（冶金工程专业论文）锌冶炼蒸馏烟气回收系统改造.pdf

ad i s s e r t a t i o ni nm e t a l l u r g i c a le n g i n e e r i n g s t u d y o nt r a n s f o r m a t i o no f z i n cs m e l t i n g d i s t i l l a t i o nh a z e r e c o v e r ys y s t e m b yc h e nd a j u n s u p e r v i s o ra s s o c i a t ep r o f e s s o rc h e nj i a n s h e n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a y2 0 0 9 独创性声明 本人声明 所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的 论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外 不包含其他人己经发表 或撰写过的研究成果 也不包括本人为获得其他学位而使用过的材 料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示谢意 一雠 降争 日 期 7 删罗 多 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留 使用学 位论文的规定 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 交流 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后 半年口一年口一年半口 两年口 学位论文作者签名 签字日期 导师签名 签字日期 脚 f 珏 东北大学硕士学位论文摘要 锌冶炼蒸馏烟气回收系统改造 摘要 环境问题是当今世界各国普遍关注的热点问题之一 随着工业化的发展 尾 气排放污染问题日趋严重 尤其是锌冶炼企业中的竖罐炼锌部分机械化程度低 尾气回收困难 不仅污染周边环境 而且有价金属损失严重 中冶葫芦岛锌厂就 是其中典型例子 原来采用的布袋收尘器由于自身特点限制已不能适应当前的收 尘要求 本课题通过对蒸馏尾气的分析 改造相应的工艺条件 采用先进的收尘 设施 使尾气的回收率达到最高 不仅极大的改善了人们的生活环境 有利人们 的身心健康 而且有价贵重金属得到充分回收 提高了企业的经济效益 目前 电收尘器作为一种新型的收尘设施得到广泛应用 它的收尘效率可以 达到9 8 以上 电耗较低 流体阻力小 对各类含气体适应性较强 能处理温度 较高及有腐蚀性的气体 处理废气量大 能处理高温高湿烟气 压力损失低 可 扑集微小粉尘 运行费用低 因此 被世界公认为高效除尘设备 但蒸馏尾气粉 尘的比电阻较高 焦油含量高 普通的电收尘器很难达到理想的要求 本次改造通 过对焦结炉燃烧室改造 把烟气调质 降低焦油含量 同时增设降温塔 改造喷 淋装置 降低尾气温度 改变尾气比电阻值 使蒸馏尾气满足电收尘器的要求 提高电收尘器的回收率 而且对电收尘器关键部位进行改造 把电收尘极距加宽 避免电晕现象 提高尾气烟尘尘降率 提高收尘电压 增加极线捕尘率 强化振 打清灰装置 提高气室透气率 使收尘器能够捕集高比电阻粉尘 烟气排放达标 采用电收尘器代替布袋使尾气排放由7 0 0 m g n m 3 降到10 0 m g n m 3 以下 关键词 竖罐炼锌 电收尘器 比电阻 焦油 极距 降温塔 i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t s t u d y o nt r a n s f o r m a t i o no fz i n cs m e l t i n g d i s t i l l a t i o nh a z er e c o v e r ys y s t e m a bs t r a c t t o d a y e n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sa r eo fc o m m o nc o n c e f nt oa l lc o u n t r i e si nt h e w o r l d o n eo fh o ti s s u e s a l o n gw i t l lt h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a l i z a t i o n p o l l u t i o n o m i s s i o n sa r eb e c o m i n gi n c r e a s i n g l y s e r i o u s e s p e c i a l l y i nt h ez i n c s m e l t i n g e n t e r p r i s e sc a ne r e c tal o wd e g r e eo fm e c h a n i z a t i o na n dz i n cp a r t s e x h a u s tg a s r e c y c l