化工公司持續(xù)清潔生產(chǎn)焙燒窯含鉻粉塵無組織排放污染控制實施方案

化工公司持續(xù)清潔生產(chǎn)焙燒窯含鉻粉塵無組織排放污染控制實施方案紅礬鈉生產(chǎn)工藝過程中鉻鐵礦粉料從回轉(zhuǎn)窯窯尾進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯經(jīng)過約1100℃的高溫進(jìn)行氧化焙燒，窯尾尾氣約500℃，經(jīng)過沉降室、余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器、電除塵器、引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排入大氣。窯體與沉降室間是動態(tài)連接，采用迷宮式密封室。目前，該處粉塵泄漏情況非常嚴(yán)重，通過采樣檢測及物料衡算得，噸紅礬鈉粉塵泄漏量約63kg，含鉻(以Cr2O3計)約8%。多年來，企業(yè)多次進(jìn)行過改造，但至今仍然未得到徹底解決。窯尾無組織排放的粉塵中含有六價鉻，六價鉻有毒，含鉻粉塵嚴(yán)重危害周邊居民特別是企業(yè)職工的身體健康，污染極大，同時還造成物料的大量損耗。迫切需要采取措施來控制企業(yè)回轉(zhuǎn)窯含鉻粉塵的無組織排放問題。1.1焙燒窯無組織排放的原因分析1.1.1除塵設(shè)備企業(yè)現(xiàn)有Φ1.8×26m、Φ2.3×36m、Φ3.0×45m回轉(zhuǎn)焙燒窯各一套，對三套回轉(zhuǎn)窯窯尾無組織排放的大量含鉻粉塵均分別采用三級除塵系統(tǒng)經(jīng)重力沉降室、旋風(fēng)除塵器和電除塵器進(jìn)行捕集治理，但效果并不理想。除塵系統(tǒng)設(shè)備見表6－20。表6-20除塵系統(tǒng)設(shè)備一覽表序號窯型設(shè)備Φ3.0×45mΦ2.3×36mΦ1.8×26m1沉降室1112余熱鍋爐11—3旋風(fēng)除塵器1——4電除塵器1115引風(fēng)機(jī)111三套設(shè)備的引風(fēng)機(jī)參數(shù)見表6－21。表6-21引風(fēng)機(jī)參數(shù)一覽表Φ3.0×45m窯Φ2.3×36m窯Φ1.8×26m窯型號4-73-11NO12DY5-47-9C4-72-8風(fēng)壓3600Pa2500Pa156～206mmH2O風(fēng)量130000m3/h40268m3/h16200～27990m3/h電機(jī)功率90Kw45Kw45Kw備注2006年8月改進(jìn)風(fēng)機(jī)Φ2.3×36m窯和Φ3.0×45m窯余熱鍋爐參數(shù)見表6－22。表6-22余熱鍋爐參數(shù)一覽表Φ3.0×45m窯Φ2.3×36m窯額定蒸發(fā)量（t/h）33蒸汽壓力（Mpa）1.251.25額定蒸汽溫度（℃）193193給水溫度（℃）2020受熱面積（m2）390390進(jìn)入鍋爐煙氣流量（Nm3/h）2500025000進(jìn)入鍋爐煙氣溫度（℃）500500外形尺寸6948×2346×35946948×2346×3594廠家武漢天元清江市江星鍋爐型號Q25/500-3-1.25Q25/500-3-1.25排煙溫度（℃）250250鍋爐本體煙氣阻力（Pa）1000～15001000～1500Φ3.0×45m窯旋風(fēng)除塵器各項參數(shù)見表6－23。表6-23Φ3.0×45m窯旋風(fēng)除塵器參數(shù)一覽表項目參數(shù)筒徑Φ1410mm筒的個數(shù)4個單筒進(jìn)口風(fēng)速20～22m/s凈化能力60000～72000m3/h進(jìn)氣溫度＜300℃除塵器總阻力80～120mmH2O三套設(shè)備的電除塵器參數(shù)見表6－24。表6－24電除塵器參數(shù)一覽表Φ3.0×45m窯Φ2.3×36m窯Φ1.8×26m窯處理煙氣量（m3/h）57000～724003500035000電場有效截面積（m2）201515電場風(fēng)速（m/s）0.6～0.80.7～0.90.7～0.9同極調(diào)距（mm）150600600除塵阻力＜30mmH2O＜300Pa＜300Pa電場數(shù)（個）222允許入口濃度（g/m3）103030出口排放濃度（mg/m3）＜200＜150＜150允許入口溫度（℃）300250250設(shè)計除塵效率（%）9899.599.5設(shè)備總重量64.5512828型號SWB20JDN-35/15JDN-35/151.1.2系統(tǒng)壓力損失現(xiàn)分別計算三套回轉(zhuǎn)窯除塵收集系統(tǒng)壓力損失。