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EFATM新廢氣處理設(shè)施運行效果

文檔作者： Walter Hartig		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月11日
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76
現(xiàn)代冶金
2014年第1期
EFA新廢氣處理設(shè)施運行效果
(德國)Walter Hartig
摘要:用于廢氣處理的保羅伍茲載流吸收器技術(shù)(EFA)對于燒結(jié)廠脫硫,除塵和脫氧是一個很好的想法,因為它
能滿足全世界許多國家嚴(yán)格的環(huán)境限制。
1前言
明了燒結(jié)機(jī)對鐵水生產(chǎn)及之后原鋼生產(chǎn)的重要性。
通過鐵水增長量可以取得原鋼生產(chǎn)的重大提高。廢
煉鋼工藝流程(圖1)主要因所用原料而異,以鋼可獲量是非常有限的。世界鐵礦石產(chǎn)量從2000
鐵礦和燒結(jié)或造球為基礎(chǔ)時是用高爐生產(chǎn)鐵水,而年的9.5億t上升到205年的13.6億t據(jù)鐵礦石
用直接或熔融還原獲取鐵料時,是采用以廢鋼和礦床狀況,會采掘越來越多的粉礦和精礦需要燒結(jié)
DRI為主的電爐流程。
用于高爐操作。相應(yīng)地,燒結(jié)和球團(tuán)產(chǎn)量近幾年也
2007年,生產(chǎn)原鋼16.9億t,其中高爐加BOF不斷增長。
轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的份額約65%。世界鋼產(chǎn)量數(shù)字增長說
原料
鐵礦
塊礦粉礦塊礦粉礦塊礦粉礦廢鋼
燒結(jié)
燒結(jié)/篩分
球團(tuán)
焦炭
球團(tuán)
球團(tuán)
預(yù)還原
煤
鐵水和DR生產(chǎn)
高爐
直接還原
煤
油氣或煤
熱風(fēng)
熔融還原
天然氣
豎爐旋轉(zhuǎn)窯流化床
鐵水
廢鋼
廢鋼
直接還原鐵
粗鋼生產(chǎn)
廢鋼
O2轉(zhuǎn)爐
電弧爐
粗鋼
圖1煉鋼流程圖
圖2所示為2007年歐洲高爐廠家爐料成分百司能夠放棄燒結(jié)工藝,原因是球團(tuán)供應(yīng)不足。燒結(jié)
分比對照圖。除了瑞典一個國家以外,所有高爐廠廠的環(huán)境問題可在所需的范圍內(nèi)加以解決。
家爐料里都采用了大量的燒結(jié)礦,有利于廉價優(yōu)質(zhì)
在 ROGESA(扎爾鋼鐵公司)是兩家煉鋼公司
鐵水的生產(chǎn)。
合資企業(yè),一家是 Dillinger Huttenwerke公司,另一
家是 Saarstahl公司,現(xiàn)運行有兩臺燒結(jié)機(jī)(No2和
2 ROGESA燒結(jié)廠
No3)。表1給出兩臺燒結(jié)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)?？偟臒?