i n gd i f f i c u l t i e s n o to n l yp o l l u t et h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t b u ta l s oas e r i o u s l o s so fv a l u a b l em e t a l s h u l u d a oz i n cp l a n tc h i n am e t a l l u r g i c a li sat y p i c a le x a m p l e t h eo r i g i n a lc l o t hb a gd u s tc o l l e c t o ru s e dt ol i m i ti t so w nc h a r a c t e r i s t i c sa sar e s u l tc a n n o tm e e tt h er e q u i r e m e n t so ft h ec u r r e n tc o l l e c t i n g d i s t i l l a t i o no ft h es u b j e c tt h r o u g h t h ee x h a u s tg a sa n a l y s i s t r a n s f o r m a t i o no ft h ec o r r e s p o n d i n gp r o c e s sc o n d i t i o n s t h e u s eo fa d v a n c e dc o l l e c t i n gf a c i l i t i e s s ot h a tt h eh i g h e s tr e c o v e r yr a t eo fe x h a u s tg a s n o to n l y g r e a t l yi m p r o v e dp e o p l e sl i v i n ge n v i r o n m e n t i sc o n d u c i v et o p e o p l e s p h y s i c a la n dm e n t a lh e a l t h a n dp r i c ef u l lr e c o v e r yo fp r e c i o u sm e t a l s i n c r e a s e dt h e e c o n o m i ce f f i c i e n c yo fe n t e r p r i s e s a tp r e s e n t t h ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o ra san e wt y p eo fd u s tc o l l e c t i o nf a c i l i t i e s a r ew i d e l yu s e d i t se f f i c i e n c yi nc o l l e c t i n gm o r et h a n9 8 c 锄b ea c h i e v e d l o w e r p o w e rc o n s u m p t i o n f l u i dr e s i s t a n c e w i t hd i f f e r e n tt y p e so fg a sa d a p t e dt od e a lw i t h l l i g ht e m p e r a t u r ea n dc o r r o s i v eg a s t od e a lw i t l le m i s s i o n s a n dc a nh a n d l eh i g h t e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yo ff l u eg a s l o wp r e s s u r el o s s c a nh e a dt i n yd u s tc o l l e c t i o n o p e r a t i n gc o s t sl o w t h e r e f o r e b yt h e w o r l dr e c o g n i z e da sh i 曲l ye f f e c t i v ed u s t r e m o v a le q u i p m e n t h o w e v e r d i s t i l l a t i o nt a i l g a sd u s tr e s i s t a n c et h a nh i g h e rt a r c o n t e n tw a sh i g h t h ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o rg e n e r a lv e r yd i f f i c u l tt oa c h i e v et h e d e s i r e dr e q u i r e m e n t s t r a n s f o r m i n gt h ef u r n a c ec h a m b e rt h r o