1．Φ2.3×36m焙燒窯除塵系統(tǒng)壓力損失計算（1）除塵系統(tǒng)圖圖6-6Φ2.3×36m窯除塵系統(tǒng)示意圖0—2沉降室，截面，直彎90o1個2—3Φ800，彎頭90o2個，直管8500mm4—5Φ800，彎頭90o1個，直管4000mm6—7Φ800，彎頭90o4個，直管24800mm8—9Φ800，彎頭90o2個，垂直管4800mm10—11煙囪高45000mm，彎頭90o3個（2）管內(nèi)煙氣流速計算：按管內(nèi)徑800mm計，煙氣流量Q＝40000m3/h（3）擬定管道內(nèi)氣體平均溫度為200℃，按鍋爐煙氣標(biāo)況下的密度為則煙氣密度為（4）直管摩擦壓損系數(shù)，取λ=0.045（5）局部壓力損失系數(shù)，取直角彎頭ξ1=0.60，引風(fēng)機(jī)進(jìn)口ξ2=0.70，煙囪進(jìn)口ξ3=1.40（6）壓力損失計算①直管壓力損失：已知：d=0.80mL=8.5+4+24.8+4.8+45=87.1(m)v=22m/s②90°彎頭局部壓力損失：已知：ξ1=0.60，ρs=0.773，v=22m/s③引風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓損：ξ2=0.70④煙囪進(jìn)口壓損:ξ3=1.40（7）煙囪自生通風(fēng)力:H=45m，ρ0=1.20,ρs=0.773(kg/m3)（8）設(shè)備壓損：①沉降室550pa②余熱鍋爐1250pa③電除塵器300pa共2100pa全系統(tǒng)壓力損失（未加保險系數(shù)）：2．Φ1.8×26m焙燒窯除塵系統(tǒng)(1)除塵系統(tǒng)圖圖6-7Φ1.8×26m窯除塵系統(tǒng)示意圖0—2沉降室連接，截面，彎頭直角1個2—3Φ700，彎頭90o3個，垂直管2000mm，平直管2000mm4—5Φ700，彎頭45o2個，平直管9000mm6—7Φ700，彎頭90o2個，垂直管4000mm8—9Φ700，彎頭90o1個，垂直管11000mm(2)管內(nèi)煙氣流速：已知d=0.7m，Q＝27990m3/h(3)擬定管道內(nèi)氣體平均溫度為200℃，求煙氣密度。kg/m3(4)直管摩擦壓力損失系數(shù)，取λ=0.045,彎頭8個(5)局部壓力損失系數(shù)，取直角彎頭ξ1=0.60，引風(fēng)機(jī)進(jìn)口ξ2=0.70，煙囪進(jìn)口ξ3=1.40(6)管道、管件壓損計算：L=4+9+4+11=28(m)(7)自生通風(fēng)力:(8)全系統(tǒng)壓力損失：沉降室壓損：500pa，電除塵壓損300pa(引風(fēng)機(jī)Q=16200~27990，P=1560~2060pa)3．Φ3.0×45m焙窯除塵系統(tǒng)(1)除塵系統(tǒng)圖圖6-8Φ3.0×45m窯除塵系統(tǒng)示意圖0—3沉降室連接，截面3.5×3.5m拱型，垂直折流板，直彎90o4個4—5Φ800垂直管3500mm平直管9000mm彎頭90o2個4—6Φ700垂直管5000mm平直管10000mm彎頭90o1個三通1個6—7Φ1200垂直管33000mm彎頭90o3個8—9Φ1200平直管4000mm垂直管6000mm彎頭90o4個10—11彎頭90o2個煙囪高55000mm(2)氣體流速計算：已知：Φ1200管共43mΦ700和Φ800并聯(lián)管折算為Φ1060管13m取管道內(nèi)氣體流量Q=70000m3/h摩擦壓力損失系數(shù)λ＝0.045則：Φ1200管內(nèi)氣體流速：Φ1060管內(nèi)氣體流速：(3)擬定管道內(nèi)氣體平均溫度為200℃，求煙氣密度。kg/m3(4)直管摩擦壓力損失系數(shù)，取λ=0.045,彎頭8個(5)局部壓力損失計算：已知90°彎頭13個局部壓力損失系數(shù)：直角彎頭ξ1＝0.60引風(fēng)機(jī)進(jìn)口ξ2=0.70煙囪進(jìn)口ξ3＝1.40局部壓力損失：(6)煙囪自生通風(fēng)力的計算：已知煙囪高度為55m(7)設(shè)備壓力損失：沉降室：100～1000Pa取550Pa余熱鍋爐：1000～1500Pa取1250Pa旋風(fēng)除塵器：1180Pa電除塵器：300Pa(8)系統(tǒng)總壓力損失：4.