過去的20年里,在歐洲沒有新的燒結(jié)廠投產(chǎn)。結(jié)產(chǎn)能為500萬t/a,No2燒結(jié)機(jī)抽風(fēng)面積為
因此,大部分運行的燒結(jié)廠已經(jīng)相當(dāng)?shù)年惻f,廠與廠180m2,No3燒結(jié)機(jī)為258m2。由于分別有不同的
的環(huán)境設(shè)備差別很大,不過,在鋼鐵業(yè)里沒有幾家公負(fù)壓(100mbar和140mbar),生產(chǎn)率從No.2燒結(jié)
2014年第1期
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機(jī)的29~32m2.24h到No3燒結(jié)機(jī)的36于1981年投產(chǎn)以來,現(xiàn)有的煙氣凈化系統(tǒng)不再能夠
41/m24h有很大差異。
符合德國新空氣凈化法(Ta-luft2002)的實際排放
物限制。當(dāng)?shù)丨h(huán)境機(jī)構(gòu)隨之要求重新制定煙氣凈化
塊礦+其它
系統(tǒng),以便符合新的法規(guī),對No3燒結(jié)機(jī)達(dá)標(biāo)規(guī)定
球團(tuán)
最后期限為2006年7月,No2燒結(jié)機(jī)是2008年
4
10月。燒結(jié)機(jī)廢氣排放限制近幾年越來越嚴(yán)格。
菜
20
燒結(jié)
當(dāng)采用靜電除塵器(ESP)作為最后除塵階段時
粉塵排放必須低于50mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力
來源:歐洲高爐委員會
STP)。不過,當(dāng)采用另一種技術(shù)時,廢氣的粉塵含
量必須保持在20mg/Nm3以下。重金屬排放根據(jù)
圖2爐料成分
其類別應(yīng)為0.05~1mg/m3(STP)。如果含酸性氣
體成分,則HF必須低于3mg/m3(STP),HC低于
表2所示為新保羅伍茲(PW)載流吸收器30g/m3(tp)和SOx低于500mg/m3(stp),O
(EFAT)新工藝必須完成的任務(wù):應(yīng)同時清除粉塵,必須低于400mg/m3(STP)按碳總含量計量的揮
SO2,HCI,HF和二英。為PW工藝做確定的另發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)必須低于75mg/m3(STP)
一個重要目標(biāo)是工廠的設(shè)備在反應(yīng)溫度最佳化方面最后,二英和呋喃(PCDD/F)的限量是0.4ng/m
的靈活性和之后的消耗品減至最低。這樣就可通過(STP),不過,最終目標(biāo)是達(dá)到排放量低于
完成各項必需的排放限量實現(xiàn)設(shè)備的最佳成本操01ng/m3(sp)直到現(xiàn)在,關(guān)系燒結(jié)廠操作人員
作。
安全的主要問題是粉塵,重金屬,SOx和二噁英的排
表1 ROGESA燒結(jié)機(jī)設(shè)備
放,而400mg/m3(STP)的NOx限量可能通過燒結(jié)
No2燒結(jié)機(jī)No3燒結(jié)機(jī)
施工年限
19611981
原料和固體燃料的最佳化來達(dá)到。根據(jù)上述條件及
考慮到現(xiàn)有裝置所作改進(jìn)肯定不能達(dá)到新限量這一
最后改造
19972006
點, ROGESA計劃建一套新的煙氣凈化設(shè)施。
抽氣面積m2
180
258
負(fù)壓/mbar
100
140
4凈化工藝
廢氣溫度/℃
140
140
規(guī)劃的依據(jù)是荒煤氣及燒結(jié)廠廢氣的一般性
料層高度/mm
500
510
能。新設(shè)施必須設(shè)計為600,000m3/h(STP)濕氣,
點火氣體
混合氣體(熱值5.2MJ/mSTP)氣溫為190℃,所含污染物數(shù)量應(yīng)為:
