某鋼廠燒結機煙氣煙羽治理方法淺談
目前國內大部分鋼鐵行業燒結機煙氣均進行了脫硝、脫硫升級改造其方案主要以濕法煙氣脫硫為主此方法是造成煙氣煙羽現象的主要因素。因地域差別通常煙羽溫度在45℃-55℃之間此時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凝結形成濕煙羽。煙氣煙羽治理的關鍵就是排放煙氣溫度、濕度的控制。本文以某鋼鐵責任有限公司2*230㎡燒結機煙氣煙羽治理方法進行淺談希望對鋼鐵行業煙羽治理的發展帶來積極意義。
目前國內鋼鐵行業絕大多數燒結機煙氣處理常見以噴淋或濕法脫硫為主排煙溫度降至45℃-55℃此時的煙氣通常是飽和濕煙氣煙氣中含有大量水蒸汽與環境冷空氣混合在降溫過程中所含的水蒸氣飽和凝結凝結水霧滴對光線產生折射、散射使煙羽呈現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晶鹽顆粒物質。隨著國家大氣污染防治政策的深入實施我國鋼鐵行業環保壓力顯著增加煙氣消白也日益納入環保改造項目。
1治理背景
2018年天津市國內首個地方在大氣標準中對煙氣排放溫度做出限定規定非采暖季（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℃并且鼓勵使用余熱對降溫后煙氣進行再加熱該標準已于2018年7月1日正式實施標志著我國煙氣消白治理進入里程碑階段。
某鋼鐵責任有限公司2*230㎡燒結機煙氣處理設計濕法脫硫系統系統升級改造需要增加SCR脫硝和消白系統來保證環保達標排放。由于燒結機出口煙氣溫度平均在130℃-145℃左右往往運行期間保持脫硝催化劑反應溫度要滿足320℃-380℃（催化劑設計最低、最高連續運行煙溫為295℃-420℃）。
過低的反應溫度將大大提高副反應的發生生產（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]；過高則增加高爐煤氣消耗量和二次換熱的困難。因此燒結機煙氣的消白治理不僅僅考慮消白系統更多的要結合脫硝、脫硫系統綜合治理進而消除二次污染并節約資源和經濟成本。
2燒結工藝介紹
燒結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的溫度產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生粘結燒結體的強度增加把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結體從而獲得所需的物理、機械性能的制品或材料。其中帶式燒結機是我國冶金鋼鐵企業使用最為廣泛的一種燒結機款型其技術先進可靠且實用適用于大、中型規模燒結廠的鐵礦粉燒結處理。
帶式燒結機是由鋪設在鋼結構上的封閉軌道和在軌道上連續運動的一系列燒結臺車組成。首先將燒結礦中分出的鋪底料加至臺車上以保護臺車箅條并減少廢氣中的含灰量然后再將燒結混合料經布料機加至臺車上并保持規定的高度。
隨之進行抽風點火燒結隨著臺車的前進，德國進口煙氣分析儀通過抽風助燃燒結過程將由料層表面向下不斷進行.將混合料由上至下燒透生成燒結礦。至機尾時燒結完成臺車翻轉而將燒結餅傾卸。燒結餅經破碎和篩出熱支礦后送至冷卻機冷卻。空臺車沿下部軌道繼續運行回燒結機頭部進行新一輪的加料點火燒結過程如此循環。而燒結廢氣則由料層中抽出至臺車下的風箱從而并入除塵入口煙道經脫硝、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”的技術路線參照燒結機煙氣低溫及高爐煤氣加熱升溫的特點設置一級煙氣冷卻器、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。
一級煙氣冷卻器布置在GGH與增壓風機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以上這部分余熱品味相對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℃去熱網供水或去后期余熱發電鍋爐使用其換熱管材質為DN鋼制作。
MGGH煙氣冷卻器布置于現有脫硫系統增壓風機與吸收塔之間將115℃-120℃煙氣進一步冷卻至90℃-95℃進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，其換熱管材質為2205制作。
煙氣冷凝器對現有脫硫系統吸收塔出口煙囪進行改造將塔頂錐段部分改為側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）后通過煙囪排放至大氣其換熱管材質為氟塑料PFA制作。
其中MGGH系統采用閉式循環二次換熱系統該系統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循環水泵輸送到煙氣再熱器把熱量傳給從吸收塔出來的凈煙氣煙氣側入口過渡段設有導流板以保證換熱器煙氣流暢均勻。MGGH系統還配備取樣系統定期檢測循環水電導率通過加藥系統添加30%NaOH溶液將循環水PH值控制在9-9.5以保護碳鋼循環管道。
冷卻塔屬熱交換設備系統其利用空氣對通過其的水冷卻冷卻塔冷卻過程中同時把水汽化潛熱帶入空氣。
4調試試驗
2019年08月10日10時兩臺燒結機煙氣消白系統安裝完畢后僅投運一級煙氣冷卻器由于當時煙氣冷凝器和MGGH未投運濕度較大煙羽現象特別明顯。此時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℃對兩臺燒結機煙氣煙羽情況進行了拍攝記錄如圖一所示。
2019年08月13日8時50分兩臺燒結機煙氣消白系統安裝完畢后進行投運調試由于當時濕度相對較大加之煙氣冷凝器冷凝調試效果不明顯出現明顯的少許煙羽現象。此時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）對兩臺燒結機煙氣煙羽情況進行了拍攝記錄。
2019年08月20日11時兩臺燒結機煙氣消白系統調試完畢由于吸收塔入口煙溫和煙氣冷凝器、MGGH未達設計值出力煙囪出口出現煙羽基本消失現象。此時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）對兩臺燒結機煙氣煙羽情況進行了拍攝記錄如圖三所示。
2019年06月15日15時31分，兩臺燒結機煙氣消白系統調試完畢后運行正常此時環境溫度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、粉塵含量均達標排放對兩臺燒結機煙氣煙羽情況進行了拍攝記錄。
5結束語
通過上述實驗和分析在系統運行正常的工況下可以看出有色煙羽的消除與當時的環境溫度、環境濕度、排煙溫度、排煙濕度等參數密切相關外還與顆粒物的排放有關。排煙中顆粒物的含量高水蒸氣凝結豐富既是在遠高于露點的情況下水蒸氣也能夠凝結形成煙羽單排煙中顆粒物≤5mg/m3時對水蒸氣的凝結明顯減小。
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