘在进入电除尘器前相互聚集形成新的更粗颗粒,从而易于被后续电除尘器捕集,从而提高整体收尘效率。经某大型烧结机头电除尘系统成功应用,测试结果显示,凝聚器投运后PM10排放量下降了48.90%,PM2.5下降了51,94%,PM1下降了91.17%。

电凝聚+五区移动板式电除尘的烧结机头解决方案可完美解决当前烧结机头烟尘的达标排放难题,且可满足今后相当长一段时期内的洁净排放要求,消除烧结除尘重复建设、高投入、低质量运行的管理问题。

国内首家成功应用的烧结机头布袋除尘技术

经优化开发,反复试验,澳门威尼斯人线上官网宇清终于一举攻克烧结机头用布袋的行业难题,开发的烧结机头布袋除尘器专利技术,粉尘排放稳定低于30mg/m,系统运行稳定可靠,无糊袋,运行阻力小,已连续在6台烧结机机头成功配用,得到用户的高度赞赏。

通过上述两种除尘改造方案,均可有效解决烧结机头烟尘达标排放的难题,经济易行,运行可靠,用户可根据自身情况进行选配。

(2) 成熟、先进的烧结烟气脱硫技术

石灰石-石膏法

石灰石-石膏法属于湿法脱硫工艺,是目前应用最为广泛的烧结烟气脱硫工艺,原理是利用石灰石( CaCO3) 或生石灰( CaO) 消石灰( Ca( OH)2)的乳浊液与 SO2反应,从而吸收烟气中的 SO2,达到脱硫的目的。是目前世界上技术最成熟、运行最稳定、应用最早、工业化装置最多( 目前占全世界脱硫装置 80% 以上) 的烟气脱硫方法。脱硫产物为纯度 90%的石膏,改方法技术成熟,脱硫效率高,副产物可以利用。

循环流化床法

循环流化床法是一种半干法脱硫技术,最早用于煅烧、焙烧及煤燃烧的流态化工艺。其原理是将生石灰消化后引入脱硫塔内,在流化状态下与通入的烟气进行脱硫反应,反应后的烟气从吸收塔顶排出,再经袋式除尘器或电除尘器,分离出的固态物经过循环回到流化床的吸收塔。反应产物及飞灰,在固态再循环回路末段排出,并输送到废料仓待处置。经过除尘装置后烟气中的粉尘浓度降到要求以下,通过烟囱直接排入大气。该工艺使吸收剂整体形成较大反应表面,与烟气中的SO2充分接触,脱硫效率高,脱硫吸收剂的利用率较高,操作简单,占地面积小,无废水排出,投资及运行的费用较低,可协同处理烧结烟气内的其他微量污染物。