除塵
臥式靜電除塵器
粉塵:95mg/m3(STP),干態(tài)
生產(chǎn)率/m2.24h
29-32
36~41
SO2:900mg/m3(STP),干態(tài)
表2新設(shè)備任務(wù)
h:19mg/m3(STP),干態(tài)
hf:3mg/m3(Stp),干態(tài)
1.新建設(shè)備用于清除:
粉塵
pcdd/F:3ng/m3(Stp),干態(tài)
 -SO2//HF
 ROGESA選擇保羅伍茲EFA工藝用作所謂的
二英
管道終止解決法。與仍需運行的現(xiàn)有靜電除塵器一
2.設(shè)備必須能靈活操作,能夠:一調(diào)整到最佳反應(yīng)溫度
起, ROGESA燒結(jié)廠新的載流吸收器技術(shù)由于其效
一將耗材減到最少,因此率和前瞻靈活性最后被認(rèn)為是最好的和最佳的解
使操作成本最少。
決辦法。
3.采用面向未來的安全技術(shù)
選擇保羅伍茲工藝有下列原因:
投資費用低
3法規(guī)方面
操作成本低(12年后,操作成本將超過投資
費用。)
自從No2燒結(jié)機(jī)于1961年投產(chǎn)和No3燒結(jié)機(jī)
物質(zhì)干態(tài)添加,因此沒有粘結(jié)風(fēng)險
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2014年第期
一在溫度范圍方面靈活性很高,因此沒有冷凝
圖3展示了PW載流吸收器技術(shù)原理,并顯示
風(fēng)險
了簡化的工藝流程圖。此工藝的關(guān)鍵部分是載流吸
一低溫時脫硫潛力很大
收器(EFA)。在EFA內(nèi)部,設(shè)有與新鮮添加劑混合
由于機(jī)械部件很少,維護(hù)費很低
的循環(huán)物料流化床,為所噴的水蒸發(fā)和污染物清除
動力設(shè)備參考數(shù)據(jù)。
創(chuàng)造了理想條件。
凈化空氣
熟石灰
褐煤焦碳
截流吸收器
風(fēng)機(jī)煙囪
袋式過濾器
殘渣貯倉
來自燒結(jié)廠的氣體
循環(huán)
殘渣排出泵
容器
圖3凈化工藝流程圖
實測結(jié)果表明在EFA內(nèi)部清除量大于90%而
一系統(tǒng)內(nèi)粉塵顆粒循環(huán)嵌入袋子表層提高了除
在過濾袋內(nèi)小于10%EFA本身是一個頗為簡單塵效率并增加了吸附劑的利用率。
的結(jié)構(gòu),包括入口管,也就是氣體在此加速的噴嘴,
Ca(OH)2脫硫效率主要取決于煙氣溫度,以及
以及擴(kuò)散器和圓柱形管。在EFA內(nèi)沒有內(nèi)部鑲嵌過濾系統(tǒng)內(nèi)吸附劑濕度和停留時間。
部件。在擴(kuò)散器上端,有一個回流噴嘴,交叉噴氣在經(jīng)現(xiàn)有靜電除塵器(ESP)預(yù)凈化和下游主管
體/固體流。由于流化床眾所周知的極好混合條件,道風(fēng)機(jī)后,廢氣進(jìn)入新凈化設(shè)施的載流吸收器。在
固體顆粒甚至在水流速大的情況下也絕對保持干吸收器下部噴嘴內(nèi)氣體加速并添加新的熟石灰Ca
燥。在固體顆粒表面上的一小層水蒸汽能使EFA(OH)2和褐煤碎焦。同時,添加從袋式過濾器出來
內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)。
的循環(huán)物。添加劑和循環(huán)物質(zhì)與煙氣中的組分發(fā)生
此工藝的另一主要部分是袋式過濾器,在圖3反應(yīng)。
中央大致可以看見此過濾器。纖維過濾器或袋式過
為控制溫度,噴射35bar高壓水,水被汽化并加
濾器技術(shù)起初只是為除塵設(shè)計的廣泛用于電廠和快SO2這類揮發(fā)酸性組分的反應(yīng)粉塵未能燒結(jié),
焚化行業(yè)。最近幾年,在用活化褐煤焦炭吸附二但溫度可一直保持在露點以上。
英和SOx用熟石灰Ca(OH)2進(jìn)行SOx脫硫反應(yīng)的