u g ht h et r a n s f o r m a t i o no f e n d f o c u s t h ef l u eg a sq u e n c h i n ga n dt e m p e r i n gt or e d u c et h et a rc o n t e n ta tt h es a m e t i m ea d d i t i o n a l c o o l i n gt o w e r t r a n s f o r m i n gs p r a yd e v i c e st or e d u c ee x h a u s tg a s i i i t e m p e r a t u r e e x h a u s tg a st h a nt h er e s i s t a n c et oc h a n g e s ot h a td i s t i l l a t i o ng a st om e e t t h er e q u i r e m e n t so fe l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o rt oi m p r o v et h e r e c o v e d r a t e b u ta l s ot ot h ee s pt r a n s f o r mk e y p a r t s t h ee s pf r o mt h ev e r yb r o a dt o a v o i dt h ep h e n o m e n o no fc o r o n ad i s c h a r g et o i m p r o v et h ee x h a u s ts m o k e 锄dd 鹏t f a l l o u tr a t e i n c r e a s et h ec o l l e c t i n gv o l t a g e i n c r e a s et h er a t e o fp o l a rc a t c hd u s t e n h a n c e dv i b r a t i o nc l e a n i n gd e v i c et oi m p r o v et h ev e n t i l a t i o nr a t eo f a i rc h 锄b e r t h a td u s tc o l l e c t o rc a nc a p t u r e h i g h r e s i s t i v i t yd u s t e m i s s i o n ss t 锄d a r d s e l e c t r o s t a t i c p r e c i p i t a t o ru s e di nl i e uo fb a gs ot h a t7 0 0 m g n m 3r e d u c e de i i l i s s i o n s 丘o m 廿1 e f o l l o w i n g10 0 m g n m 3 k e yw o r d s z i n cv e r t i c a lr e t o r t i n g c o t t r e l l s p e c i f i cr e s i s t a n c e t a r p o l a rd i s t 锄 c o o l i n gt o w e r i v i 奎 盔堂亟 堂鱼迨窒 目录 目录 独创性声明 i 摘要 i i a b s t r a c t i i i 目录 v 第一章绪论 1 1 1 概述 l 1 2 收尘器国内外研究现状 l 1 3 中冶葫芦岛锌厂收尘现状 2 1 4 收中冶葫芦岛锌厂收尘改造目的及意义 4 第二章工艺设施的改进 6 1 冶炼烟气的特点 6 2 2 收尘方案的比较 6 2 3 改造方案的确定 7 2 4 原始工艺的改进 8 2 4 1 改进前 后的工艺流程如图1 2 所示 8 2 4 2 影响电收尘性能的因素 9 2 4 3 原始工艺改造 9 第三章电收尘器技术的改造 1 2 3 1 电收尘器各项参数的设计与改进 1 2 0 1 1 电收尘器进口烟气工艺参数测量与确立 1 2 3 1 2 电收尘器技术参数设计选择 1 2 3 1 3 电收尘器结构参数的设计与改进 1 3 3 1 4 电收尘器安全运行零部件改进 l7 3 2 电收尘器启动程序的设计 1 9 v 东北大学硕士学位论文 目录 3 2 1 试运行前的检查程序 1 9 3 2 2 升压前的调试程序 1 9 3 2 3 电收尘器的空载试运行程序 2 0 3 2 4 电收尘器的负载运行程序 2 2 3 3 电收尘器运行控制程序的设计 2 4 3 3 1 运行中的技术要求 2 4 3 3 2 停运时的技术要求 2 5 3 3 3 电收尘器投运初期运行程序 2 5 3 3 4 电收尘器日常检查和维护程序 2 8 3 4 电收尘器技改后零部件的处理要求 2 9 3 4 1 主要运动部件的处理要求 2 9 3 4 3 易损件及常用备件的储备要求 3 0 第四章新工艺的投资估算及效益分析 3 l 4 1 新工艺的投资估算 3 l 4 2 经济和社会效益分析 3l 4 2 1 新工艺生产情 3l 4 3 组织机构及劳动定员 3 4 第五章结论 3 5 