转炉煤气处理技术及烧结机烟气脱硫除尘技术介绍

1,转炉煤气处理技术及烧结球团烟气脱硫除尘技术,2,一、转炉煤气处理技术,3,主要内容,转炉煤气新一代湿法处理技术,转炉煤气干法处理技术创新点,转炉煤气干法处理技术介绍,行业背景,4,行业背景,5,转炉煤气处理技术目前主要有干法技术和湿法技术两种。干法技术是当今钢铁行业中先进的技术，与湿法技术相比，该技术具有能耗低，除尘效率高，煤气回收利用率高，占地面积小，回收的是干粉尘无二次污染等优点，且转炉煤气与粉尘均得到了综合利用，经济效益明显，使得低能或负能炼钢成为可能，是国际上最先进的转炉煤气处理技术。我国“十一五”规划中就要求钢铁行业推广“三干一电”技术，其中就包括转炉干法技术。今年2月27日国家颁布的工业节能“十二五”规划中要求转炉炼钢全面推广转炉干法技术，到2015年，实现65%以上的转炉达到负能炼钢。,6,转炉煤气干法处理技术是由德国鲁奇公司开发的，该技术比湿法技术有更高的经济效益和环境效益。我国在2003年前该技术基本上属于空白，只有宝钢全套引进了德国系统。自2003年至2006年，我院与国内部分钢厂及国外公司相继合作，建设了多套转炉煤气干法技术系统。2006年，我院通过消化吸收和自主研发，开发出了具有自主知识产权的转炉煤气干法处理技术，该技术完全适合我国的转炉炼钢特点，并得到了迅速发展。现已有近四十套具有自主知识产权的干法系统在国内得到了成功应用，近年我院还完成了多套湿法系统改建成干法系统的项目。,7,转炉煤气干法处理技术介绍,干法系统组成,转炉,汽化烟道,蒸发冷却器,圆筒电除尘器,粗灰输送系统,细灰输送系统,风机,切换站,煤气冷却器,放散烟囱,转炉在炼钢时，通过蒸发冷却器，先将1000的烟气降至200，并对烟气进行粗除尘，经粗除尘后的烟气进入干法圆筒电除尘器被进一步除尘，经除尘后的烟气含尘浓度10mg/Nm3，当烟气中氧含量2%且CO气体含量达到可回收条件时，通过切换站进入煤气冷却器将煤气冷却到70，然后回收进入煤气柜。当烟气中氧含量2%时，则通过切换站进入放散烟囱点火排放至大气中。蒸发冷却器和电除尘器收集下的粗、细粉尘通过输灰装置排出，并回收利用。,干法工艺流程,10,转炉煤气干法处理技术创新点,11,1蒸发冷却器,采用直连式结构省去了香蕉弯式复杂结构，并减少了一套输灰装置，从而降低了投资和运行故障率；在出口管道内增加氮气稀释系统，大大降低了系统的泄爆频率。,12,采用自主研发的泄爆阀，确保了系统的运行安全性，目前已经使用了上百套，使用寿命已超过6年。,2圆筒形电除尘器,专利号：ZL200620078688.6,13,2圆筒形电除尘器,采用了自主研发的自润滑剖分滑动轴承，节省了干油润滑系统，节省了高昂的润滑油费用。目前已经使用了上百套，使用寿命超过4年。,专利号：ZL201020270573.3,14,2圆筒形电除尘器,开发了轨道式扇形刮灰装置，目前已经使用在4套系统上，2009年运行至今，运行安全可靠，无故障问题。,专利号：ZL200910254452.1,15,2圆筒形电除尘器创新点,采用了阴极侧部振打清灰装置，与凸轮顶部振打装置相比，提高了振打清灰效果，保证了振打的可靠性，降低了故障率。,16,2圆筒形电除尘器先进技术及标准,我院还在很多细节方面进行了创新性设计，比如采用CFD数值模拟和有限元分析程序ANSYS，对设备进行了优化设计；对高压电源供电根据冶炼周期采用了节能控制；对前面电场供电在国内首次采用了三相高压电源；我院还完成了转炉煤气干法圆筒形电除尘器和电除尘器用煤气安全泄爆阀行业标准的编写工作。,17,2圆筒形电除尘器先进技术及标准,18,3离心风机的成功应用,我院与风机厂家合作，在国内首次把离心风机引入干法系统，替代轴流风机，大大降低了投资成本和生产维护费用。,19,4煤气快速切换站,切换站液压伺服系统采用进口伺服阀、电气放大板和过滤器等，确保了低压头干法系统的平稳切换，延长了杯阀的使用寿命，提高了煤气回收率。采用油冷机对液压系统进行高温冷却和低温加热，省却了水循环系统。,20,5节水、节电式煤气冷却器,煤气冷却器上部增加水箱式结构，只在煤气回收阶段进行双层喷雾冷却，显著降低了水耗和电耗。,21,6放散烟囱,放散烟囱内部安装有我院真空冶炼所研制的喷嘴引射装置，保证了系统风机出现故障时，系统中煤气的安全排出；烟囱顶部采用引燃气体点火装置或电子点火装置，避免了CO气体大量排入大气。