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如何实现钢渣处理烟气的超低排放?

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【摘要】:
钢渣是转炉炼钢的必然产物,约占粗钢产量的10%~15%。钢渣的主要矿物组成为硅酸二钙 、硅酸三钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、游离氧化钙、游离氧化镁,并夹裹部分残钢及氧化铁等。其中,铁元素的质量分数约为10% ~20%,经回收其中铁元素后,可作为钢渣微粉、钢渣砌块砖、路基水稳层等原料,具有很高的回收再利用价值。

  钢渣是转炉炼钢的必然产物,约占粗钢产量的10%~15%。钢渣的主要矿物组成为硅酸二钙 、硅酸三钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸二钙、游离氧化钙、游离氧化镁,并夹裹部分残钢及氧化铁等。其中,铁元素的质量分数约为10% ~20%,经回收其中铁元素后,可作为钢渣微粉、钢渣砌块砖、路基水稳层等原料,具有很高的回收再利用价值。

  目前,国内外大部分钢铁企业都是将热态钢渣进行各种不同的冷却处理后进行加工,提取其中的金属后再加以利用。北京博鹏中科环保科技有限公司在分析国内外钢渣处理方法的基础上,对钢渣处理过程中产生的烟气特点进行了深入研究,同时就烟气净化工艺进行了优化,实现了颗粒物的超低排放。

  一、目前常见的烟气净化工艺分析

  水浴式除尘工艺

  主要应用于热焖法钢渣处理的烟气,在热焖过程中,热焖池加盖,烟气通过池子侧面的通风管道进入水浴池,洗涤后的烟气经风机进入放散烟囱排放。该工艺的优点是投资少、工艺简单。其缺点是净化效率低,排放不达标;通风管道经常堵塞,导致烟气无法抽走;只能处理热焖时的烟气,无法处理到渣、搅拌、出渣时产生的烟气。

  旋流喷雾除尘与自激式除尘器的联合工艺

  主要应用于滚筒法钢渣处理系统,液态钢渣水淬工艺排风系统污染治理技术方案如下:

  1) 在烟气主管道入口处加设起旋装置,使烟气在管道中旋转向前运动。一方面,在旋转运动过程中,气流的扰动和在管道中的运动路程的增加,使喷淋水滴在离心力和湍流扰动作用下,提高与粉尘的相对速度,从而提高雾滴碰撞捕集粉尘效果;另一方面,粗颗粒在运动过程中受离心力作用与壁面碰撞滑落,并经管道底部溜槽排出,同样起到除尘效果。

  2) 在旋转流管道前端增设雾化喷淋装置,雾化后的水滴成为烟尘的凝结核,使烟尘与液滴碰并为大颗粒,进一步增强除尘效果。喷淋水由沉淀池水经净化后循环使用。

  3) 在管道底部设置溜槽,使管道内通过旋风作用和沉降作用脱除的尘粒经溜槽排出;溜槽定期专人清扫,以维护设备正常运行。

  4) 在厂房外部设置自激式湿法除尘器一台,对污染气体进行再次净化。旋转混合后的污染气体经原有管道接入新增的自激式除尘设备,净化后经风机接入放散烟囱进行高空排放。

  5) 增加相应的供水管路以保证喷淋系统工作和湿式除尘器机组用水;与除尘器配套,需设置污水排放溜槽及废渣收集处理设施。

  其优点是运行稳定,缺点是设备比较庞大(管道截面平均风速为5m/s),排放浓度能达到50mg/m3,但无法达到超低排放的的10mg/m3。

  洗涤塔加湿式电除尘器

  工艺流程为:液态渣冷却时产生的烟气→烟尘捕集罩→烟气收集支管→电动切换阀→烟气收集总管→喷雾洗涤塔→湿式电除尘器→风机→放散烟囱

  该方案的优点是能达到超低排放的标准,缺点是投资大,运行一段时间后,因为钢渣粉尘的水硬性会导致电除尘器极板极线结垢,影响放电效果,从而影响净化效果;维护困难,需要定期更换极线,清理极板,维护费用比较大。

  二、能实现超低排放的新工艺特点和应用

  1、除尘新工艺及特点

  集尘罩捕集+净化装置技术是冶金行业防止粉尘飞扬的通用方法。这种方法是由密闭罩把扬尘点全部密封起来,然后在产生粉尘处设吸尘罩(吸尘管路入口)。吸出后的含尘气流经净化装置进行降尘后,通过负压风机排出系统,从而达到治理的目的。

  根据热渣处理工艺产生的污染物是混杂着粉尘的水蒸气,无法采用常规的布袋除尘器,在净化时优先采取湿法除尘工艺:先通过洗涤塔,将烟气中含有的粉尘进行净化,然后再脱水,保证净化效果及排放烟气内不含机械水。