参考文献 3 7 致 谢 4 0 v i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 概述 环境问题是当今世界各国普遍关注的热点问题之一 搞好环境保护是关系到 人民身体健康和工农业生产发展的一项重要工作 粉尘的危害在于它产生后又随 周围气流向四周扩散 特别是大部分微细粉尘长期在空气中悬浮并随着飘扬 造 成环境污染 引起公害 由于锌冶炼工厂是造成粉尘污染较为严重的工业部门之 一 所以搞好收尘工作对于保护环境 保障人民体健康 更好地发展生产 具有 十分重要的意义 随着工业化的发展 在水泥生产 硫酸生产 锌冶炼 煤炭挖掘 垃圾焚烧 等方面相继产生尾气排放污染问题 原来的回收装置远不能达到环保要求 迫使 人们去研究 设计新一代的收尘器 使生产和环保互相匹配 共同发展 而且在 尘降物中还能回收金属 从中获利 1 1 电收尘器是很普遍的一种收尘设备 其优 点是 收尘效率高一般可达9 8 以上 电耗较低 流体阻力小 一般为5 0 1 0 0 p a 对各类含气体适应性较强 强以处理温度较高及有腐蚀性的气体 处理 废气量大 能处理高温 3 5 0 高湿 4 0 v v 大烟气量 压力损失低 1 0 0 p a 3 0 0 p a 可扑集微小粉尘 运行费用低掣2 1 因此 被世界公认为高效除尘设备 其缺点是 设备一次性投资大 对某些性质的粉尘收尘效果不佳 如粉尘比电阻 低于1 0 4 d e m 或高于1 0 11 d e m 时 收尘效率很低 管理和操作水平要求较高 1 2 收尘器国内外研究现状 世界各国研究人员从未放弃过对于传统电收尘器的改良和改造 其中 研究 收尘极板垂直于含气流方向的收尘器为一大方向1 3 原西德和苏联学者在1 9 6 3 年和1 9 7 1 年就开始研究与气流方向垂直布置的收尘极板 上世纪9 0 年代 白希 尧等人对收尘极板垂直于气流方向的电收尘器作了可行性研究 4 国际上 德国鲁奇公司在回收尾气领域取得了很大的成功 他们研制的g b s 系列收尘器基本满足工业尾气回收需要 5 1 成为各国科研机构及各大公司采用的 基本模式 韩国在该领域回收技术也比较先进 集东收尘器设计与安装公司就是 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 其中的几大公司之一 另外 日本 法国等国家的工业烟气回收技术也比较有名 目前 很多国家都投入大量资金 人力来开发新技术 力争使工业尾气回收率达 到最佳 改革开放以后 我国的工业产业飞速发展 国力不断增强 企业规模也越来 越大 工业尾气的排放也逐步增加 污染也越来越严重 国内的一些科研机构和 企业通过不断的与国外公司相互交流 借鉴国外公司先进的技术并不断完善 使 相关回收烟气技术得到合理应用 应用领域也逐步扩大 像冶金行业 水泥行业 窑头收尘 煤磨静电收尘 锅炉静电收尘等 另外 炼钢厂的垃圾焚烧炉也开始 应用收尘装置 6 目前电除尘器的数量占国内市场总量的7 5 中国已成为世界 上电除尘器生产 应用大国 刀 国家建材局天津水泥工业设计研究院在消化了德国鲁奇公司的先进技术后 设计研制了c d 系列收尘器 是国内技术比较先进的高效 可靠收尘设备 主要 应用于水泥生产过程中窑头的收尘 从目前的应用情况看效果比较理想f 8 河北环科除尘设备有限公司和包钢设计院 首钢设计院强强联合 将德国鲁 奇公司的b s 7 8 0 9 3 0 除尘技术应用在钢铁企业 设计出b s 系列电收尘器 目 前广泛应用于钢铁冶炼企业中 效果比较好 9 1 泊头除尘器设备公司研制出将电旋风 电抑制 电凝聚等三种复式收尘机理 组合成一起的s z d 型组合收尘器 广泛应用于建材 冶金 化工 电力等行业 治理污染 回收物料 l o l 在国内的锌冶炼企业中 采用的收尘器多种多样 有河北电收尘有限公司制 造 朝阳静电收尘器厂制造等等的高压电收尘 还有比较原始的布袋收尘器 从 回收烟气的效果来看不太理想 有的故障率太高 维修量大 有的透气性差 影 响生产 l 本次改造以韩国集东收尘器设计与安装公司的收尘器为基准 1 3 中冶葫芦岛锌厂收尘现状 中冶东北有色金属集团公司下辖葫芦岛锌厂是亚洲最大的锌冶炼企业 其中 竖罐炼锌部分一直占有较大比重 竖罐炼锌优点是产品质量好 纯度高 产品在 国内外比较畅销 缺点是机械化程度低 尾气回收困难 严重污染周边环境有价 金属损失 竖罐炼锌使用闪锌矿为原料 经高温氧化沸腾焙烧 产出氧化矿和沸 尘 沸尘经回转窑焙烧 产出二次矿 氧化矿和二次矿加入还原煤经碾磨压密 2 一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 辅之以粘合剂 制成团矿 干燥后的团矿在焦结炉内以蒸馏炉的废热烟气为热源 使团矿中还原煤的挥发份充分挥发 产出焦结矿 焦结矿在蒸馏炉内以间接加热 的方式 使罐内温度维持在1 3 2 0 1 3 4 0 2 之间 焦结矿中的氧化锌在还原煤的作 用下 被还原成锌蒸汽 冷凝后的液体锌叫蒸锌 蒸锌在精馏塔进行精馏分离除 杂后 得到最终产品精锌 焦结和蒸馏工序产生的废热烟气 经余热锅炉回收热能后 烟气温度仍高达 4 5 0 烟气中含有2 洲m 3 左右的粉尘 直接排放 不仅造成有价金属的损失 而且还对周边环境造成危害 投产之初 没有任何收尘设施 随着人们对环境及 资源利用认识的提高 工厂于1 9 8 6 