,22,申请及获得专利情况,23,24,25,26,干法系统照片,27,主要业绩表,28,29,30,31,转炉煤气新一代半干法处理技术,32,1转炉煤气新一代半干法技术简介,煤气柜,烟囱,切换站,循环水,湿式电除尘,洗涤塔,工艺：高效洗涤塔+环封除尘+湿式电除尘器+煤气放散和回收装置,33,34,通过蒸发冷却和洗涤进行降温和粗除尘，再经过环封除尘后进入湿法电除尘器进行精除尘，精除尘后的烟气含尘浓度10mg/Nm3，该系统组合可以显著降低能耗，能以较低投资和运行成本满足严格的环保要求，并将大大改善风机的维护问题。,2转炉煤气新一代半干法技术能源管理,35,1、能满足最严格的环保法规2、投资低、占地面积小3、安装所需停产时间短4、不增加现有的水处理设备5、运行成本降低/能耗降低6、可满足几乎所有的湿法洗涤塔升级改造7、煤气柜后面不再需要额外的静电除尘即可满足最终使用要求,3转炉煤气新一代半干法技术优点,36,二、烧结球团烟气脱硫除尘技术,37,主要内容,脱硫除尘工艺,烧结除尘技术,烧结烟气特点,行业背景,38,行业背景,39,国家环境保护“十一五”规划提出：“到2010年，二氧化硫年排放量由2005年的2549万吨削减10%减少到2295万，其中要求钢铁行业必须在增产不增污的前提下，实现二氧化硫年减排30万吨的目标”。钢铁行业生产过程中产生的二氧化硫总量，占全国排放总量的11%以上，仅次于电力企业，位居全国第二，排放量大约在150万吨/年180万吨/年，其中烧结工序外排的二氧化硫占85%90%左右。,40,钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准GB28662-2012提出：现有企业自2012年10月1日-2014年12月31日起，排放限值为：SO2600mg/Nm3，粉尘80mg/Nm3，氮氧化物500mg/Nm3；,氟化物6mg/Nm3；PCDD（二噁英）1ng-TEQ/Nm3。,新建企业自2012年10月1日起，排放限值为：SO2200mg/Nm3，粉尘50mg/Nm3，氮氧化物300mg/Nm3；,氟化物4mg/Nm3；PCDD（二噁英）0.5ng-TEQ/Nm3。,41,烧结烟气特点,烟气特性,温度,烟气量大,含氧量高,水,90-110m3/m2min,氧含量为15%18%,8%13%,80180,43,烟气中SO2含量一般为500mg/Nm32500mg/Nm3，有些达到3000mg/Nm35000mg/Nm3,污染物特性,SO2,其他,粉尘,浓度低3-5g/Nm3、比电阻高、粒径细、对设备磨损大,HFHCl二恶英NOx,44,烧结除尘技术,45,1烧结除尘技术分类,46,2烧结脱硫技术分类,47,脱硫除尘工艺,48,3中国重型院烧结脱硫除尘技术,技术一：干法预除尘+湿法脱硫+湿法除尘（可选）机头电除尘湿式电除尘,技术二：干法预除尘+半干法脱硫除尘机头电除尘半干法脱硫除尘,双碱法脱硫,石膏法脱硫,烧结烟气首先进入烧结机头电除尘器对烟气进行预除尘，通过系统风机后再经增压风机送入脱硫塔，塔内烟气中的SO2与反应剂发生反应，脱硫后的含水饱和含尘烟气进入湿式电除尘器，去除烟气中的粉尘和机械水后由烟囱排出。,3.1干法预除尘+湿法脱硫+湿法除尘（可选）,工艺流程,50,原理与特点,分导式处理,原理,烧结机中所产生SO2主要在烧结带的后级高温区中形成。前级部份风箱处于低温区(6075），料床中的水分不断气化蒸发，SO2的生成和逸出量很低。而后级风箱处于脱水后燃料燃烧的高温区（200380）。在烧结机的前后风箱中出来的烟气SO2浓度很低，无需任何脱硫措施即能达到排放要求，为了节约脱硫系统风机运行消耗，我院研发了分导式脱硫技术。,51,原理与特点,机头电除尘（预除尘）,原理,含有粉尘的烟气通过进风口内的气流分布装置，进入由放电机和集尘极组成的电场，在高压静电的作用下，粉尘被吸附在集尘极上，在振打力的作用下落入灰斗，处理后的干净烟气从出风口排出。当电场数为三个时，出口粉尘排放100mg/Nm3，有效防止烧结主风机磨损的同时，保证后续脱硫要求。