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燒結煙氣排放治理實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-03-25  作者:何濤,姚妍宏  瀏覽次數:848
 
核心提示:摘要:介紹了榮鋼在燒結煙氣處理的實踐經驗,通過脫硫、脫硝、濕法靜電除塵一體化對煙氣進行處理,最終煙氣中SO2排放<50 mg/Nm3,NOx 排放<160 mg/Nm3,粉塵排放<10 mg/Nm3,實現了超低排放的標準。 關鍵詞:燒結煙氣;脫硫;脫硝;濕法靜電除塵;粉塵顆粒物
 燒結煙氣排放治理實踐

何濤,姚妍宏

(天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,天津300352)

摘要:介紹了榮鋼在燒結煙氣處理的實踐經驗,通過脫硫、脫硝、濕法靜電除塵一體化對煙氣進行處理,最終煙氣中SO2排放<50 mg/Nm3,NOx 排放<160 mg/Nm3,粉塵排放<10 mg/Nm3,實現了超低排放的標準。

關鍵詞:燒結煙氣;脫硫;脫硝;濕法靜電除塵;粉塵顆粒物

1 前言

燒結煙氣是燒結混合料點火后隨臺車運行,在高溫燒結成型過程中所產生的含塵廢氣。燒結煙氣的主要特點:燒結煙氣量大,固體料循環率高;煙氣溫度較高;煙氣攜帶粉塵多;含有腐蝕性氣體,產生一定量的氯化氫(HCl)、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氟化氫(HF)等。目前,燒結廠治理煙氣排放,主要通過燒結燃燒后的尾氣處理措施,從而減少二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和粉塵顆粒物的排放量,從而達到空氣治理的目的。

2 燒結煙氣排放治理

2.1 脫硫處理

煙氣中硫主要來自含硫鐵料和固體燃料,燒結脫硫治理主要從兩個方面入手。一是優化配料結構,減少高硫鐵料的配加量,同時提高固體燃料的質量,即降低焦粉和煤粉的含硫量。二是對燒結燃燒后尾氣增加脫硫設備,從而進行脫硫處理。

鋼鐵行業中采用最多的脫硫技術為濕式鎂法。濕式鎂法脫硫技術成熟,效率高,Mg/S 低,運行可靠,操作簡單。但脫硫產物的處理比較麻煩,煙溫降低不利于擴散,傳統濕法的工藝復雜,占地面積和投資較大。

2.1.1 濕式氧化鈣法脫硫

榮鋼集團2011 年安裝除塵及煙氣排放在線監測設備,2012 年在230 m2帶式燒結機增加脫硫設備石灰石—石膏濕法,也稱氧化鈣法。

pH 值一般控制在5.5~6.5。氧化鈣法脫硫優點:操作方便,脫硫效率達到90%,達到國家排放標準。缺點:高鈣灰質量要求較高,氧化鈣(CaO)含量90%以上,-0.074 mm 細度95%以上。脫硫塔內部易結塊,漿液循環池起泡沫;副產品石膏不容易處理,且漿液pH 值控制不當易形成“酸雨”。視覺上尾氣排放白色蒸汽量大,可隨風飄出2 km。

2.1.2 濕式氧化鎂法脫硫

根據國家出臺鋼鐵燒結、球團工業現行排放標準,規定了大氣污染物和特別排放限值:顆粒物一般地區排放限值為50 mg/m3,特別排放限值為40mg/m3;二氧化硫一般地區排放限值為200 mg/m3,特別排放限值為180 mg/m3;氮化物一般地區排放限值和特別排放限值均為300 mg/m3。隨著國家對排放標準的提高,2015 年,榮鋼集團將230 m2燒結鈣法脫硫改造為濕式氧化鎂法脫硫。

濕式氧化鎂法主要有技術成熟、適用性強、脫硫率高、脫硫劑來源集中等優點。生成產物亞硫酸鎂,經氧化后生成七水硫酸鎂。七水硫酸鎂送到流化床加熱,在近1 000 ℃時煅燒生成MgO 循環利用,SO2可以回收利用;副產品硫酸鎂回收深加工。

濕法氧化鎂法煙氣脫硫的影響因素有3個:

1)pH 值。SO2負荷決定于煙氣體積流量和原煙氣的SO2含量。加入的氫氧化鎂流量取決于SO2負荷與氫氧化鎂和SO2的摩爾比。隨著氫氧化鎂的加入,吸收塔漿液將達到某一pH 值。脫硫效率隨吸收塔中pH 的升高而提高,吸收劑達到臨界濃度時脫硫效率最高。較低的pH 值可以降低堵塞和結垢的風險,因此在濕式鎂法煙氣脫硫中,pH 值控制在5.0~5.6 較適宜。

2)液氣比(L/G)。液—氣比常用來反映吸收劑量與吸收氣體量之間的關系。運行經驗表明,脫硫率隨L/G 的增加而增加,特別是在L/G 較低的時候,其影響更加顯著。在實際運行中,對反應強的氧化鎂,可適當降低液氣比來克服其不利的影響。

3)鎂硫比(Mg/S)。鎂硫比是指脫硫塔內煙氣

提供的脫硫劑所含鎂的摩爾數與煙氣中所含SO2摩爾數的比例。鎂硫比相當于洗滌每摩爾SO2所用的氧化鎂的摩爾數。鎂硫比高將有利于氫氧化鎂與SO2的反應,提高煙氣脫硫效率。但鎂硫比大,則鎂的利用率下降,浪費了吸收劑。

