燒結廢氣處理

1、冶金環(huán)境保護：燒結廢氣處理期末論文姓名：梁加龍時間： 2011/6/25摘要：在燒結廠的設計和生產中 , 環(huán)保問題已經成為了決定性的因素， 所以在燒結過程中要嚴格控制污染源， 有效的對燒結過程產生的廢氣 進行處理。關鍵詞：燒結，廢氣，環(huán)保，余熱， MERO，SEposin。/、八1前言：燒結是鋼鐵生產的重要工序 :一方面 ,高質量的燒結礦能夠提高 高爐生產效率 ,降低生產成本 ;另一方面,燒結是鋼鐵聯合企業(yè)的固體 廢物處理中心 , 鐵、磷、除塵污泥、除塵灰等生產過程產生的絕大多 數含鐵廢物都能作為燒結生產原料 ,重新回到生產流程中。 但是,燒結 工藝本身也是鋼鐵生產過程一個主要的污染源 , 向

2、周圍環(huán)境排放廢 水、廢氣、廢熱和噪聲等各種污染物。因此 , 燒結污染預防是鋼鐵企 業(yè)環(huán)保工作的重點。下面介紹一下關于廢氣的處理內容。 2燒結廢氣的來源及特點 :燒結原料在裝卸、 破碎、篩分和儲運的過程中將產生含塵廢氣 ; 在混合料系統(tǒng)中將產生水汽粉塵的共生廢氣 ; 混合料在燒結時，將 產生含有粉塵、S02和N0）的高溫廢氣；燒結礦在破碎、篩分、冷卻、 貯存和轉運的過程中也將產生含塵廢氣。 廢氣的氣量很大， 含塵和含 S02的濃度較高，所以對大氣的污染較嚴重。3除塵設備：燒結煙氣常用除塵設備有旋風除塵器，多管除塵器和電除塵器等設備。3 1 旋風除塵器：主要由進氣管 , 筒體，椎體，中央排氣筒，

3、頂蓋和排灰口組成。 煙氣由除塵器上部進氣管沿切線方向高速進入筒體和椎體中， 氣體先 自上而下， 后自下而上在旋風除塵器機體內形成雙層螺旋形運動。 煙 氣中含有的塵粒受離心力作用被拋向四周，與除塵器器壁內邊碰撞 后，失去動能而沉降下來，落入灰斗中，再由錐形底的排出口排出。 除塵后的氣體隨著圓錐形的收縮而轉向除塵器的中心， 受底部所阻而 返回，形成一股上升的旋流，經出口管逸出。3 2 多管除塵器： 主要由多個小旋風除塵器組成，每個單體旋風子的直徑約為 250mm含塵氣體從開口進入，然后分別進入每個單體的旋風中，經 導向器產生旋轉運動， 使灰塵沉降下來， 進入旋風子下面的集灰斗中。 凈化后的氣體經導

4、氣管匯集于上部空間，由側面開口處排出。3 3 電除塵器： 主要是利用高壓電場產生的靜電力使塵粒荷電并從氣流中分離 出來的一種除塵裝置。 氣體通過兩極間的高壓電場， 由于產生電暈現 象，氣體發(fā)生電離，帶陰離子的氣體聚集在粉塵上，在電場力的作用 下向陽極運動， 在陽極上氣體失去電荷向上運動并排除， 灰塵沉積在 陽極上，用震動或水沖的方法使其脫離陽極，聚集和清除。大多數燒 結廠都安裝有靜電除塵器 , 主要用于減少煙塵排放。但最終煙塵排放 結果因燒結帶的不同而差異很大。 通過分析設備配置和工廠的運行數據, 靜電除塵器的效率實際上受以下因素的影響(1) 與未凈化氣體數量和煙塵負荷有關的靜電除塵器的有效表

5、面 積;(2) 靜電除塵器內部氣體的分布和殘留的時間 ;(3) 靜電除塵器的內部狀態(tài) , 特別是機械部分 ;(4) 高壓電源的調節(jié)和控制 ;(5) 煙塵的化學成分 , 特別是煙塵中的氯和堿 ;(6) 燒結混合物中回收利用材料的使用 , 與它們的原料來源、 化學 成分、粒度和輸入量有關。為使靜電除塵器達到最大除塵效率 , 燒結機經常應用下列措施 : 調整現有的靜電除塵器，優(yōu)化其尺寸和相應的配置；應用現代化的H V調節(jié)/控制系統(tǒng)，例如微脈沖技術；仔細選擇非回收利用的材料；限 制回收利用的材料 , 例如帶油污的軋屑 , 帶有氯和堿的煙塵和煤泥。 回 收利用的材料預先混合均勻 ； 清除含有大量氯和堿的