從袋式過濾器的漏斗出來,濾出物通過流化槽
基礎(chǔ)上最新開發(fā)成果提高了纖維過濾器脫二噁英回流進(jìn)入反應(yīng)器,流化槽俗稱“流體滑道”如圖4所
和脫SOx的能力現(xiàn)代纖維過濾器技術(shù)的典型特示。只有一小部分固體顆粒用殘渣泵從系統(tǒng)抽出送
性如下:
到殘渣儲倉。凈化后的廢氣用兩臺風(fēng)機(jī)抽送到新建
一過濾器系統(tǒng)包括大量的布袋縱向分布在幾個的煙囪里。該煙囪直徑6m,高度115m,內(nèi)側(cè)有護(hù)
集塵室內(nèi),用于除塵。
殼或不銹鋼殼。
活化褐煤焦炭的添加用于吸附二噁英和重金
表3所示為用熟石灰Ca(OH)2這種堿性化合
屬。
物清除SO2,SO3,HCI和HF這類酸性氣體組分的主
熟石灰Ca(OH)2的添加用于脫硫。
要化學(xué)反應(yīng)。
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凈化空氣
通風(fēng)
熟石灰褐煤截流
焦碳極收器
風(fēng)機(jī)煙囪
袋式過濾器
殘渣貯倉
來自燒結(jié)廠的氣體
循環(huán)
殘渣排出泵
容器
壓縮空氣
流化室
圖4流體滑道
表3主要化學(xué)反應(yīng)
最低限制。根據(jù)計算,預(yù)計消耗大約300kg/h熟石
用熟石灰Ca(OH)2這種堿性化合物清除SO2,hc和HF灰和約30kg/h活化褐煤。殘渣量預(yù)計達(dá)到
這類酸性氣體組分中發(fā)生下列反應(yīng):
600kg/h,必須在 ROGESA場區(qū)填埋在地下,直到找
sO3+Ca(OH)2→CaSO4·1/2H2O+12H2O
到廢物處理的別的解決方法為止。不過,正在研究
SO2+Ca(OH)2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
最佳化處理工藝。
O2+1/202+Ca(OH)2→CaSO41/2H20+1/2H2O
EFA工藝整個控制由三條閉路控制電路控制:
 2HCI+Ca(OH)2-CaCl,+2H20
在吸收器內(nèi)控制流化床壓力損失以便在改變
 2HF+Ca(OH):-Ca F:+2H,0
煙氣流量時保持循環(huán)物料固定單位流量(達(dá)1kg/m3
 (STP)).
此工藝的一個重要方面是添加劑的用量和殘渣
借噴水量控制吸收器出口廢氣溫度。
剩余量。這兩項極大地影響操作成本。圖5表示添
通過添加新鮮熟石灰控制凈化氣體內(nèi)的
加劑所需的數(shù)量以便滿足SO2低于500mg/SO2。按與熟石灰Ca(OH)2固定比例添加活化褐
(T)和二英/呋喃為0.Ing/m(STP)的實際法煤。
規(guī)和保證范圍。
表4操作結(jié)果
保證荷載實際荷載數(shù)據(jù)
 so, <500 mg/m'(STP)
(凈化氣體)(平均值)
熟石灰粉,Ca(OH)2:<300kg/h
95%Ca(OH)2,單位表面>18m2/g,顆粒測定法99%<90μm
流量m3/h(STP)干的
540,000
430,000
 PCDD/<0. I ng/m'(STP)
流量m3/h(STP)濕的
600,000480,000
褐煤焦碳,C:<30kg/h
出口溫度℃
120
110
最低質(zhì)量:磨細(xì)的活化褐煤焦炭,比表面積約300m2/g,顆粒分
粉塵mg/m3(STP)干態(tài)
<10
<5
布100%<125μm,63%<32m,d50=24um
SO2mg/m3(STP)干態(tài)
<500
480
 HCI mg/m3(STP)干態(tài)
<10
<10
殘渣量:<600kg/h
HFmg/m3(STP)干態(tài)
<1
<1
圖5添加劑數(shù)量
SO2清除%
47
吸附劑的循環(huán)和產(chǎn)物的反應(yīng)是此工藝的一個重
Ca(OH)2/SO2(化學(xué)計算系數(shù))1.6
1