通過230 m2燒結煙氣在線監測數據顯示,進口SO2濃度776 mg/Nm3,出口SO2濃度23.5 mg/Nm3,脫硫效率可達到97%,比鈣法提高7%左右,SO2排放均值23.5 mg/Nm3,遠低于200 mg/Nm3國家排放限值。

2.2 脫硝處理

燒結煙氣的NOx 中95%為NO,NO 難溶于水,而高價態的NO2、N2O5可溶于水生成HNO2和HNO3,溶解能力大大提高,從而可與后期的SO2同時吸收,達到同時脫硫脫硝的目的。

因此目前鋼鐵行業在線檢測氮氧化物主要是NO,榮程燒結廠于2015 年7 月進行脫硝設備投運,采用臭氧法,通過O3將NO 氧化成NO2,然后通過堿液吸收生成硝酸鹽,從而脫除煙氣中NOx。影響臭氧脫硝的主要因素:摩爾比(O3/NO)、反應溫度、反應時間、吸收液性質等,這些因素對脫硝效率有不同程度的影響。

230 m2燒結機脫硝項目正式投入運行以來,經煙氣檢測,脫硝效率達到53%以上,出口煙氣NOx的排放濃度降到160 mg/Nm3以下,最低達到95 mg/Nm3,遠低于300 mg/Nm3 的國家排放限值,年減少NOx排放約550 t。

2.3 粉塵顆粒物的治理

2.3.1 機頭靜電除塵器升級改造

針對機頭電除塵極板的粘灰現象,重點對機頭靜電除塵做了多次升級改造。對二、三、四電場更改極板、極線材質和結構,增重振打錘,增加振打頻次,減少粉塵排放,同時對機頭電除塵灰取樣檢測分析。對機頭電除塵灰取樣化驗成分分析結果:堿金屬含量相對較高,尤其是鉀和鈉偏高,且Cl 離子偏高。導致除塵灰黏性強,粘著在極板、極線上,因此操作上對電除塵進行斷電振打,同時將電除塵灰外銷處理(一、二電場含堿金屬偏低且品位高,可循環利用),減少燒結機循環使用量,從而減少堿金屬富集,同時適當增加燒結機鋪底料厚度,提高燒結透氣性,降低燒結負壓,電除塵極板極線的附著粘結物得到有效控制,除塵器出口含塵量明顯減低,出口粉塵排放<40 mg/Nm3。

2.3.2 增加濕法靜電除塵器

2017 年9 月榮程集團在230 m2燒結機的脫硫裝置后投運濕法靜電除塵器,對經過四電場干法電除塵和脫硫脫硝之后的煙氣進行二次除塵,從而實現超低標準排放。濕法電除塵器采用水沖刷集塵極表面來進行清灰,可有效收集PM 2.5 以下粉塵、SO3酸霧、氣溶膠等微細顆粒物。

濕電除塵投運后,檢測煙氣進口粉塵濃度76.16 mg/Nm3,出口6.55 mg/Nm3,除塵效率91.4%。

處理后的粉塵含量降低到10 mg/Nm3以下,遠低于國家超低排放標準。該項目投入運行后,煙氣問題得到了徹底解決,每年減少煙塵排放約166 t,進一步促進了區域空氣質量的提升和改善。

2.4 生產過程控制

2.4.1 原料結構控制

減少或停用高硫鐵料,如伊朗鐵粉降低鐵料中含硫量,伊朗鐵粉化學成分見表1。

圖片1 

2.4.2 固體燃料控制

提高固體燃料的采購標準,降低硫分,控制在1%以內,從而降低燃燒過程中釋放的SO2,減少燒結煙氣的含硫量。降低煤粉揮發分,從而降低氮氧化物含量。在原料結構不變的前提下,通過對不同揮發分的無煙末煤實驗得出,燃料中揮發分直接影響氮氧化物含量,且隨著揮發分的升高而升高。

2.4.3 溫度控制

通過對燒結煙道溫度的控制,可少量控制氮氧化物含量。實踐表明,在同等原料結構下,當煙道溫度控制在145~155 ℃時,氮氧化物含量最低。

生產中一般控制在140~160 ℃。因脫硫設備進口溫度要求,控制在180 ℃以下,煙氣經過主抽風機后還會上升,因此超過165 ℃以上沒有嘗試。不同的燒結機對煙道溫度的控制標準也不一樣。影響煙道溫度的因素很多,如燒結機的漏風率、燒結的透氣性、配料方案及測溫點位置等,需要實踐摸索找出最佳區間。

3 結語

脫硫、脫硝、濕法靜電除塵器的一體化上線,可以滿足目前國家環保政策要求。隨著國家環保要求的提高,限排放越來越嚴格,目前行業在線檢測氮氧化物主要是NO。隨著煙氣檢測設備的升級,未來檢測的有害氣體的種類也將越來越多,如NO2、二噁英、HCl 等,同時高質量的煤炭資源減少。使用高質量的燃料降低煙氣中SO2和氮氧化物,其性價比不高,從長遠角度來看,還需要工藝設備再升級、先進技術的引進等。同時,增加煙氣消白設備也勢在必行,對排放的白色煙氣進行消白,回收循環利用。

 
 
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