6、靜電除塵器最后 一個室的灰塵 ； 最后是燒結運行的修正 , 例如改變燒結產量 , 燒結帶床 的高度和清潔靜電除塵器時的停工時間。 合理利用這些措施便可確保 燒結廢氣中的煙塵排放量小于 50mg / m3。然而，要想通過經典除塵 器技術使煙塵排放質量濃度小于 20mg / m3則幾乎不可能。要使用 靜電除塵器減少廢氣中的二惡英和SOx排放，還需要額外的工藝。目前已成功地應用或試用了 3 種工藝 :(1) 在燒結原料混合物中加入尿素來減少二惡英的排放 ；(2) 在廢氣輸送管中注入活性炭或褐煤的吸收工藝來減少二惡英的排放(3) 在廢氣輸送管中注入碳酸氫鈉來減少 SOx的排放。4除塵工藝：現在，國內燒

7、結設備煙氣凈化 80%是采用電除塵器，其余為多 管除塵器。電除塵器應用較普遍，而且去除顆粒物的效果也較好，能 夠滿足當前的環(huán)保要求。由于多管除塵器不適合處理機頭含煙塵廢 氣，除塵效率低，排放難以達標，難以達到環(huán)保要求，淘汰多管除塵 器是必然趨勢，新型環(huán)保燒結工藝應運而生。5 Eposint 燒結廢氣選擇性循環(huán)系統(tǒng)： Eposint 是“環(huán)保型工藝優(yōu)化燒結”的縮寫。該工藝是由西門 子奧鋼聯和位于奧地利林茨的奧鋼聯鋼鐵公司聯合開發(fā)的 , Eposint 項目的實施減少了 SOx和NOX的絕對排放量，而且,廢氣中的二惡英和 汞的濃度也大幅度降低 , 焦碳的單位消耗量也得到減小。典型的燒結 廢氣中含有

8、大約12 % 13%勺剩余氧，在加入少量補充空氣后循環(huán)返 回到燒結工藝中。5.1 燒結廢氣循環(huán)具有的優(yōu)點 :大幅度減少廢氣量 , 從而節(jié)省廢氣凈化的投資和運行成本。隨 著對粉塵、重金屬、二惡英、SOx NOx HCI和HF等排放量的限制 日益嚴格 , 這方面的重要性越來越凸顯出來。廢熱利用和CC二次燃燒降低了燃料消耗。為利用現有燒結設備擴大產能提供了經濟的解決方案。 在奧鋼 聯鋼鐵公司和西門子奧鋼聯的一個合作項目中 , 一項稱之為 Eposint的新技術被開發(fā)出來。5.2 奧鋼聯鋼鐵公司的工藝和設計特點Eposint 工藝根據各個風箱的流量和污染物排放濃度 , 用于循環(huán) 目的的氣流只是取自位于

9、廢氣溫度升高區(qū)域的風箱。 在奧鋼聯鋼鐵公 司,這一區(qū)域位于新加長燒結機的 3/4 長度處, 第二臺鼓風機與原有 的工藝風機并排安裝。 循環(huán)風機的作用是從廢氣升溫的風箱中排出廢 氣并將其送回到燒結機中。 燒結機廢氣溫度升高的區(qū)域隨燒結原料配 比和其它操作條件的變化而改變。因此 , 為了保證廢氣循環(huán)的效果 , 優(yōu)化燒透曲線以及廢氣流中灰塵和污染物的濃度指標 , 各個風箱的廢 氣流均可以單獨排出 , 根據需要導向煙囪或返回燒結機進行循環(huán)。奧 鋼聯鋼鐵公司向循環(huán)廢氣中加入了來自冷卻機的熱空氣 , 保證了富氧 水平。另外, 冷卻機被部分覆蓋 ,以減少向環(huán)境中的顆粒物排放。 這種 方案對于利用冷卻機的熱空

