烧结脱硫烟气“白烟”治理方案

3#烧结脱硫烟气“白烟”治理方案

技术中心持续跟踪“白烟”治理技术的进展，近期通过与清华大学、

北京亿玮坤、山东国舜、浙江中兴等科研院校和专业公司进行交流及实

地考察，同时总结借鉴我厂2#烧结脱硫烟气“热烟气混合稀释法”消除

“白烟”的探索性试验方案，现将3"烧结烟气“白烟”治理方案汇报如

下：

1、“热烟气混合稀释法”消除“白烟”的理论研究：

由于没有对2"机烧结脱硫烟气混合前后的温度、湿度、流量以及环

冷烟气、余热发电烟气等数据进行专业检测，技术中心根据相关理论知

识和2#机白雾治理的实践，总结出以下消除“白烟”的理论：

（1）空气饱和水含量随着温度和压力而变化，当烟气中的含水量超过

大气中的含水量时，就出现“白雾”现象，当烟气中的含水量低于大气

中的含水量时，就看不到“白雾，

⑵在不同温度下（1标准大气压下），烟气中的含水量不超过以下数

值，则看不到“白烟”，详见表1和图1所示：

表1不同温度下（1标准大气压下），烟气中最大含水量对照表

温度-12℃0℃22℃30℃45℃55℃65℃70℃80℃

空气饱和水

含量％0.1350.381.692.766.611.6320.7628.1855.98

大气湿度％909090909090909090

烟气中最大

含水量％0.120.341.522.485.9410.4718.6825.3650.38

注：达钢所处区域，大气湿度设定为90%。

图1不同温度下，烟气中最大含水量曲线图

图1说明：①图中AB折线为烟气中最大含水量曲线，AB线以下区域

看不到“白烟:②"白烟”是否可见，还与当地大气压力、大气相对湿

度、烟气扩散速度、扩散高度、烟气温降差异等诸多因素有关。③烟气

从烟囱排出与大气接触后，还应考虑有大约5〜15℃不等的温降。

2、3#烧结脱硫烟气基础资料：

333

流量：120万m/h;温度：55℃左右；颗粒物：50mg/m;S02:150mg/m;

NOX:80mg/m3;含水量16〜20%。含微量重金属。

3、治理方案：

3.1方案一：参照2#机治理方案，将“白烟”引至环冷机烟罩与环冷全

部烟气混合（取消余热发电）

3.1.1方案简述：

根据2#机“白烟”治理装置的运行情况，3#机“白烟”治理装置中

取消脱水塔以及丝网、喷淋和挡板脱水，保留弯管脱水。环冷热烟气全

部用于混合“白烟”，取消余热发电。

采用三通将“白烟”引出，管道沿机头电除尘至通汇大道至环冷机

旁，沿途设置3〜4个排水点，增压风机设在环冷机旁，分4个支管引入

环冷机烟罩，在烟罩内混合，经环冷原烟囱排出，因烟气流量增加，环

冷烟罩上还需增加2个钢烟囱。

工艺流程如图2：

通

图2：方案一工艺流程图

3.1.2配套改造：

①在3#脱硫烟囱顶部安装①6000mm电动蝶阀1个（安装绝对标高

90m）;