  为了满足国家要求的超低排放标准,采用下列工艺:捕集罩→ 管道→喷雾洗涤塔→高效除尘器(AWDA+旋流脱水器)→风机→放散烟囱

  该流程具体特点如下:

  (1)能够稳定可靠地保证排放浓度≤10mg/Nm3。

  (2)两级除尘,保证净化效果,系统采用洗涤塔+高效除尘器形式,洗涤塔起到降温及粗除尘的作用。

  (3)高效除尘器采用AWDA+旋流脱水器组合而成的一体机,AWDA为声波除尘器。高效除尘器放在洗涤塔之后,主要用于精除尘,内部设有精细喷雾装置,其喷入的雾化颗粒粒径不大于200μm,利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘,碰撞后形成大的含尘水滴, 靠自身重力大含尘水滴进行沉降,达到除尘目的。为了提高除尘效率,在高效除尘器内增设声波团聚高效捕雾装置,除尘装置利用声波团聚捕雾装置冲击粉尘细小颗粒,使冲击后的粉尘细小颗粒与精细喷雾装置喷入的雾化水滴碰撞,凝聚成较大的含尘雾滴,在高效除尘器中靠重力脱除一部分烟尘,剩余的烟尘进入上部脱水器进一步去除。其除尘效率可以达到99.9%左右。

  (4)自动控制系统采用北京博鹏中科环保科技有限公司的专有技术《STW烟气净化智能控制系统V1.0》,可以根据渣处理工艺设置不同的烟气处理模型,以便于更好的控制集尘及放散效果。

  (5)压缩空气系统增加快速切断阀,压缩空气可以根据具体情况进行使用,不需要时可以根据情况采用自动切断。

  (6)结构简单,检修方便,不用进入到设备内部检修,同时降低了设备故障率和工人劳动强度。

  2、高效的除尘设备配置

  一是高效喷雾洗涤塔。高效喷雾洗涤塔系统由洗涤塔塔体、排水水封、雾化系统几部分组成。

  高效喷雾洗涤塔利用雾化喷枪喷嘴直接喷出雾化水与含尘气流混合,利用气体与水的接触,将气体中的污染物传送到水中,然后再将清洁气体与被污染的水分离,达到净化烟气的目的。烟气经由高效喷雾洗涤塔,采用气液逆向方式处理,即烟气自塔顶向下流动,水以雾状(或小液滴)向上喷,达到气液接触目的,然后较大含尘水滴通过下部排水管排出,烟气进入后续除尘设备,达到再次除尘目的。

  二是高效除尘器。高效除尘器(AWDA+旋流脱水器)系统由除尘器本体、排水水封、种子系统(精细喷雾装置)、高效捕雾装置(声波发生装置)、复挡组件、旋流组件、挡水板和自动控制系统几部分组成。

  高效除尘器的原理如下:利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘,碰撞后形成大含尘水滴, 在洗涤塔下部,气体流速减缓之后,靠自身重力含尘水滴进行沉降,达到除尘目的。

  为了提高除尘器除尘效率,在高效除尘器内增设声波团聚捕雾枪,利用声波团聚捕雾枪冲击粉尘细小颗粒,使冲击后的粉尘细小颗粒与精细喷雾装置喷入的雾化水滴碰撞,形成较大的含尘雾滴,在高效除尘器中靠重力脱除凝聚后的雾滴 。

  在高效除尘器中增设高效捕雾装置,就是为了让经过粗除尘之后(洗涤塔)烟气中仍然存在的微小颗粒在声波的作用下,碰撞、凝聚进行预处理,便于在旋流脱水器中更加高效地去除。

  为了改善团聚的效果,在高效除尘器中由精细喷雾装置喷入雾化的水滴作为种子,这样就可以变团聚为凝聚,使团聚后的细小粉尘变成含尘水滴,含尘水滴继续团聚并相互碰撞,凝聚成更大的含尘水滴靠重力脱除,就达到了除尘的目的。

  高效除尘器采用三级脱水方式,在筒体下部靠重力一级脱水,然后是复挡二级脱水,中上部还有旋流脱水装置进行三级脱水。当含水气体进入除尘器,气流速度降到5m/s以下,起到重力脱水的作用,复挡板和旋流脱水装置又起到离心脱水的作用。当夹杂水滴的气流进入复挡和旋流脱水装置时,细小的水滴在旋流板上撞击积聚,形成大颗粒水滴,并在气流的带动下,水滴沿着叶片按离心方向甩至脱水器内壁流下,同时部分夹带在气体中的水滴也由于气流的旋转分离开。其可以较大范围去除烟气中99%的机械水。

  该工艺已经有了成功应用,在江苏、山西、河北等地钢铁企业都取得了较好的净化效果,尤其是今年在河北有关钢铁企业投产的2套除尘系统,均实现了超低排放,颗粒物排放浓度小于10mg/m3,而且工艺简单,运行稳定。