高炉煤气烟气处理6879.pdf

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1、一、烟气除尘高炉煤气干法布袋除尘 高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3 级及以下高炉的煤气净化基本上全部采用干式布袋除尘，而 1000m3 级及以上高炉的煤气净化采用干法布袋除尘技术的较少。高炉煤气干法布袋除尘技术是钢铁行业重要的综合节能环保技术之一,以其煤气净化质量高、节水、节电、投资省、运行费用低、环境污染小等优点,优于传统的湿法洗涤除尘工艺,属于环保节能项目，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”（高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、干熄焦和高炉煤气余压发电）之首。是国家大力推广的清洁生产技术。1、工艺流程与设备 系统组成 1 干法除尘由布袋除尘器、卸、输灰装置

2、（包括大灰仓）、荒净煤气管路、阀门及检修设施、综合管路、自动化检测与控制系统及辅助部分组成。2 炉顶温度长期偏高的高炉宜在布袋除尘之前增设降温装置，有热管换热器和管式换热器两类，应优先选用热管式换热器。过滤面积 1 根据煤气量（含煤气湿分，以下同）和所确定的滤速计算过滤面积 计算公式：其中 F有效过滤面积 m2 Q煤气流量 m3/h（工况状态）V工况滤速 m/min 2 工况流量。在一定温度和压力下的实际煤气流量称为工况流量。以标准状态流量乘以工况系数即为工况流量。3 工况系数 工况体积（或流量）和标况体积（或流量）之比称为工况系数，用表示。计算公式：其中 工况系数 Q0标准状态煤气流量 m3

3、/h Q工况状态煤气流量 m3/h T0标准状态 0时的绝对温度 273K t 布袋除尘的煤气温度 P 煤气压力（表压）MPa P0标准状态一个工程大气压，为 MPa 当 t 值按煤气平均温度 165计算时上述公式简化为：=1.0PP 此时工况系数与压力关系见表 32。温度取值不同，数值略有变化。表 32 工况系数与压力关系 炉顶压力 MPa 工况系数 煤气放散 1 除尘器箱体、前置换热器、荒净煤气主管和密封式眼镜阀应设煤气放散管。2 荒煤气总管尾端应设引气用放散管。放散管设置应符合煤气安全规程，管口宜设点火装置。3 引气用放散管必须设置可靠隔断装置。予防腐蚀 1 部分干法除尘煤气冷凝水腐蚀性

4、强，波纹膨胀器材质应当优先选用耐腐蚀不锈钢材料，管壁适当加厚，管道内壁涂以防腐蚀涂料，涂刷前焊缝处仔细打磨。2 可设置喷碱液或喷水装置。3 煤气管路应全部保温。二、煤气脱硫干法脱硫 具体到某项工程，脱硫方案的确定，既要考虑到可行性，又要考虑到经济性。对于用气量较小（比如每小时五、六千立方米以下），而且煤气中含硫量不高的用户，可以考虑单级采用干法脱硫。干法脱硫 目前最常用的干法脱硫剂是氧化铁和活性炭。通常，干法脱硫的脱硫工艺流程较为简单，但考虑到环保及经济性，一般都要对脱硫剂再生使用，而氧化铁和活性炭的再生从流程到成本都差别较大。氧化铁脱硫剂 氧化铁脱硫剂的使用条件一般限定以下几点：1)温度 正

5、常使用温度以 2030为宜。温度过高，将使氧化速度加快，相对降低了硫化速度，使脱硫效率降低，同时温度过高将使硫化铁的水合物（Fe2S3?H2O）失去水分，进而影响脱硫剂的湿度及酸碱度，影响脱硫效果。温度过低，会大大降低硫化速度，使脱硫效率下降，同时也将使煤气中的水分冷凝下来，造成脱硫剂过湿。2)水分 脱硫剂宜保持 25%35%的水分，若水分小于 10%将会影响脱硫操作。水分能保持硫化氢与氧化铁的足够接触时间，减少脱硫剂结块，并可溶解部分盐类，防止其包在氧化铁表面，影响脱硫反应的进行。3)含氧量 煤气中含有一定的氧，可以使氧化铁在脱硫的同时实现再生一般以含氧%为宜。含氧量过高会加速铁的腐蚀和形成