,马钢300m2烧结机头电除尘器,宝钢450m2烧结机头电除尘器,52,“三电极”电场收尘机理：在相邻两个放电极之间增设一组管形电极(第三电极)，从而形成了一个不断重复的双区电场，即荷电收尘区和均匀电场收尘区。极配型式组合及极线连接方式：根据对应的工况条件确定相应的极配型式，且采用特殊连接方式，使得极线在阴极框架中呈自然状态有效防止断线。阴、阳极振打：采用整体式仿形切割挠臂锤机械切向振打，杜绝了砧座脱落和掉锤现象。气流分布：通过计算机流场计算及全自动气流分布模拟试验，设计进出风口的形状及内部导流分布板的形式。设备结构：通过计算机有限元分析计算，优化设备结构。,特点,气流分布模拟试验,计算机流场模拟分析,不同极配形式的电流密度分布,53,湿法脱硫,原理,采用石灰石/石膏法：烟气进入反应塔后，与喷入的钙基反应剂浆液进行混合，并与SOx发生反应生成石膏，达到脱硫的目的，脱硫产物排出进行脱水处理，废水回流入塔，渣送入堆场。双碱法脱硫：烟气进入反应塔后，与喷入的钠基反应剂浆液进行混合，并与SOx发生反应生成Na2SO3、Na2SO4，脱硫形成的浆态产物被排入置换池内采用消石灰进行还原再生，再生的Na基反应剂用泵输送到反应塔内循环使用。渣送入堆场。,54,湿法脱硫系统,55,气液传质稳定充分，脱硫效率达90%95%以上；石膏法，工序简单，脱硫剂成本低，但易结垢；双碱法采用钠基吸收剂反应速度快，利用率高，液气比小，明显减小结垢堵塞现象，但塔外置换工序较复杂，控制复杂，脱硫剂成本高；一次性投资较大，土建设施较多。,特点,56,湿式电除尘,原理,含尘烟气通过配置在进风口内的气水双流喷咀进行预喷淋，使其达到饱和状态。气体中的粉尘与液滴碰撞凝聚成较大的含尘液滴，进入电场后，经电晕放电荷电，在电场力的作用下，被集尘极捕集。电场上方设置水膜及冲洗喷咀，在集尘极、放电极表面形成连续向下流动的水膜，将含尘液滴带入灰斗，排入污水处理系统。净化后的烟气由出风口排出，含尘废水经处理后循环使用。湿法脱硫后采用一电场湿式电除尘，出口粉尘排放50mg/Nm3。,宝钢初轧厂火焰清理机湿式电除尘器,鞍钢转炉煤气湿式电除尘器,57,兼具除尘、除雾效果：适用于脱除粒径0.05m的粉尘颗粒及烟气中的气溶胶，对于PM2.5的脱除效率99%，可以设置在石膏法、氨法、氧化镁法及双碱法等脱硫之后。清灰方式：采用在线喷淋清灰方式，清灰效果好；烟囱排放：增加除雾装置，可改善烟囱视觉效果；系统阻力：系统阻力小。,特点,极配示意图,喷淋系统示意图,58,采用本工艺技术，脱硫和除尘效率均能完全达标；可有效控制烟气中PM2.5的尘排放；系统脱硫除尘工艺完整，并且在烧结主风机耐磨允许的前提下，可适当降低预除尘的除尘效率；烟气通过除尘、除雾后，烟囱排放“白烟”明显减少；除雾（水）后，设备及管道腐蚀减小，可靠性提高，可长时间高效稳定运行；,技术优势,3.2干法预除尘+半干法脱硫除尘,工艺流程,烧结烟气首先采用烧结机头电除尘器对烟气进行预除尘，然后在反应器中与增湿的吸收剂(消石灰与循环灰)进行脱硫反应，脱除SO2后的烟气通过布袋除尘器除尘后经风机由烟囱达标排放。预除尘器的设备结构及运行环境同3.1中相同，为了减小粉尘对风机及布袋的磨损，预除尘后烟气中粉尘浓度应小于100mg/Nm3。,60,原理与特点,采用生石灰（CaO）或消石灰(Ca(OH)2)作为吸收剂，把除尘器捕集的碱性粉体物料在专有混合器中进行预增湿，注入反应器，使之均匀地分布在热态烟气中。此时吸收剂表面水分被蒸发，烟气得到冷却，但湿度增加，烟气中的SO2、HCl、HF等酸性组份被吸收，生成CaSO31/2H2O、CaCl24H2O和CaF2，脱硫产生的固体副产物通过高倍率的增湿循环，吸收剂的利用率很高。,脱硫反应器,原理,61,脱硫除尘器,半干法脱硫反应器,62,实行含钙脱硫灰高倍比循环，循环比可高达150200倍，脱硫剂的利用率高9099%，脱硫效率高达90%以上。采用独特的三级消化装置，实现CaO一体化消化，CaO彻底消化，产物活性高、能物耗低，运行成本低。,特点,消化器,63,采用一体化消化混合装置，保证消石灰和循环灰彻底混合，固体物料增湿程度控制精确，物料流动性好。反应器内独特的耐磨结构设计，允许合理的高流速，负荷调节范围较宽。,混合器,反应器,64,布袋除尘器采用非线性均压喷吹管技术，保证喷吹管上各喷口同一时间喷吹量相等；