年采用布袋收尘器收尘 滤袋材质是玻璃纤 维 该布袋存在受折易断裂 不耐磨等缺点 在保管方面易磨受损 影响收尘效 率 1 2 j 运行之初 收尘效率还可以 但是随着生产发展 出现易结露 系统阻 力大 影响生产的情况 布袋收尘器已不适应生产发展的需要 目前 国家对环保要求越来越高 所以 只有采用先进的收尘装置 对落后 的工艺进行改造 逐步完善生产条件 才能实现国家规定的烟气排放指标 减少 对周围环境的污染 同时 又可最大程度的回收有价金属 增加企业的效益 l 选择对落后的布袋收尘进行改造 采用当前较先进的静电收尘装置 同时通过对 冶炼焦结炉燃烧室的改形 脱水塔增加增湿装置 来改变冶炼尾气的性质 使之 满足电收尘要求 从而达到回收金属排放达标的目的 1 9 8 6 年建立的布袋收尘器由于腐蚀严重 布袋已被粉尘粘结糊死 清灰系 统失效 收尘系统阻力升高 不能保证蒸馏系统生产的负压 由于布袋收尘器漏 风太多 使布袋结露现象十分严重 有时 焦结炉燃烧室不着火 会产生焦油 造成布袋无法正常工作 造成出i z l 含尘在2 5 0 5 5 0 m g n m 3 之间 严重影响周边 环境 同时也是资源浪判1 2 自1 9 3 7 年建厂以来 工厂历经了日伪统治 国民党接收及东北解放后的生 产自救 建国后经过恢复生产和历年来的技术改造 到1 9 7 2 年工厂锌的生产能 力已达到6 万吨 年 工厂在1 9 8 6 年采用布袋收尘器处理蒸馏系统烟气 回顾3 0 余年来蒸馏系统烟气收尘的历史 从表面上看我们走的是布袋收尘 电收尘这样 一条技术路线 而实质上是我们对烟气性质 烟尘性质的不断再认识 再提高 对新技术 新材料 新设备的不断掌握和利用 鉴于蒸馏系统烟气一直没有进行收尘 直接排入大气对环境造成污染 同时 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 排放的烟尘中还含有有价金属 年产6 万吨锌时 每年随烟气排入大气中的锌 1 2 4 4 吨 镉6 2 吨 铅1 2 4 吨 这些金属不仅是宝贵的不可再生的资源 同时也 是有毒有害物质 无组织排放到大气中既浪费了资源 也对环境造成危害 为了改变这一状况 我们在1 9 8 6 年采用布袋收尘器 布袋收尘器投资少 见效快 布袋收尘器在干法收尘中是效率最高的收尘方法 但是维修工作量大 占地面积大 在工艺条件的适应性方面还是有局限性的 由于主工艺要求系统阻 力 2 2 0 p a 偏小 而电收尘的阻力比布袋收尘的阻力小 电收尘更适应主工艺要 求 1 3 1 因此 蒸馏系统烟气收尘在走过由布袋收尘到电收尘这条技术路线后 由于工艺条件的特殊和冶炼方式的独特 要很好地解决这一技术难题 只能把我 们现有冶炼方法的特点 收尘存在的问题充分搞清楚 才能有效地利用现有的技 术 有针对性地解决好收尘问题 谈到蒸馏系统烟气收尘 就不能离开蒸馏的主工艺来单独讨论收尘问题 前 已述及 蒸馏系统烟气由两部分组成 一部分是蒸馏炉排出的废热气 它有两个 走向 大部分去焦结炉给生团矿提供热量进行焦结 少部分直接与焦结炉废气混 合后去收尘系统 另一部分就是焦结炉的废气 这两部分烟气在废热锅炉入口汇 合 在锅炉内降温产生蒸汽 并进行初步收尘 蒸馏系统烟气收尘存在着如下问题 1 焦结炉后部燃烧室时常不着火 导致烟气中含有煤焦油 不论采用何种 收尘方式 煤焦油都必须清除干净 才能保证收尘器的顺畅运行 2 烟气温度高 烟尘比电阻高 3 5 0 4 5 0 2 的烟气采用常规收尘器进行收尘 是有困难的 原有的降温塔基本上是按洗涤塔做的设计 降温效果不好蒸馏烟气 粉尘比电阻经武汉安全研究所1 9 8 6 年检测为1 7 2 x 1 0 h q c n l 属高比电阻粉尘 一般认为采用电收尘器是很难捕集的 3 清灰系统的可靠和稳定运行 不论是布袋收尘还是电收尘 清灰过程都 是十分关键的 在以前的收尘器上清灰系统都出现了严重的问题 必须引起高度 重视 1 4 收中冶葫芦岛锌厂收尘改造目的及意义 锌冶炼中最主要的工序是蒸馏系统 其工艺流程是锌精矿焙烧成氧化矿 再 制成生团矿 在焦结炉中被初步升温焦结 然后进入蒸馏系统 在焦结过程中 i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 团矿中含有的杂质以及一些影响锌还原的成分被焦结分离 像硫 铟 镉 还有 部分锌等 硫 锌等分别被氧化成二氧化硫和氧化锌 和单质铟 镉一起进入尾 气 经过收尘系统过滤后排放 由于收尘器效率低 烟气浓度高 进入空中后严 重污染环境 对周边农作物和人体健康造成危害 同时流失了大量的贵重金属 主要是铟 镉 工厂利益受到极大损失 所以改造收尘器 提高收尘效率 对工 厂效益的增加和环境整制具有重要意义 葫芦岛锌厂建厂时 产能只有6 0 0 0 0 吨 后来逐步增加到8 0 0 0 0 吨 再到 1 2 0 0 0 0 吨 2 0 0 0 0 0 吨 目前达到2 2 0 0 0 0 吨 随着产能的增加 尾气烟尘浓度越 来越高 所采用的布袋收尘器远远不能满足收尘需要 排放的尾气含尘达到 7 0 0 m g n m 3 国家规定指标为1 0 0 m g n m a 3 每年因损坏庄稼的赔偿金超过1 0 0 万 元 因流失有价金属铟而损失5 0 0 0 0 万元 而且 近几年来 葫芦岛锌厂烟尘排 放超标引起了国家环保总局的极度关注 已经责令限期整改 技改的目的就是通 