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铁矿烧结烟气超低排放技术

来源:环保技术国际智汇平台 作者: 人气: 发布时间:2019-01-08 12:27:29

在2018年的政府工作报告中,钢铁行业的超低排放改造被专门提出。生态环境部也明确2018年我国将启动钢铁行业超低排放改造,并于5月初发出《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》。超低排放已然成为钢铁企业环保领域面临的头号大事。为此,《世界金属导报》特策划、组织了本专题,以报道目前超低排放改造的技术选择、实施情况及存在问题,供企业参考,以便企业结合实际生产和环保现状,制定自身的环保战略,为下一步发展做出正确决策。

铁矿烧结烟气超低排放技术

在实现烧结烟气超低排放的同时,要警惕不惜代价以达到超低排放的误区。烧结烟气超低排放应满足全生命周期低资源能源消耗、低污染物排放和低生态破坏的要求。因此,开发源头及过程减排和末端治理相结合的技术体系,对于实现烧结烟气超低排放具有重要意义。近年来,中冶长天围绕烧结烟气减排,开发了包括低漏风、烟气循环、清洁燃气料面顶吹等烧结烟气及污染物减量技术及活性炭法、组合式脱硫脱硝等烧结烟气多污染物协同深度净化技术,并在生产实践中得到应用,取得了良好的技术效果和环境效益。本文将从烧结烟气多污染物过程控制和高效末端净化相协同等方面进行详细论述。

1 烧结烟气及污染物减量技术

1.1 降低烧结系统漏风技术

烧结机漏风量的大小与风箱系统的内外压差△P及移动台车与风箱间结合面的间隙δ有关。△P决定于风箱内负压的大小,风箱内负压的大小又决定于烧结混合料的阻力大小。δ与间隙位置、密封结构、加工制造、运行工况等息息相关。可见,通过加强原料准备、强化混匀制粒等措施改善烧结料层透气性,开发先进的密封技术以减小设备动静结合面漏风间隙是降低烧结系统漏风量的关键。

1.1.1 降低烧结料层阻力技术

1)生石灰双级双螺旋搅拌消化技术。

常规的生石灰消化系统存在消化能力差、时间短、除尘难度大等问题,限制了该技术的应用。双级双螺旋搅拌生石灰消化技术及装备,将整个消化过程分为两级(一级预消化、二级充分消化,如图1所示),延长了消化时间,完善了消化过程,提高了消化率。它在单螺旋的基础上,增加一个螺旋转子,形成双轴搅拌形式,具有搅拌、粉碎结块和自清理等多重作用与功效,大幅提高了搅拌频率和消化反应速度。

针对生石灰消化过程产生的粉尘强黏结性、亲水性、高分散性及水硬性等几大特点,开发出复合湿式除尘技术。

双级双螺旋搅拌生石灰消化器及配套复合湿式除尘器已于2016年底在新余钢铁6号烧结机投入运行,与烧结机同步作业,消化率达87.5%,混合料制粒效果改善,年增产烧结矿8万吨,粉尘排放浓度低至9.87mg/m3,配料室环境明显改善,消化系统除尘废水实现“零”排放。

2)强化混匀制粒技术。

强力混匀装备根据结构不同,可分为卧式和立式强力混合机。卧式强力混合机在工作过程中,筒体固定,主轴旋转带动犁头运动,使物料产生对流运动、混合充分。立式强力混合机在工作过程中,转动的混合桶体和高速旋转的搅拌桨

配合,使混合料进行剧烈的对流、剪切、扩散运动,混匀更为充分。中冶长天成功开发出具有自主知识产权的卧式和立式强力混合机,其中,立式强力混合机(如图2所示)与进口爱立许的相比,一次性投资成本可降低40%,运行成本可降低20%,且耐磨件使用寿命更长。

1.1.2 烧结机高效综合密封技术

烧结机漏风部位中,头、尾端部漏风最为严重,也最难治理。负压吸附式端部密封技术(如图3所示)以负压作为密封动力,迫使风箱密封板与烧结机台车底板侧部贴合,达到接合部的密封,巧妙地解决压差与密封的矛盾。顶部密封板由分体式改为整板式,彻底消除了传统分体式浮动密封体之间的间隙所导致的漏风,而且省去了灰箱。