10、氣來達到富氧目的非常有效 , 而且也有利 于降低燒結用焦碳以及點火氣體的消耗。經過氣體混合室后 , 廢氣流 向燒結機上方的循環(huán)罩， 利用非接觸型窄縫迷宮式密封來防止循環(huán)廢 氣和灰塵從罩內逸出。 另外將煙罩和工藝風機之間安裝的支管連接到 CO報警系統(tǒng)。這樣，如果由于幾乎不太可能發(fā)生的壓力控制系統(tǒng)失靈 或者其它任何原因而造成煙罩內的壓差接近于零 , 支管就會被打開 , 直接將氣體吸入主煙道，從而避免含有co的氣體散入周圍環(huán)境。5.3 Eposint 投產后的排放結果 加長后的燒結機恢復生產 , 而廢氣循環(huán)系統(tǒng)在一周后投入使用。 不同于非選擇性抽氣的傳統(tǒng)廢氣循環(huán)工藝 ,Eposint 工藝從煙囪排放

11、 的S02很少,大部分硫都集中在燒結礦中，隨后從燒結機中排出。硫在 廢氣和燒結礦中的分配主要取決于燒結礦的堿度以及燃料的數量和 質量。在奧鋼聯鋼鐵公司林茨廠，Eposi nt工藝從煙囪排放的SO2濃 度與沒有Eposint工藝時相同，但每噸燒結礦產品的S02單位排放量 卻減少了近 30%。隨循環(huán)廢氣而進入燒結床的二惡英 / 呋喃在經過火 焰鋒時由于受到高溫而有效裂解 , 它們在從煙囪排放的分氣流中的濃 度明顯下降。循環(huán)廢氣中含有的 CO也在火焰鋒處燃燒。由于火焰鋒 處的C 02 C02和CO之間存在著平衡，從燒結床排出的廢氣中CO濃 度保持不變。循環(huán)氣流中 NOx 的濃度使其不會轉化重整 ,

12、這是因 為,NOx的分壓主要取決于火焰鋒的條件，而循環(huán)廢氣中NOx的含量幾 乎可以忽略不計。相比于沒有廢氣循環(huán)的操作模式 ,NOx 的濃度實際 上不發(fā)生變化。所以，每噸燒結礦的NOx單位排放量明顯減少。在奧 鋼聯鋼鐵公司的實際操作條件下 , 由于提高了循環(huán)廢氣的溫度 , 加上 其中固有的CO然燒產生熱量，每噸燒結礦的燃料消耗節(jié)省了 25 kg。6. MERO燒結廢氣干法凈化工藝：由于燒結溫度較高 , 蒸氣壓較大的成分 , 比如堿金屬鹵化物、 揮發(fā) 性有機物(VOCs)和重金屬氯化物等都會揮發(fā)。這些成分在燒結機廢氣 處 理 系 統(tǒng) 中 再 次 凝 聚 , 會 造 成 燒 結 廠 灰 塵 排 放

13、中 存 在 大 量 的 PM10/2.5。燒結原料中含有的大量硫分以酸性氣體 SO2和SO3及其它 硫氧化物的形式隨廢氣排出 , 廢氣中還含有 HCl 和 HF 等其它酸性氣 體。過去，燒結廠灰塵排放標準是 50 mg/m3;而新的標準則將灰塵總 排放量限制指標減少到了 20mg/m3但是,對于現有燒結廠有一個例外。燒結機的典型廢氣流量在每小時5000002000000m3每年的生產時間超過8400h,再加上排放的灰塵中PM10/2.5比例很高，結果，灰 塵排放符合實際規(guī)定的典型燒結廠每年的 PM10/2.5 排放量達到 200800 t 。因此, 減少 PM10/2.5 排放是一項重大挑戰(zhàn)。

14、由于燒結廠 減排的潛力很大 , 各個國家的環(huán)保部門對排放物的關注度越來越高 , 比如SO2二惡英/咲喃（PCDD/F）、重金屬和氮氧化物（NOx）,超過了 對顆粒物的關注。 因此, 在實施 Eposint 技術的同時 , 西門子奧鋼聯還 開發(fā)了旨在進一步降低單位排放量、滿足官方排放規(guī)定的MEROST藝。MERO是“燒結煙氣最大減排”的縮寫。該工藝能夠將燒結廠廢 氣中含有的灰塵、 酸性氣體以及有害金屬和有機物成分去除到傳統(tǒng)廢 氣處理技術所未曾達到過的水平。6.1 工藝描述MEROS是極其有效的干法廢氣凈化工藝，是由西門子奧鋼聯針對 燒結廠和球團廠廢氣處理而開發(fā)的。視用戶要求和現場條件的不同 ,