过对国内外先进收尘设施的对比 找出适合竖罐炼锌尾气处理的办法 选择相应 的收尘器 并对生产工艺的调整和改造进行系列讨论 使烟气的各种技术指标与 收尘器相匹配 让烟气在通过收尘器后 所含的各种有价金属和杂质颗粒尘降回 收 尾气排放达标 收下的烟尘经过深加工获得纯金属 二次受益 同时 排放 的烟气达到国家规定的1 0 0 m g n m 3 以下 既满足了环保要求 又保护了人们的 身心健康 具有重大的政治意义 1 4 东北大学硕 学位论文第2 章工艺设施的改进 第2 章工艺设施的改进 2 1 冶炼烟气的特点 竖罐冶炼烟气的特点是烟气量大 烟尘粒度细 比电阻高等 1 气量大 2 0 万标立 小时 2 烟气温度高 焦结炉出口的温度是8 5 0 经锅炉降温后温度仍高达 3 5 0 4 5 0 3 烟气成分复杂 竖罐炼锌烟气成分见表2 1 表2 1 烟气气体成份及含量 t a b l e2 1c o m p o s i t i o na n dc o n t e n to ff l u eg a s e s 4 烟气含尘 2 0 0 0 m 洲m 3 5 烟气中不定时含有少量煤焦油 6 烟尘中含有氧化锌 氧化铅 氧化镉 氧化铟等 品位大致如下 竖罐炼锌 烟尘含量见表2 2 表2 2 烟气金属成分及含量 t a b l e2 2m e t a lc o m p o s i t i o na n dc o n t e n ti nf l u eg a s 7 比电阻高 氧化锌的比电阻是1 7 2 x 1 0 1 1 q c n l 8 粒度细 粒度很细 l s p t m 的占3 5 其余都在l 岬以下 2 2 收尘方案的比较 四种方案分别为动力波收尘 电收尘 超重力收尘和布袋收尘 1 动力波 适合于捕集蒸馏系统氧化锌粉尘的方案我们考虑了四种 并对这四种方案进 行比较 从中选出最佳方案 收尘 单级动力波收尘效率可以达到7 0 两级或 三级串联后收尘效率可以达到9 9 以上 l l 该方案的优点是 可处理高温烟气 东北大学硕士学位论文第2 章工艺设施的改进 操作弹性大 气量波动可达5 0 左右 维修量低 开动率高 不易堵塞 低液体 循环量 缺点是 系统阻力 1 8 0 3 0 0 m m h 2 0 偏大 对蒸馏系统的生产有制约 洗涤后形成的亚硫酸盐 硫酸盐及z n o 尘呈浆液状 液固分离比较复杂 且湿 兰粉需干燥处理 单系统投资约1 0 0 0 万元 2 电收尘 电收尘器的收尘效率可以达到9 8 以上 由于z n o 粉尘的比电阻较高 常 温下处于1 0 1 1 q c m 普通的电收尘器很难达到理想的要求 近年来电收尘器的技 术有了长足的进步 我们经过调研论证 为了处理这种高比电阻粉尘 拟采用烟 气调质 加宽极距 提高电压 强化振打清灰等技术 预计可以满足捕集高比电 阻粉尘的需要 该方案优点 系统阻力 小于3 0 m m h 2 0 小 适应蒸馏系统生 产要求 收尘效率稳定 气速相对于布袋收尘器要高很多 占地面积较小 节能 效果好 1 2 缺点 对运行维护工作要求相对较高 单系统改造投资约1 0 0 0 万元 3 超重力收尘 超重力收尘的特点是效率可以达到9 9 9 出口含尘低于1 0 0 m g n m 3 体积 小 占地面积少 操作弹性大可在4 0 1 0 0 内变化 操作维修方便 缺点是 系 统阻力 2 0 0 3 5 0 m m h 2 0 偏大 不适应蒸馏工艺要求 收下的尘是泥浆状 不 能直接用于生产 处理流程长 1 5 单系统改造投资约1 2 0 0 万元 4 布袋收尘 布袋收尘的效率正常情况下可大于9 9 是干式收尘中效率最高的收尘方 法 优点 运行维护工作量相对较低 维护方便 缺点 系统阻力不稳定 对蒸 馏工艺的稳定有影响 维护操作环境恶劣 1 6 1 且布袋面积大 现场空间较小 只能通过加长布袋解决 使清灰难度增大 根据以前布袋运行经验 效果不理想 单系统改造投资约9 5 0 万元 2 3 改造方案的确定 根据以上各方案的比较及生产工艺的要求 低阻力 高效率 流程短的特点 我们拟采用以电收尘器为主体 增设喷雾增湿塔的新收尘工艺 改造现布袋 收尘工艺 电收尘器是以静电净化法来捕捉废气中的粉尘 它主要包括两个系统 电晕 尔北大学硕士学位论文第2 章工艺设 旖的改进 极系统及沉淀极系统 此外还有两极振打清灰机构 气体均布装置 排灰装置以 及壳体等部分组成 当含尘气体由机身前端导入进气喇叭时 含尘气体因受到分 布板阻力及垂直断面扩大的影响 使其运动速度降低 其中一些较大的颗粒便失 去速度而沉降下来 同时分布板使气流沿整个电场分布均匀 含尘气体进入电场 后 由于电晕极通入高压直流电 则在电晕极附近产生电晕现象 使附近的气体 电离 气体电离后 产生阴阳离子 并作用于通过静电场的废气粉尘粒子表面 使粉尘粒子带电并向其极性相反的电极移动 最后沉降于电极上 两极系统均有 振打装置 当振打锤周期性的敲打两极装置时 粘附在其上的粉尘则被抖落 所 有被抖落的粉尘均落入下部灰斗 并经排灰装置排排出机外 1 7 1 被净化了的废 气由出气口经烟囱排入大气中 电收尘还具有如下优势 1 系统阻力低 能耗低 运行费用低 能很好地适应蒸馏系统对负压的要 求 2 收下的尘是干尘 有利于配料或转给其它工序使用 3 能处理温度高 有腐蚀性的烟气 4 处理烟气量大 5 收尘效率高 能捕集小于l g m 的烟尘 由正压布袋收尘改为负压电收尘 