6、煤气胶。4)煤气的杂质含量 煤气中的焦油等杂质要脱除干净，否则容易造成脱硫剂表面被焦油等覆盖而失效。5)酸碱度 氧化铁脱硫一般要求在弱碱性（PH 值 89）的环境下进行，PH 值过高过低都会影响脱硫效率。活性炭脱硫 活性炭脱硫生产主要的工艺条件有：1)温度 正常使用温度可以在 2782，但最佳使用温度为 3252，因此在寒冷地区使用，脱硫塔应该保温。2)硫化物与氧含量的比值应在 1：2 以上，氧含量不足时可补充空气。3)相对湿度 煤气的相对湿度应在 70100%，湿度不足时可补充水蒸汽，但不应带液态水进入活性炭床。4)气体中酸碱性要求 活性炭脱硫要求碱性环境，如煤气中不含碱性气体成分，可以使用

7、浸碱活性炭。5)煤气的杂质含量 煤气中的焦油等杂质要脱除干净，否则容易造成活性炭表面微孔被焦油等覆盖而失效。6)压力 操作压力应小于 5Mpa，目前一般的煤气生产工艺都不超过此压力。此外，脱硫塔的设计要考虑到空速、线速度等要求。三、结 论经济适用性 1.烟气除尘高炉煤气干法 高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3 级及以下高炉的煤气净化基本上全部采用干式布袋除尘，而 1000m3 级及以上高炉的煤气净化采用干法布袋除尘技术的较少。干法布袋除尘与湿法除尘相比有以下优点:1）节水，干法除尘基本不用水，而湿法除尘需要大量的冷却水。2）可提高 TRT 发电量，由于采用干法除尘后煤气

8、的温度较高，煤气压力损失少，使得 TRT发电量增加，一般多发电 30%50%。3）降低焦比，由于干法除尘后的煤气温度较高，供给热风炉后，风温提高 50以上，可降低焦比。4）节电，采用干法除尘后，没有冷却水，也就不需要污水处理系统，可降低电耗。5）环保，由于不需要污水处理系统，可减少污染。2.烟气脱硫干法脱硫 干法脱硫制作成本较低，这种自制的氧化铁脱硫剂，一般脱硫效率较高、脱硫效果较好，但其硫容较低、可再生次数较少。脱硫剂使用一段时间后需要再生，这种自制氧化铁脱硫剂一般采用塔外再生。将脱硫剂取出，放在晒场上充分氧化再生。但这种自制的氧化铁脱硫剂虽然成本低，但制作、再生都需要较大的场地、较多的人工

9、，也比较麻烦，所以现在很多单位购买成型的氧化铁脱硫剂，也有许多单位研制成型的氧化铁脱硫剂销售。这些成型的氧化铁脱硫剂，颗粒均匀、孔隙率大、强度较高、氧化铁含量高、脱硫效率高、硫容大、可再生次数多，其再生可以在塔内进行。3.结论 目前我国煤炭开发和利用造成的生态破坏和环境污染还很严重。如何在经济条件允许的情况下提高煤炭等资源的利用率，减少对环境的污染使我们迫切需要解决的问题 1 实施洁净煤技术是中国能源的战略选择，它将解决三个方面的问题：(1)污染物及温室气体排放量的控制；(2)降低对进口石油的依存度；(3)提高利用效率。2.实施中国洁净煤战略（即煤炭加工与转化）能够最经济、有效地解决煤炭利用中

10、的低效率、高污染和替代石油的问题。为使煤炭工业适应国民经济的需求，国家应积极致力于中国洁净煤的研究和开发，促进煤炭加工与转化的迅速发展；3.进一步提高煤炭利用效率、减少环境污染，促进国民经济和社会可持续发展，是中国的一项基本国策。建议政府有关部门对大型坑口热电联产和高效干法选煤技术项目给予相应的政策支持，进行工业示范，以达到我国煤炭能源清洁、高效、经济、稳定的供应。参考文献 1 2003 中国能源发展报告.中国能源报告编辑委员会.北京.中国计量出版社.2003.2 高炉煤气干法布袋除尘设计规范 中国冶金建设协会 2009 3 中国工程院.“十五”高技术产业发展咨询报告先进能源技术领域.2001

11、.钢铁厂烧结烟气脱硫技术的探讨 2009-10-19 09:37:24 点击数:187 随着近两年钢铁行业和火电厂的大规模建设,对环保提出了新的挑战。钢铁行业是国家重要的基础产业,又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。钢铁生产在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石,同时排放大量的空气污染物。1996 年钢铁工业二氧化硫(SO2)排放量为万 t,占全国工业 SO2 排放量的 7.5%,仅次于电力、煤气、热水的生产供应业和化工原料及化学制品制造业,居第 3 位。烧结工艺过程产生的 SO2 排放量约占钢铁企业年排放量 40%60%,控制烧结机生产过程 O2 的排放,是钢铁企业 SO2 污染控制的

