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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
焦炭
球團
球團
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(No2和
2 ROGESA燒結(jié)廠
No3)。表1給出兩臺燒結(jié)機的技術(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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機的29~32m2.24h到No3燒結(jié)機的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)機達(dá)標(biāo)規(guī)定
球團
最后期限為2006年7月,No2燒結(jié)機是2008年
4
10月。燒結(jié)機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)機設(shè)備
放,而400mg/m3(STP)的NOx限量可能通過燒結(jié)
No2燒結(jié)機No3燒結(jié)機
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)機于1961年投產(chǎn)和No3燒結(jié)機
物質(zhì)干態(tài)添加,因此沒有粘結(jié)風(fēng)險
78
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。
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
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。
圖6設(shè)備捏合概況
德國 Dillingen的 ROGESA公司No3燒結(jié)機
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)機停機后再啟動當(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。
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)機將要用的第二
林立恒校

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