而不直接改成正压电收尘 减少了对电收 尘不利的因素 如对电收尘绝缘部分影响小 结露机会少 运行更稳定 2 4 原始工艺的改进 2 4 1 改进前 后的工艺流程如图1 2 所示 图2 1 改前烟气走向流程图 f i g u r e2 1t h ef l o wc h a r tt og ob e f o r et h ef l u eg a s 8 东北大学硕士学位论文第2 章工艺设施的改进 图2 2 改后烟气走向流程图 f i g u r e2 2t h ef l o wc h a i tt og oa f t e rt h ef l u eg a s 2 4 2 影响电收尘性能的因素 电收尘器的性能除了与结构有关外 在很大程度上受烟尘性能和操作条件的 影响 其影响因素主要有 粉尘的比电阻值 含尘浓度 粉尘颗粒组成 气体成 分 温度 湿度 露点值 含硫量 收尘的漏风 电极肥大 电极操作等 1 8 以上因素我们逐步进行改造与调整以确保电收尘的效果 2 4 3 原始工艺改造 2 4 3 1 改进焦结炉燃烧室 使焦结过程产生的煤焦油充分燃烧 焦结炉由自热式改为废热式 增大焦结炉燃烧室的容积 解决以往时常不着 火的情况 增大燃烧室的容积 使煤焦油在燃烧室内燃烧掉 焦结炉燃烧室改造之前 烟气燃烧不充分 进入收尘系统时烟气中仍含一定 量的焦油等挥发性物质 粘结收尘器 使收尘效率大幅度降低 焦结炉燃烧室的 容积 理论计算依据如下 蒸馏炉团矿单耗 3 4 5 吨 吨锌 炉日产量2 3 吨 炉日 一天加四次团矿 1 4 座蒸馏炉 4 座焦结炉 1 吨锌用1 吨中块煤 1 吨中块煤产生2 8 0 0 立方米煤 气 焦结室出口废气量组成 见表2 3 东北大学硕士学位论文 第2 章工艺设施的改进 焦结炉参数见表2 4 表2 4 焦结炉参数统计表 t a b l e2 4t h ep a r a m e t e rs t a t i s t i c so fc o k i n gf u r n a c e 具体计算如下 焦结室出口废气量发热量 q 低 3 0 4 6 x c o a l 2 5 8 0 x h 2 8 5 5 0 x c h 4 1 4 1 0 0 x c 2 h 4 3 0 4 6 1 0 9 2 5 8 0 x 4 0 4 8 5 5 0 x 1 8 2 1 4 1 0 0 x 0 2 3 3 2 5 5 千卡 米3 焦结炉加入干团矿量 2 3 x 3 4 5 2 4 x 4 1 3 2 3 吨 d 时 团矿挥发份产率 1 5 3 8 n m 3 吨团矿 团矿挥发份产生的废气量 1 5 3 8 x 1 3 2 3 2 0 3 4 7 7n m 3 d 时 蒸馏炉产生的废气量 2 3 x 1 2 x 2 8 0 0 x 1 4 2 4 4 5 0 8 0n m 3 d 时 蒸馏炉产生的废气量进入一座焦结炉废气量 4 5 0 8 0 4 11 2 7 0n m a d x 时 漏风率是2 0 1 1 2 7 0 x 1 2 1 3 5 2 4 n m 3 f l 时 焦结炉焦结室出口废气量 2 0 3 4 7 7 1 3 5 2 4 1 5 5 5 8 7 7n m 3 d 时 焦结炉焦结室出口废气发热量q 为 1 5 5 5 8 7 7 x 3 2 5 5 5 0 6 4 3 8 0 9 4 千卡 d 时 x 4 1 8 2 1 1 6 9 1 1 2 3 2 千焦 d 时 燃烧室容积v k q q 其中q 为经验常数 取2 3 0 0 0 0 千焦 立方米小时 k 为修正系数 与烟道尺寸 废气含氧和温度有关 生产中烟道外径是2 2 米 废气 含氧是2 温度是8 5 0 改造前v 量 o 7 v 蜃 k 原q q o 7 x 2 11 6 9 11 2 3 2 1 2 3 0 0 0 0 6 4 4 3 m 3 我们认为以前设计不合理 k 值取得太小 因此燃烧室空间不足 造成烟气 1 0 东北大学硕士学位论文第2 章工艺设施的改进 流速快 燃烧不彻底 所以焦油燃不尽 为了改变这一现象 应该扩大焦结炉燃 烧室空间 基于此我们提出k 值取l 拟改造的燃烧室改后容积为 v k q q l 2 1 1 6 9 1 1 2 3 2 2 3 0 0 0 0 9 2 0 4 m 3 我们预测 燃烧室容积由6 4 4 3 立方米增大到9 2 立方米 可以保证废气中 的焦油等挥发份完全燃烧 2 4 3 2 增设喷雾增湿塔 选择优良喷嘴 通过烟尘增湿 改变烟尘比电阻 提高 收尘效率 原来降温塔的喷嘴是普通的漏孔型喷嘴 喷嘴经常堵 雾化效果不好 烟气 温度达不到理想效果 烟尘的比电阻也降不到电收尘最佳工作范围内 因此增设 喷雾增湿塔 向烟尘中喷雾增湿降低烟尘的比电阻 收尘效率将明显提高 预计 烟气通过喷水增湿后 可以使烟尘的比电阻下降至1 0 l o n g l n 以下 适合电收尘 的收尘范围 另外为了保证烟气不结露 而又能保证风机正常运行 也要进行喷 雾降温 由于烟气中含有s 0 2 和s 0 3 使得烟气的结露温度高达1 3 啦1 4 0 这就给收 尘提出了一个相当苛刻的条件 而且收尘器后面的风机的运行温度不能超过 2 2 0 因此 确定一个合理的运行温度 合适的烟尘比电阻 是保证电收尘器 长期稳定运行的关键 详细论证决定在喷雾增湿塔先进行降温 降低烟尘比电阻 以保证进入电收尘器的温度在2 3 0 c 左右 避免烟气在电收尘器内结露 