②在3#脱硫烟囱绝对标高38m处（3#脱硫吸收塔锥体段与烟囱连接段

标高32.15m）开孔，安装①6000mm旁通管，安装①6000mm电动蝶阀1

个。

③管路走向：从3#脱硫塔接口后，高架管线至筛分楼东侧，经通汇

大道至环冷机旁。

④在环冷机旁布置增压风机1台，预估流量1920000m3/h,全压5500~

6000pa,温度130℃,风机进口5500*5500mm,出口5000*5000mm。

⑤风机出口管道分为4根①3000管道分别进入环冷机烟罩，混合后

的烟气从环冷烟囱排出。

⑥环冷机烟罩上增加2个烟囱，并制作钢构支架。

⑦1#、2#烟囱加盲板，切断进入余热发电的烟气。

3.1.3投资概算：

改造资金共计2019.7万元，详见表2：

表23’烧结脱硫烟气“白烟”治理投资概算（方案一）

序备件名称资金概算

号/工作内容规格及型号单位数量（万元）备注

1电动蝶阀DN6000,配电动执行机构台260制作

预估流量1920000m3/h,

全压5500—6000pa,温度

2增压风机130℃,风机进口①5500,台1300

出口①5000。

3管道5500*5500,重约900tm约500378

4管道5000*5000,重约165tm10069.3

单价按

5管道03000,重约70tm9029.44200元/t

10000X20m,33t,内13.86（取测算

6脱水塔含挡板、丝网、喷淋m20消）

7管道支架t约15063

8增加2个钢烟囱40

9系统防腐400380元/W

含制作、吊装、防腐（含

10安装费用500t吊车）4502500元/t

11电气配套费用70

12土建费用120

13方案设计费达钢技术中心牵头设计0

14不可预见费40

合计2019.7

3.1.4效益分析:

该方案没有新增经济效益，因余热发电减少发电量造成损失1950万

元/年。运行费用1099.17万元/年。相当于全年损失3049.17万元/年，

但有社会效益。详见表3:

表33'烧结脱硫烟气“白烟”治理效益测算（方案一）

序金颔

名称数量单价

（万元/年）

1新增经济效益（取消余热发电-1950

造成的损失）

电耗1360万kwh/年0.65元/kwh884

运行维护费用按设备投资4%53.59

2

费用资金利息按总投资8%161.58

小计1099.17

创造的效益（造成的损失和每-1950-1099.17=-3049.17万元/4卜，消除视觉污

3

年需要支付的费用）合计染“白烟”，有社会效益。

3.1.5效果评估:

方案一完全借鉴2#机"白烟”治理的方案，3#机脱硫白烟与环冷热烟

气进行完全混合。假设环冷风量90万淀/h,平均温度200℃,水份3%,

混合后烟气水份含量约12.7%,温度约110℃,考虑到烟囱出口温降，烟

气温度大约为90〜105℃,见图3中a线所示区域。根据图3所示，a线

在AB曲线以下，因此方案一看不到白烟。

图3方案一效果评估：混合后烟气含水量所在区域

3.1.6优缺点：

优点：因为有2#机“白烟”治理的成熟案例，该方案在视觉上消除

“白烟”的效果较好。

缺点：①投资大、运行费用高（对余热发电影响大，减少了余热发

电的效益）。②对环冷烟罩有一定的腐蚀，影响烟罩使用寿命。③冷凝水

对烧结矿质量有一定影响。④单纯性地消除了白烟，烟气中附带的颗粒

物等有害杂质仍然存在。

3.2方案二：将“白烟”和环冷低温段废气以及余热发电返回废气引至

混合塔充分混合后外排

3.2.1方案简述：

采用三通将“白烟”引出，在筛分楼外侧傍公路建①10m脱水塔（内

含档板、重力脱水），管道沿机头电除尘至通汇大道至环冷机旁，沿途设

置3〜4个排水点，在块矿堆场设增压风机和混合塔，分别将“白雾”和

环冷低温段废气以及余热发电返回废气引入混合塔内进行充分混合后，

从混合塔塔顶烟囱排放。工艺流程如图4:

多级

三混合塔

方

T管

通及烟囱

脱

水

入

八O

水封

图4：万案二工艺流程图

3.2.2配套改造：

①在3#脱硫烟囱顶部安装①6000mm电动蝶麻1个（安装绝对标高

90m）;