系統(tǒng)壓力損失匯總表6-25系統(tǒng)壓力損失及風(fēng)機(jī)壓力匯總表序號壓力損失點(diǎn)?3.0×45m窯?2.3×36m窯?1.8×26m窯1沉降窯100-1000100-1000100-10002換熱器/3余熱鍋爐1000-15001000-1500/4電除塵<300<300<3005旋風(fēng)除塵1180//6直管道293911.5278790°彎頭144513447428風(fēng)機(jī)進(jìn)口130130.51089煙囪進(jìn)口26026121610自生通風(fēng)力-230-188-4611總壓力損失49784364214812引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓360025001530由表6-25可知，系統(tǒng)管道配置不合理，流體壓力損失大，焙燒窯系統(tǒng)無負(fù)壓是造成粉塵泄漏的根本原因。1.2焙燒窯無組織排放治理方案及技術(shù)可行性分析1.2.1焙燒窯粉塵無組織排放治理方案要解決焙燒窯無組織排放問題，必須減少系統(tǒng)流體的壓力損失，使系統(tǒng)形成負(fù)壓，可采取在系統(tǒng)中加接旁路以降低壓損。根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)情況，考慮能量綜合利用，對于Φ3.0×45m焙燒窯除塵系統(tǒng)，可由沉降室引出旁路管至列管式換熱器，再由換熱器連接到電除塵器，在減少管道壓力損失，解決焙燒窯漏灰現(xiàn)象的同時回收焙燒窯尾氣余熱進(jìn)行鉻粉干燥。如圖6-9虛線所示。圖6-9Φ3.0×45m焙燒窯除塵系統(tǒng)改建示意圖1.2.2旁路管道初步設(shè)計與壓力損失計算1．設(shè)計參數(shù)旁路管道基本參數(shù)見表6-26。表6-26旁路管道基本參數(shù)一覽表沉降室至換熱器管道換熱器至電除塵器管道直徑（mm）16001200長度（m）122090°彎頭（個）13換熱器基本參數(shù)見表6-27。表6-27換熱器基本參數(shù)一覽表換熱器進(jìn)口換熱器出口煙氣量(m3/h)7234646157溫度(℃)50025通風(fēng)截面積(m2)1.732．壓力損失計算(1)管道風(fēng)速計算：DN1600管內(nèi)風(fēng)速：DN1200管內(nèi)風(fēng)速：換熱器內(nèi)風(fēng)速：(2)氣體密度計算：管道內(nèi)氣體在t1=500℃和t2=220℃時的密度：（按標(biāo)況下氣體密度為=1.34計）(3)壓力損失計算：①直管摩擦壓力損失，取λ=0.045L1=12m，L2=20+5=25m，d1=0.8m，d2=0.6m②局部壓力損失，取局部壓力損失系數(shù)直角彎頭ξ1=0.60，引風(fēng)機(jī)進(jìn)口，ξ2=0.70，煙囪進(jìn)口ξ3=1.40③煙囪自身通風(fēng)力：H=45m，ρ2=0.742，ρ3=1.20④設(shè)備壓力損失：沉降室電除塵器⑤傍路系統(tǒng)總壓力損失系統(tǒng)總壓力損失較小，風(fēng)量可達(dá)到設(shè)計要求，焙燒窯內(nèi)為微負(fù)壓，可改善現(xiàn)有焙燒窯窯尾漏灰的現(xiàn)象，此方案在技術(shù)上是可行的。1.3焙燒窯無組織排放治理方案經(jīng)濟(jì)效益分析實施此方案后，不但可以有效改善焙燒窯無組織排放含鉻粉塵問題，同時換熱器回收焙燒窯尾氣余熱進(jìn)行鉻粉干燥，可給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。1．通過計算分析，在重力沉降室后加接旁路，可改善“冒灰”現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)窯無組織排放含鉻粉塵量將降低80%左右，噸紅礬鈉無組織排放粉塵量減少約0.05t,鉻元素(以Cr2O3計)流失減少約0.004t，折算為標(biāo)礦(含Cr2O350%)，則噸產(chǎn)品鉻鐵礦消耗降低0.008t，年生產(chǎn)成本將減少約40萬。2．焙燒窯除塵系統(tǒng)旁路安裝列管式換熱器，窯內(nèi)高溫氣體（約500℃）由換熱器頂部進(jìn)入，通過列管內(nèi)下行，經(jīng)低部側(cè)孔進(jìn)入管道，再通過電除塵器由風(fēng)機(jī)送入煙囪排入大氣。環(huán)境空氣進(jìn)入換熱器通過管間進(jìn)行加熱，熱