该技术在国内外得到了广泛应用,其中宝钢湛江2号550m2烧结机初期测试漏风率仅为17.8%,日本和歌山185m2烧结机测试漏风率仅为16.7%。烧结机漏风率降低,有助于降低烧结机主抽风机功率及烧结烟气末端治理负荷。

1.2 烧结烟气循环技术

烧结烟气循环工艺是将一部分烧结过程产生的烟气返回烧结机台车料面进行循环烧结的方法。这种方法一方面,可以明显减少废气的排放量,从而降低脱硫脱硝装置的投资和运行成本;另一方面,循环烧结过程中烧结烟气的部分显热和潜热将被回收利用,一定程度上可以降低焦粉的配比。此外,循环烟气中的部分粉尘会被吸附并滞留于烧结料层中;PCDD/Fs和NOx在通过烧结料层时,部分经过热分解得到减排;SO2得以富集,有利于提高脱硫系统的脱硫效率。

根据烧结烟气的来源,循环工艺又分为内循环和外循环。内循环是从主抽风机前的风箱支管取风进行循环;外循环是从主抽风机后的烟道取风进行循环。鉴于烧结烟气中O2含量不满足烧结生产要求(通常不宜低于18%),而环冷机中低温段冷却废气(O2含量与空气类似)的开发利用困难,可通过兑入部分冷却废气,来实现烧结烟气富氧。

目前,我国已将烧结烟气循环技术列为钢铁行业清洁生产的重点推广技术。宝武2号600m2新建烧结工程即采用了该技术,设计过程中除了充分考虑烧结系统的风量平衡、压力平衡、氧量平衡之外,还借助ANSYS软件对循环系统的烟气混合器、分配器及循环罩三大核心部件进行建模、流场仿真及结构优化,工程投产后预计烧结烟气外排量减少25%,NOx和二噁英排放量降低20%,吨矿工序能耗降低1-2kgce。

1.3 清洁燃气料面顶吹低C低NOx烧结技术

燃气料面顶吹技术是在烧结点火炉后适当位置的烧结料面顶部喷入一定量的燃气,使其在烧结负压的作用下被抽入料层内,并在燃烧层上部燃烧放热。首先从热值等量置换角度来讲,该工艺是以燃气代替部分固体燃料;其次,通过喷气位置的控制,实现烧结料层顶部靠点火煤气+固体燃耗、中上部靠顶吹燃气+固体燃耗、下部料层靠自蓄热+固体燃耗的梯级供热方式,使整个烧结料层内的热量分布更合理、热量利用率更高,从而在整体上降低固体燃料消耗,相应的烧结COx、SOx、NOx等污染物的生成量也相应减少。烧结料层内热量分布更合理,将产生更多优质复合铁酸钙,也有助于抑制NOx的产生。

中冶长天开发的清洁燃气料面顶吹低C 低NOx 烧结技术和成套装备已在韶钢360m2烧结机上成功投运(如图4所示)。烧结料面喷入1Nm3燃气,可减少焦粉量1.5-1.8kg,降低CO2排放2%,降低SO2排放5%,降低NOx排放10%,提高烧结矿转鼓强度0.15%,提高烧结矿成品率0.3%。值得注意的是,采用该技术后,5-10mm粒径的烧结矿比例降低1.46%,这对高炉冶炼是非常有利的。

2 烧结烟气多污染物协同深度净化技术

国内外工业烟气治理都经历了从单一除尘,到除尘及脱硫复合控制,最后到除尘及多污染物协同治理的过程。通过考察各种技术路线的多污染高效协同脱除效率、副产物的资源化程度、运行可靠性及性价比后,普遍认为活性炭法烟气净化技术和中低温SCR技术比较适应钢铁烧结烟气超低排放技术要求。当然,还有一些其他方法如氧化法等也在不断探索之中。

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