要優(yōu)勢。此工藝特點是使所需消耗品最佳化和達(dá)到
80
2014年第1期
5操作結(jié)果
套煙氣凈化設(shè)施。
現(xiàn)場活動開始于2005年4月。圖6所示為新
設(shè)備捏合概況視圖及其基本部件,如添加劑的儲倉,
載流吸收器,袋式過濾器和鼓風(fēng)機(jī)等(在圖背面)。
設(shè)備布置非常緊湊,以便使建設(shè)所需場地面積最小
化。煙囪設(shè)計用于2套設(shè)備所定位置能使第二套設(shè)
備很容易連接。
在設(shè)備進(jìn)氣量,袋式過濾器材質(zhì),閉路控制電路
參數(shù)結(jié)合自動化系統(tǒng)調(diào)整各方面不同問題得到解決
后,已達(dá)到凈化氣體的更低排放量(表4)。
圖7工廠視圖
截流吸收器
6EFA技術(shù)的其它訂單
袋式過器
添加劑料倉
上述操作結(jié)果表明通過降本打壓能創(chuàng)立最經(jīng)濟(jì)
添加量
的工藝。因此,這些是非常好的操作結(jié)果和消耗數(shù)
產(chǎn)物循環(huán)
據(jù)導(dǎo)致保羅伍茲EFA技術(shù)得到兩個以上的訂貨:
德國Salzgitter的 Salzgitter Flachstahl公司
保羅伍
Nol燒結(jié)機(jī)。
圖6設(shè)備捏合概況
德國 Dillingen的 ROGESA公司No3燒結(jié)機(jī)
7總結(jié)和前景
最佳化還在進(jìn)行中,取得的操作結(jié)果非?？春?
特別是在消耗品方面。使消耗品數(shù)量降低到最低的
燒結(jié)廠是煉鐵生產(chǎn)鏈的重要環(huán)節(jié)。不僅生產(chǎn)作
改進(jìn)意味著在操作成本上直接節(jié)省費用?；竟に嚍楦郀t含鐵爐料的燒結(jié)礦而且還循環(huán)利用大量有價
原理即物料循環(huán)回流是在靠最大限度加快反應(yīng)速度值的二次原料避免其填埋。
使操作成本最低和消耗品最少的最重要步驟之一不過,關(guān)于廢氣排放的污染物,環(huán)境部門已連續(xù)
化學(xué)計算比值如表4所列是最佳化的非凡業(yè)績。最和嚴(yán)格地制定法律。 ROGESA為承擔(dān)這種社會責(zé)任
后在兩方面產(chǎn)生重大的節(jié)約:大量減少熟石灰加褐而選擇的方案是所謂的“管道終止”法,此項技術(shù)保
煤的使用和大量減少反應(yīng)產(chǎn)物的填埋。
留現(xiàn)有靜電除塵器,然后增加噴射工藝,也就是用熟
No3帶式燒結(jié)機(jī)改造,提高了燒結(jié)礦產(chǎn)量,但在石灰和活化褐煤焦操作的載流式吸收器。布袋式過
空載燒結(jié)機(jī)停機(jī)后再啟動當(dāng)中產(chǎn)生一個主要問題;濾器提高了二英的吸附量并清除了粉塵。采用此
即產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于00,000m3/h(STP)的燒結(jié)廢氣設(shè)備,使 ROGSEA燒結(jié)機(jī)掌握了廢氣和燒結(jié)廠廢氣
量。此情況將證實廢氣凈化設(shè)備容量過小。為改變凈化的最新環(huán)境開發(fā)成果。No3燒結(jié)機(jī)訂購了第二
這種情況, ROGESA公司決定將EFA接到No燒結(jié)套EFA設(shè)備并已于2010年中期投入運行。EFA項
機(jī)。
技術(shù)已成為燒結(jié)廠脫硫,除塵和脫二英的里程碑。
圖7所示為 ROGESA燒結(jié)機(jī)上的新保羅伍茲
煤氣凈化設(shè)施?？梢钥吹街鲝S房和廠內(nèi)設(shè)備。此設(shè)
趙志玲譯自《鋼鐵技術(shù)》
備前面的空場準(zhǔn)備用于No3燒結(jié)機(jī)將要用的第二
林立恒校

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