以保证 进入风机的烟气温度不超过2 2 0 c 喷嘴拟选用美国进口的 喷嘴型号是 1 4 h h s g s s 1 2 2 0 调整喷嘴开动的数量可改变喷雾增湿塔的出口烟气温度 2 4 3 3 由正压布袋收尘改为负压电收尘 原收尘系统为正压布袋收尘 本课题的应用属技术改造范围 如采用正压电 收尘 则省工省投资 但有如下缺点 由于粉尘粒度极细 在电场内外压力差的 推动下 很容易从绝缘子室的缝隙中飞逸出来 粘附在绝缘子的表面 形成一层 导电薄膜 使绝缘子的耐压等级降低 造成击穿接地 正在运行时收下的粉尘 产生的第二次飞扬的机会增大 会造成收尘效率下降 而采用负压电收尘 则可 以克服上述弊端 故选择负压电收尘器方式 东北大学硕士学位论文第3 章电收尘器技术的改造 第3 章电收尘器技术的改造 3 1 电收尘器各项参数的设计与改进 3 1 1 电收尘器进口烟气工艺参数测量与确立 单系统烟气量 烟气入口含尘 烟气入口温度 烟气入口湿度 烟气出口温度 烟尘粒径 烟气出口含尘 收尘器阻力 2 0 万m 3 h 标况 2 0 0 0m g n m 3 2 3 0 入口烟气含水1 3 1 0 2 2 0 1um 占6 5 以上 1 0 0m g 心 6 0 k v 从而保证电收尘器的高效运行 2 5 1 3 1 3 3 进口气流分布板 气流分布均匀性是提高除尘效率的先决条件 它的重要性是众所周知的 2 6 1 我们在吸取国内外先进技术的基础上采用了阻流加导流的气流分布形式 虽也有 多孔板 但孔径大 开孔率高 阻力较小 决不会堵孔 而且多孔板两边设置有 导流作用的折边 大大地增加了气流分布板刚性 即使在相当强的涡流作用下 也决不会像一般平板那样产生撕裂 在此基础上 在适当部位加设导流板 这不 仅可以保证气流分布的均匀性 而且它可以对进入电除尘器的烟气进行粗除尘 东北大学硕士学位论文第3 章电收尘器技术的改造 其除尘效率是相当明显的 除下的灰尘 通过进口封头下底板落入第一电场的灰 斗内 3 1 3 4 出口气流分布板 末电场粉尘特点是颗粒细 粘性大 烟温低 粉尘本身荷有负电 清灰困难 特别是蒸馏粉尘比电阻偏高 处理不当会引起反电晕 除在板配上选择高压低电 流运行外 在出口封头大端设置槽形板是捕集细颗粒粉尘的有效措施 由于粉尘 自身荷电撞击在槽形板上具有电除尘器功能 槽形板使粉尘凝聚成大颗粒在烟气 流速的冲击下同时具备机械除尘的效果 这是在电场有效空间内改善除尘效率的 一项重要施 3 1 3 5 阳极板 阴极线类型 1 选用电风强烈 不会产生电晕封闭新型芒刺线 2 增加极线振打力 并让振打分布均匀 良好的振打清灰效果必须从振打加速度 振打频率 振幅三大要素综合考虑 在阳极板 阴极线型式 结构特定的前提下 在保持有效清灰而不引起二次飞扬 重点是考虑有效的振打加速度值 由于蒸馏粉尘粘度 粒度有别于常规粉尘 同 一电除尘器不同电场粉尘性质的不一致性这一特点 在振打机理方面相似于粘性 粉尘的振打机理技术 在振打传动及机构的设计上不仅考虑温度 粉尘条件下可 活动零件的磨损 安装施工中的误差所引起的设备可靠性影响 既保持在运行中 有效清灰 又不使振打力过大所引起的二次飞扬 以最合适的振打加速度使沉结 在极线与极板表面的粉尘剥离极板 灰尘以片状下滑 2 刀 3 用可靠的保温结构 彩钢板内衬燃棉 减少在电除尘器内烟气的温降 确保烟气温度高于露点温度 4 保证壳体的低漏风率 因为 漏入 的冷风会使局部区域的温度降低 导 致局部结露而粘灰 同时对设备寿命带来影响 5 用双层人孔门 如果人孔门密封性不好 就容易漏风 因为漏入的是冷风 在人孔门附近的极板 极线就容易变形 影响正常的极间距而降低 除尘器的运行电压 2 3 因此 蒸馏尾气回收电除尘器必须采用双层人孔门 由于采取双层结构 所以不仅密封性好 而且保温效果也好 3 1 3 6 进气方式及气流均布装置的改造 1 进气方式设计为中心进气 东北大学硕士学何论文第3 章电收7 1 1 器技术的改造 2 气流均命装置 采用具有开孔率大 强度高 耐磨性能好 气流分布均匀 的x 型分布板 3 电收尘器全部采用钢结构外壳 a 壳体结构合理 便于安装 顶梁为箱型结构 梁内安装放电极支撑装置 具有操作 维修方便等优点 2 9 l 极板悬吊梁安装在顶梁两侧的支撑角钢上 极 板吊装极为方便 顶梁与侧板柱采用柔性连接 合理解决了热膨胀应力集中的难 题 在电场进 出口处分别设有 v 字型风撑 以增加壳体横向强度 b 顶盖采有气密型 被处理烟气中不含可燃性气体或粉尘时均采用气密型 顶盖 反之则采用防爆型项盖 如窑尾电收尘器采用防爆型顶盖 煤磨电收尘器 采用防爆阀型顶盖 即当电收尘器内的c o 气体或煤粉发生燃烧或爆炸时 防爆 项盖或防爆阀便自动卸荷 对电收尘器进行安全保护 c 灰斗采用锥型设计 灰斗设舱壁振动器 以防棚料 d 排灰系统采用拉链机进行输灰 锥形灰斗采用锁风阀进行排灰及锁风 锁风阀采用回转下料器或双板闸阀 灰斗与拉链机之间设有伸缩节 以消除本体 与拉链机之间的热膨胀应力 确保拉链机的正常运行 e 电收尘器本体由安装在底梁下的活动支座及固定支座 单室不设 支撑 以保证各支点在正常运行时沿各自膨胀方向自由活动 活动支座分多球型 滚型 和滑动型等 对于本体支撑在钢结构支架上的电收尘器 则设有摆动支座 3 内部构件主要是指放电极和收尘极系统 它们是电收尘器的心脏 本电 收尘器采用通用化 系列化 标准化 模块化设计 具有通用性