②在3#脱硫烟囱绝对标高38m处（3#脱硫吸收塔锥体段与烟囱连接段

标高32.15m）开孔，安装①6000mm旁通管，安装①6000mm电动蝶阀1

个。

③管路走向：从3#脱硫塔接口后，高架管线至筛分楼东侧，经通汇

大道至块矿堆场。

④在块矿堆场布置增压风机2台，预估流量19200001?4,全压5500〜

6000pa,温度130°C,风机进口5500*5500mm,出口5000*5000mm。第1

台用于3#脱硫烟气增压，第2台用于环冷机烟气增压。

⑤块矿堆场处修建混合塔1个，下半部塔体通径①12m,高度30m,

上半部烟囱通径①6m,高度45mo

3.2.3投资概算：

改造资金共计2359.9万元，详见表4：

表43’烧结脱硫烟气“白烟”治理投资概算（方案二）

序备件名称资金概算

规格及型号单位数量备注

号/工作内容（万元）

1电动蝶阀DN6000,配电动执行机构台260

预估流量1920000m3/h,

全压5500〜6000pa,温度

2增压风机130℃,风机进口①5500,台2600

出口①5000。

3管道5500*5500,重约900tm约500378

4管道5000*5000,重约165tm10069.3

5管道03000,重约70tm9029.4单价按

010000X20m,33t,内13.86（取4200元/t

6脱水塔含挡板、丝网、喷淋m20消）测算

7混合塔及烟囱010000,60t25.2

8管道支架t约15063

9系统防腐400380元/m?

含制作、吊装、防腐（含

10安装费用500t吊车）465

11电气配套费用70

12土建费用150

13设计测试费10

14不可预见费40

合计2359.9

3.2.4效益分析:

该方案没有新增经济效益，（对余热发电的影响较小，暂不计余热发

电减少的发电量），每年运行费用达到2019.27万元。详见表5:

表53’烧结脱硫烟气“白烟”治理效益测算（方案二）

序金额

名称数量单价

号（万元/年）

1新增经济效益0

电耗2720万kwh/年0.65元/kwh1768

2运行费用维护费用按设备投资4%62.48

资金利息按总投资8%188.79

小计2019.27

0-2019.27二-2019.27万元/年。白烟变淡，不能消除

3创造的效益合计

白烟，没有社会效益。

3.2.5效果评估:

假设环冷低温段废气流量40万m3/h,温度100〜150℃,水份3%,

3#机脱硫白烟与环冷低温段废气混合后，烟气水份含量约13〜15%,温度

约62℃,考虑到烟囱出口温降，烟气温度大约为42〜57℃,见图5中b

线所示区域。根据图5所示，b线在AB曲线以上，因此方案二不能消除

白烟。

图5方案二效果评估：混合后烟气含水量所在区域

3.2.6优缺点:

优点：①对环冷机、烧结矿质量没有影响。②对余热发电的影响较

小。③烟气混合更加均匀。

缺点：①投资大、运行费用高。②治理“白烟”的效果不理想。

3.3方案三：湿式电除雾器+引环冷低温段废气混合

3.3.1方案简述：

在脱硫塔顶部安装湿式电除雾器，烟气由下往上，含雾滴烟气进入

电除雾器去除细微雾滴（除雾能力可达60〜70%）,除雾后净化烟气从顶

部排出或返回混凝土主烟囱排放，收集的液体及电除雾器冲洗水流入吸

收塔内。为提高治理“白烟”的效果，特别是消除冬天烟囱的可见“白

烟”，将环冷机低温段废气用引风机引至脱硫塔顶部或混凝土主烟囱混合

排放。工艺流程图见图6:

温度60〜70c

含水6-6.7%左右

7f~、、

静

烧结

温度120〜150c电温度45-55,0温度45〜559

3湿式电除

机流量200万m/h湿式脱含水20%左右含水8%左右

.除―►

烟气雾器

尘硫塔流址120万m3/h

器

____

J

温度100-150'C

含水3%左右

流址40~80万n?/h

图6：方案三工艺流程图

3.3.2湿式电除雾器除雾机理：

湿式电除雾器是高效气液分离湿法设备，捕集烟气中微米和亚微米

级微粒，确保烟气中水雾、粉尘达标排放。工作原理：通过静电控制装

置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至除雾装置中，在电晕

线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子

被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子和离子在电场力

的作用下作定向运动，构成捕集烟雾的媒介。同时使酸雾微粒荷电，这

些荷电的酸雾粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达到捕集酸雾的

阳极管上。之后，荷电粒子在极板上释放电子，失去电荷后的酸雾颗粒

在重力作用下顺沉淀极内壁流向电除雾器底部，这样就达到了净化雾滴

的目的。

3.3.3湿式电除雾器治理目标：

在进口烟气粉尘颗粒浓度不高于300mg/Nm3情况下，电除雾器出口细

微粉尘颗粒不高于30mg/Nn?；脱除效率不低于90%。

在进口烟气雾滴浓度不高于750mg/m3情况下，电除雾器出口烟气中

雾滴不高于70mg/m3。烟囱出口视觉无明显白雾（冬季因温差原因或气压

较低的情况下，可能会有部分白烟）。脱除效率不低于90%。

3.3.4改造内容及改造步骤：

①第一步：在脱硫塔顶增设电除雾器。脱硫塔烟囱移至电除雾器顶

部，或者取消烟囱，烟气引回原水泥烟囱排放。烟气含水量降低至大约

8%,视“白烟”治理效果确定是否实施第二步。

②第二步（备选）：增设一台引风机，将环冷机低温段部份废气引至

电除雾器烟囱处混合排放。废气流量40万府/h,温度100〜150℃,含水

量3%。混合后烟气含水量降低至大约6.75%,视“白烟”治理效果确定

是否实施第三步。

③第三步（备选）：再增设一台引风机，将环冷机低温段另一部份废

气或余热发电返回废气引至电除雾器烟囱处混合排放。废气流量40万

才/h,温度100〜150℃,含水量3%。混合后烟气含水量降低至大约6%,

可以达到全年大部份时间烟囱无“白烟”的治理效果。

3.3.5投资概算：

第一步共计需建设资金1504万元；第二步（备选）增加943.71万

元，共计需2447.71万元；第三步（备选）再增加740.71万元，共计需

3188.42万元。详见表6：

表6湿式电除雾器+引环冷低温段废气混合法治理方案投资概算

于

单价总价

万名称规格型号数量

rr（万元）万元

第一步：增设电除雾器

主机（电除尘雾器BDW2016-350-6.0,外形：14.5

截面积2

1本体）X14.5X7m,213.7m.台112151215

重量〜280t,压力降200P2

配套附件（电气及

2外部配套件）会14646

电气开关、继电器

3等电器原件套188

4石英管套40.31.2

5电加热器根80.020.16

6阴极线根2000.0489.6

7高压瓷瓶件20.400.8

8测温4自电阻支40.030.12