15、主要有兩種脫硫劑可以選擇 , 即小蘇打或者熟石灰。如果要求達到最 高硫氧化物脫除率、需要脫除氮氧化物或者廢料填埋成本非常高 , 那 么應當首選小蘇打。MEROSE藝包括一系列處理步驟，經過靜電除塵 器后仍然殘留在燒結廢氣中的灰塵和污染物在這些步驟中被進一步 去除。在工藝的第一步 , 專門的碳基吸附劑和脫硫劑被逆向噴吹到燒 結廢氣流中以去除重金屬和有機物成分。在第二步 , 使用消石灰作脫 硫劑時 , 廢氣流經過調節(jié)反應器 （ 當使用小蘇打時 , 則無需調節(jié)反應 器）,并用雙流噴嘴進行冷卻和加濕，以加快去除SO2和其它酸性氣體 成分的反應速度。在第三步 , 離開調節(jié)反應器的廢氣流通過特種高性 能織

16、物制成的布袋過濾器以分離灰塵。 為了提高廢氣的凈化效率和大 幅度降低添加劑的成本 , 布袋過濾器分離的灰塵被返回到氣體調節(jié)反 應器之后的廢氣流中。 灰塵中的一部分從系統(tǒng)中排出并被送至儲灰斗 隨后被運走供外界環(huán)保綜合利用。6.2 試驗廠和工業(yè)應用在奧鋼聯鋼鐵公司1座1: 10比例的試驗廠進行了大量測試，確 認了 MERO工藝在技術、操作和經濟等方面的優(yōu)點。試驗廠的廢氣處 理能力約為 100000 m3/h, 足以充分考察廢氣凈化的效率和確定擴大 到工業(yè)規(guī)模所必需的設計和操作參數。根據獲得的成功結果 , 西門子 奧鋼聯鋼鐵公司建設了 1座MERO工業(yè)廠。整個建設期間，對正常燒 結生產和廢氣凈化系統(tǒng)

17、運行的影響被控制在最低程度。 為了同現有廢 氣凈化系統(tǒng)相集成而進行的必要修改工作 , 需要的停產時間還不到 5 天。系統(tǒng)順利投入運行，現在已經能夠每小時處理多達 1000000m3燒 結廢氣。6.3 運行結果在MERO工業(yè)廠投入運行后，燒結廢氣的凈化效率完全達到了預 期指標?；覊m排放量減少了 99%以上，降到5 mg/m3以下；汞和鉛的排 放分別減少了 97%和99%有機物比如二惡英和咲喃（PCDD/F）以及有 機揮發(fā)分去除了 99%以上； SO2 排放也大大低于以前的水平 . 7燒結余熱利用 :7.1 燒結余熱特點燒結工序的能耗約占冶金總能耗的 12%，其排放的余熱約占總能 耗熱能的 49%

18、?；厥蘸屠眠@些余熱， 顯然極為重要。 在燒結工序內， 廢氣溫度從450 C逐漸降低到150 C以下，高溫部分溫度在 300 450 C,根據測量結果，這部分廢氣占整個廢氣量的30%40%低于300 C的廢氣量占所有冷卻廢氣量的 60%以上。回收余熱主要在成 品顯熱及冷卻機的排氣顯熱 2 個方面。燒結生產時， 在燒結機尾部及 溜槽部分，燒結礦熱料溫度可達 700800 C,除熱廢氣外，熱量還 以輻射形式向外界散發(fā)。這部分高品位熱量主要通過余熱鍋爐回收。 熱管技術目前主要應用在冷卻機廢氣的余熱回收。 熱燒結礦從燒結機 尾部落下經過單輥破碎振動篩篩分后， 落到冷卻機上， 冷卻機上布置 有數個冷卻風罩，風罩內裝有鼓風機，鼓風機在礦料層底部鼓風，通 過礦層后進入風罩