12、重点。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化发展,单机废气量和 SO2 排放量随之增大,控制烧结机烟气 SO2 污染势在必行。国外已投巨资对此进行治理,甚至关闭了烧结厂。目前我国在烧结烟气 SO2 脱除方面基本上还处于空白,仅有几个小型烧结厂上了脱硫设施,而以烧结矿为主要原料的炼铁生产又不允许大量关闭烧结厂。因此,对烧结烟气进行脱除处理是满足今后日益严格的环保要求的唯一选择。目前的关键是借鉴国外的先进经验,开发应用适合我国烧结特点的先进脱硫工艺。1.烧结烟气 SO2 主要控制技术 目前,对烧结烟气 SO2 排放控制的方法有:1)低硫原料配入法;2)高烟囱稀释排放;3)烟气脱硫法。1.1 低硫

13、原料配入法 烧结烟气中的SO2 的来源主要是铁矿石中的FeS2或 FeS、燃料中的 S(有机硫、FeS2或 FeS)与氧反应产生的,一般认为 S 生成 SO2 的比率可以达到 85%95%.因此,在确定烧结原料方案时,适当地选择配入含硫低的原料,从源头实现对 SO2 排放量的控制,是一种简单易行有效的措施。该法因对原料含硫要求严格,使其来源受到了一定的限制,烧结矿的生产成本也会随着低硫原料的价格上涨而增加。就目前原料短缺的现状来看,此法难以全面推广应用。1.2 高烟囱稀释排放 烧结烟气中 SO2 的质量浓度一般在 10003000 mg/m3 且烟气量大,若回收在经济上投资较大,故大多数国家仍

14、以高烟囱排放为主,如美国烟囱最高达 360m.我国包钢烧结厂目前采用低含硫原料、燃料,烧结烟气经 200m 高烟囱排放,SO2 最大落地质量浓度在 0.017mg/m3 以下。宝钢的烧结厂采用 200 m 高烟囱稀释排放。这种方法简单易行,又比较经济。从长远来看,高烟囱排放仅是一个过渡。但在当时条件下,采用高烟囱稀释排放作为控制 SO2 污染的手段是正确的。1.3 烟气脱硫法 低硫原料配入法和高烟囱排放简单易行,又较经济。但我国 SO2 的控制是排放浓度和排放总量双重控制,因此,为根本消除 SO2 污染,烟气脱硫技术在烧结厂的应用势在必行。烟气脱硫是控制烧结烟气中 SO2 污染最有效的方法。目

15、前世界上研发的烟气脱硫技术有200多种,进入大规模商业应用的只有10余种,我国也先后引进了不同的脱硫装置主要用于火电厂,而国内用于烧结烟气脱硫的技术进展较慢。国内仅有几个小烧结上了脱硫设施。如广钢 2 台 24 平烧结机采用双碱法工艺,临汾钢厂利用烧结烟气处理焦化废水等,因脱硫设施或多或少存在一些问题,所以运行也不正常。2.烧结烟气的特点 烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。它与其他环境含尘气体有着明显的区别,其主要特点是:1)烟气量大,每生产 1t 烧结矿大约产生 40006000m3 烟气。2)烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在 1

16、50 上下。3)烟气挟带粉尘多。4)含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以含尘烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量在 10%左右。5)含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程,均将产生一定量的SOx,NOx,它们遇水后将形成酸,对金属结构会造成腐蚀。6)含 SO2 浓度较低,根据原料和燃料差异而变化,一般在 10003000 mg/m3.3.烧结烟气脱硫技术 3.1 技术现状分析 烧结烟气脱硫的研究,日本居于世界领先地位,按照严格的环境保护标准,在上世纪 70 年代建设的大型烧结厂采用了烧结烟气脱硫法,脱硫工艺多为湿式吸收法。80 年代以

17、后,主要采用钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等。钢渣石膏法是利用转炉废渣研磨制成的浆液为脱硫剂,产品为低浓度石膏。该法脱硫效率高、投资省。利用了废渣,但易结垢、产品不能利用。氨硫铵法脱硫工艺是利用焦化厂产生的氨气,脱除烧结烟气中的 SO2.该法脱硫效率高,副产品可利用。但存在氨损、副产物稳定化、副产品品质、副产品的市场化等问题。活性焦吸附法烟气脱硫在脱除 SO2 的同时,能不同程度脱除废气中的 HCl、HF 等有害气体;装置占地面积较小;副产品经综合加工后可利用。但存在运行成本高、设备庞大且造价高、腐蚀问题突出、硫资源回收处理等外围系统复杂、系统长期运行稳定性差等问题。电子束法