9视镜玻璃块40.030.12

10运输保险费32

11技术资料、服务费6

12安装、调试费35

13土建费150

小计1504

累计1504

第二步：引环冷低温段废气40万d/h与脱硫烟气混合（备选）

DN3000,温度250℃,配电动执

1高温电动调节蝶阀台21530

行机构

2风机进口管道03020*10,外部加筋，104.02tm14043.69

3风机进口管道03020*10,外部加筋,222.9tm30093.62

4风机出口管道03020*10,外部加筋，111.45tm15046.81

5管道支架t约15063

流量480000m7h,全压6000pa,

温度130℃,风机进口①3000,

增压风机套

6出口①3000,含伸缩节、风门等，180

配电机700KW,10KV

DN3000,阀板采用不锈钢,阀体

7研磨耐腐电动蝶阀台20

衬胶，配电动执行机构1

8安装费用含制作、吊装（含500t吊车）267.09

9电气配套费用70

10管道外部保温厚度80mmm350079.5

11土建费用100

12设计测试费10

13不可预见费40

小计新增943.71

累计（第一步+第二

2447.71

步）

第三步：再增设一台风机，引环冷另一部份废气40万射/h与脱硫烟气混合（备选）

DN3000,温度250℃,配电动执

1高温电动调节蝶阀台21530

行机构

2风机进口管道03020*10,外部加筋，104.02tm14043.69

3风机进口管道03020*10,外部加筋，222.9tm30093.62

4风机出口管道03020*10,外部加筋，111.45tm15046.81

流量480000m7h,全压6000pa,

温度130"C,风机进口①3000,

5增压风机套180

出口①3000,含伸缩节、风门等，

配电机700KW,10KV

DN3000,阀板采用不锈钢，阀体

耐磨耐腐电动蝶阀台1

6衬胶，配电动执行机构20

7安装费用含制作、吊装（含500t吊车）267.09

8电气配套费用40

9管道外部保温厚度80mmm350079.5

10不可预见费40

小计新增740.71

累计（第一步+第二

3188.42

步+第三步）

2.3.5效益分析：

该方案没有新增经济效益，创造的效益为社会效益。第一步电除雾

器运行费用207.24万元/年，（第一步+第二步）累计运行费用达到662.48

万元/年，（第一步+第二步+第三步）累计运行费用达到1098.3万元/年。

详见表7：

表7湿式电除雾器+引环冷低温段废气混合法治理方案效益测笄

序金额

名称数量单价

号（万元/年）

新增经济

1效益0

第一步：24。万kvh/年第一,步:156

0.65元

电耗第二步：新增560,累计800万kwh/年第二步：新增364累计520

/kwh

第三步：新增560,累计1360万kwh/年第三步：新增364累计884

水耗5475t/年1元/t0.55

第一步：51.24

运维护

按设备投资4%第二步：新增15.74,累计8.98

行费用

2第三步：新增12.56,累计79.54

费

第一步：乙方可垫资第一步：暂不计

用资金

第二步：按总投资8%第二步：新增75.5,累计755

利息

第三步：按总投资8%第三步：新增59.26,累计134.76

第一步：207.24

小计第二步：新增455.24,累计66Z48

第三步：新增435.82,累计1098.3

创造的效消除视觉污染“白烟”，有君会效益

3

益

2.3.6效果评估:

电除雾器在电力行业实际业绩较多，消除白雾效果也较好，但在烧

结行业仅有山东日照、石横采用，日照效果不理想，石横还未投用。但

是设计单位（浙江中兴）承诺能够达到消除“白烟”的效果并可垫资建

设。

为确保效果，借鉴2#机白雾治理的“热烟气混合稀释法”将环冷低

温段废气引过来混合稀释，能够弥补电除雾器可能存在的不足。

方案三第一步，电除雾器脱除水雾的能力按60〜70%计算，可实现出

口烟气含水量4.8〜8%,温度45〜55℃,见图7中c所示区域；方案三

第二步，假设环冷低温段废气流量40万m'/'h,温度100〜150℃,水份

3%,3#机脱硫白烟与环冷低温段废气混合后，烟气水份含量约6.75%,温

度约55〜65℃,见图7中d线所示区域；方案三第三步，假设再引环冷

低温废气流量40万淀/h与3#机脱硫白烟混合后，烟气水份含量约6%,

温度约65〜75℃,见图7中e线所示区域。

根据图7所示，c区域与AB线相交，当烟气原始含水量低于16%,

电除雾器除水能力高于70%时，可消除白烟；当烟气原始含水量增大或电

除雾器除水能力不足时，不能消除白烟。而d线、e线均在AB线以下。

因此方案三第一步在一定条件下可以消除白烟，第二步和第三步可确保

消除白烟。

图7方案三效果评估：混合后烟气含水量所在区域

2.3.7优缺点：

优点：①不影响余热发电，不影响烧结设备及烧结矿质量；②除了

能够解决“白烟”问题外，对烟气中的微尘、重金属有一定的深层净化

作用，能够达到新的环保指标的要求。③电除雾器由设计单位垫资建设

并保证效果。④根据效果可分步骤实施，降低投资费用。⑤运行费用低、

占地面积小。

缺点：没有经济效益，仅有社会效益。

3、治理装置仅在冬季运行的费用：

为了节约运行费用，根据“白烟”夏季较淡，冬季较明显的特点，“白

烟”治理装置仅在冬季（1月、2月、3月、11月、12月）运行，则运行

费用可大幅减少。“白烟”治理装置仅在冬季运行的效益测算见表8。

表83”烧结脱硫烟气“白烟”治理装置冬季运行费用比较（万元/年）

方案一方案二方案三

序

名称仅冬季运行

号仅冬季仅冬季

第二步第三步第一步+第二第一步+第二步

运行运行第一步1

（新增）（新增）步累计+第三步累计

新增经济效益

1（取消余热发电-812.5000000

造成的损失）

电耗368.3736.765151.7151.7216.7368.4

运

水耗000.23C00.230.23

行

2维护费用53.5962.4851.2415.7412.5666.9879.54

费

资金利息161.58188.79暂不计75.559.2675.5134.76

用

小计583.47987.97116.47242.94223.52359.41582.93

创造的效益（造

成的损失和每年

3需要支付的费-1395.97-987.97-116.47-242.94-223.52-359.41-582.93

用）合计

4、方案比较：

①方案三投资最大为3188.42万元，但方案三（第一步）投资较低，

为1504万元，比方案一总投资低515.7万元，比方案二总投资低855.9

万元。方案三（第一步+第二步）总投资累计2447.71万元，比方案一总

投资高428.01万元，比方案二总投资高87.81万元。

②但方案一和方案二运行费用都很高，方案三较低。为了节约运行

费用，“白烟”治理装置如果仅在冬季（1月、2月、3月、11月、12月）

运行，方案一和方案二的运行费用仍分别高达1395.97万元/年和987.97

万元/年。方案三第一步冬季运行费用为116.47万元/年，第一步+第二

步冬季运行费用为359.41万元/年。

③方案一对余热发电影响较大，造成发电量减少而损失1950万元/

年，方案二对余热发电影响较小，方案三的第一步对余热发电没有影响，

第二步和第三步对余热发电影响也极小。

④方案一和方案三治理效果较明确，方案二目前尚不能确定效果，

需要对有关数据进行实测计算后才能确定。

⑤方案三在资金上有一定优势，设计单位可以先垫资建设，设备运

行正常并达到治理效果后再付款。

⑥方案三对烟气中的微尘、重金属有一定的深层净化作用，能够满

足新的环保指标的要求。

因此，方案三比方案一、方案二更加经济、合理，且效果明确。

方案比较详见表8:

表83’烧结脱硫灿干“白烟”治院方案比校

方案一方案二方案三

序项Q

参照2"机治理方案.白烟引至另战足合塔,白烟与环冷混式电珞:雾+环冷低温段废气混合

号

坏冷机加罩处与全部热则X低温限气混合后外排弟一打第二步♦第

名称第一步+第二步

混合（耳喃余》之发电）（不好响余热发电）第一步第二步（W第三步（W三步

淫式也余客号台

主雯设1台引风机，e6m管道12台引风机.尼合塔、1台引＜D3n1台引」及机①3n温式电除寡苏,1.2

1湿式也除雾器台引凤机①加管引风机①加管道

各、设通套①6m管道2强管道1套管道1套道1套2套

投资

2概算2019.7万元2359.9万元1504万元943.71万元740.71万元2447.71万元3188.42万元

运行1395.97万元/年（含

987.97116.4724294223.52359.41582.93

费用余热发电,的损失

3万元/年万元/年万元/年万元/年万元/年万元/年

（经）812.5万元/年）

消除白烟变淡，复

白烟消除白烟的效果季基本可以消范本消除白完全消除白