18、烟气脱硫能同时脱硫脱硝,过程简单,不产生废水废渣,副产品可用作化肥。但系统的安全性差,运行成本高,电子加速器价格昂贵,脱硫产物难以有效捕集及利用,应用范围受到限制。3.2 密相干塔烟气脱硫技术 密相干塔烟气脱硫技术是北京科技大学环境工程中心针对我国国情开发的一种先进的半干法烟气脱硫技术,具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等优点。在欧洲,已有 20 多家相当规模的电站锅炉、工业锅炉和工业炉窑工业化应用了该技术。3.2.1 工艺过程 该工艺的原理是利用干粉状的钙基脱硫剂,与密相干塔及布袋除尘器除下的大量循环灰一起进入加湿器内进行增湿消化,使混合灰的水分含

19、量保持在 3%到 5%之间,加湿后的循环灰由塔上部进料口进入塔内,工艺流程如图 1 所示。含水分的循环灰有极好的反应活性和流动性,与由塔上部进入的烟气发生反应。脱硫剂不断循环利用,脱硫效率可达 95%。最终脱硫副产物由灰仓溢流出循环系统,通过气力输送装置送入废料仓。整个工艺流程主要包括:1)SO2 的吸收。预除尘后的烟气由塔上部入口进入,在塔内与高活性的钙基脱硫剂进行 SO2 吸收反应,反应后的烟气由塔下部烟道出口排出,经除尘器除尘净化后排入大气。2)脱硫剂的循环利用。塔内落下的反应产物、除尘器收集的颗粒物和新吸收剂一起通过输送装置输送到塔上部的加湿器内,在加湿器内加少量水增湿活化后再次进入塔

20、内进行脱硫反应,实现脱硫剂的循环利用。3)该过程发生的主要反应式如(1)(7)。CaO+H2O Ca(OH)2,(1)Ca(OH)2+SO2+1/2H2OCaSO3 1/2H2O+H2O,(2)Ca(O H)2+SO3+H2OCaSO4 2H2O,(3)CaSO3 1/2H2O+1/2O2+3/2H2O CaSO4 2H2O,(4)Ca(O H)2+CO2 CaCO3+H2O,(5)Ca(OH)2+2HCl CaCl2+2H2O,(6)Ca(O H)2+2HF CaF2+2H2O.(7)3.2.2 工艺特点 1)脱硫剂用量少而且利用率高,循环过程中的脱硫剂颗粒在搅拌器的破碎作用及烟气强烈湍流引

21、起的相互摩擦作用下,包裹着 CaSO3(或 CaSO4)外壳的未反应的 Ca(OH)2 不断裸露出来,使脱硫反应不断充分地进行,脱硫率高达 95%,同时可以去除 SO3、HCl、HF 等;2)耗水量低,脱硫剂通过加湿提高其活性所用的水非常少,通常循环脱硫剂的含水质量比为3%5%;3)塔内的搅拌器强化了传质过程,延长了脱硫反应的时间,保证了系统的运行效果;4)系统对不同SO2 浓度的烟气及负荷变化的适应能力极强,这是该技术的显着优点;5)脱硫剂在整个脱硫过程中处于干燥状态,操作温度高于露点,没腐蚀或冷凝现象,无废水产生;6)塔体用普通钢材制作,无需合金、涂料和橡胶衬里等特殊防腐措施;7)烟气无需

22、再加热即可排放。3.2.3 系统的自动控制 整个工艺过程设两个控制回路:通过调节加湿器内加入水量来保证密相干塔中反应的温度及恒定的烟气出口温度;通过对进出口烟气流量和SO2 浓度的连续监测,调整吸收剂的加入量。4.建议 目前,烟气脱硫的工艺很多,对于烧结烟气的脱硫处理,要针对烟气特点并结合现场的情况,做出合理的选择。1)工艺选择应坚持以下原则:技术先进成熟且符合企业自身的技术和经济环境状况、设备简单可靠且操作简便、自动化程度高、投资省、脱硫率较高且稳定、运行成本与能耗低、脱硫剂来源广泛、副产品易于处理且不产生二次污染。2)密相干塔烟气脱硫工艺属于半干法脱硫工艺,完全符合上述的工艺选择原则,适合进行烧结烟气的脱硫处理。3)烧结过程中,烟气中 SO2 的浓度是变化的,有时变化的幅度大且频率高,其头部和尾部烟气含 SO2浓度低,中部烟气含SO2浓度高。为减少脱硫装置的规模,可只将含SO2浓度高的烟气引入脱硫装置,这样可以节约大部分资金。4)加快推进烧结烟气脱硫技术的工业应用,逐步消除我国 SO2 和酸雨的污染对经济发展的消极影响,促进钢铁企业的可持续发展。