联系邮箱

zkhb@bopenggroup.com

 

传真

010-80478122

北京市顺义区绿地自由港

联系我们的方式

——

企业网址:

邮编

101318

联系电话

010-80472031

www.博鹏中科.com

www.博鹏中科.cn

 

版权所有   北京博鹏中科环保科技有限公司   京ICP备18002871号-1 网站建设 中企动力 北二分

项目案例

资讯详情

钢渣烟气处理

浏览量
【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。

  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分析 , 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、常用的钢渣处理方法

  转炉渣组成与物性的不合理,使其无法直接利用,只有将转炉渣出炉后先进行预处理,预处理好的渣一方面利于其中含铁组分的回收,另一方面要保证其组成与结构的基本稳定。具体包括:首先将出炉渣进行预处理,或“稳定化”处理,其主旨是预先消除或消解以自由及f-CaO为主的亚稳相,使转炉渣在被利用前组成与结构基本稳定,并利于渣、铁分离 。其次,将预处理好的转炉渣进行资源化利用。为此,国内外相继开发出转炉渣的多种预处理技术。这类可称之为两步法的转炉渣回收利用技术,一直延续到今天,并仍起着主导作用。本文中着重研究钢渣预处理过程,及该过程中产生的烟气特点,并根据烟气特点确定合适的净化工艺,最终达到颗粒物超低排放的目的。

  几种常见的转炉渣处理方法:

  1.热焖法

  此法是较早开发的转炉渣预处理技术,也是国内钢企最早采用及引进的处理工艺。原理是将出炉渣置于可封闭池内,利用出炉渣自身的显热与潜热,喷水对其作用,产生带压蒸汽,从而对钢渣强行“消解”。对欲处理钢渣没有特殊要求,钢渣消解较彻底,渣铁易于分离,回收铁组分后的尾渣矿物组织比较稳定、均匀,利于后续粗放式利用。缺点是:间歇性处理,处理效率低,占用处理场地大,处理时间偏长,综合处理成本偏高,安全性控制要求也较高。待熔渣温度自然冷却至300~800℃时,将热态钢渣倾翻至热焖池中,盖上盖密封,待其均热半小时后对钢渣进行间歇式喷水。急冷产生的热应力使钢渣龟裂破碎,同时大量的饱和蒸汽渗入渣中与f-CaO、f-MgO发生水化反应使钢渣局部体积增大从而令其自解粉化。

  此工艺的优点在于渣平均温度大于300℃均适用,处理时间短(10~12h),粉化率高(粒径20mm以下者达85%),渣铁分离好,渣性能稳定,f-CaO、f-MgO含量小于2%,可用于建材和道路基层材料。

  其缺点为需要建固定的封闭式内嵌钢坯的热焖池及天车厂房、建设投入大、操作程序要求较严格、房内会产生大量含尘蒸汽,冬季尤甚,如果不进行烟气治理,容易造成无组织排放,腐蚀厂房,设备,影响环境。

  2.水淬法

  液态高温渣在流出、下降过程中,被压力水分割、击碎、速凝,在水幕中进行粒化。水淬工艺会因炼钢设备工艺布置、排渣特点不同而不同。水淬法有多种处理方法如盘泼一水淬法,滚筒一水淬法等。

  盘泼法优点是:用水强制快速冷却,处理时间短,生产能力大;处理过程粉尘少;钢渣粒度小,可减少破碎、筛分的工作量,便于金属料回收;钢渣游离氧化钙含量较低,改善了钢渣的稳定性,有利于综合利用。缺点是:设备投资比较大;处理过程蒸汽直接排放量较大,对厂房和设备寿命有一定影响;操作工艺比较复杂;对钢渣的流动性有一定要求,粘度高、流动性差的钢渣不能用该方法处理。

  滚筒水淬法是将熔渣以适宜流速进入滚筒,在离心力和喷淋水作用下,熔渣被水激散并凝成小块而被收集。在滚筒内同时完成冷凝、破碎及渣、钢分离。该类方法优点是:处理量大、效率较高,处理后的钢渣游离氧化钙较低、粒化较为均匀且粒度分布较为理想,自由氧化钙消解也较为理想,渣中铁较少氧化,多以二价铁或金属铁存在,利于后续磁选分离。缺点是:对渣流动性要求较高,因冷却速度快,凝渣的相析出经历淬冷的非平衡演化完成,因此其结构内应力较大,化学活性相对较高,并存在时效相变的潜在机制,并且设备故障率高,维修费用大。

  3.风碎法(钢渣风碎粒化技术)

  风碎法即用压缩气体冲击高温液渣使其碎粒化,此法尚处于完善阶段 。将出炉熔渣倒入中间罐,运到风淬装置处进行处理。处理时,熔渣流被高速喷出气流打碎并呈抛物线运动,最终落入水池并被捕集。用于风碎的气体可以是空气、惰性气体或高压蒸汽等,被加热的气体可通过另外热交换装置进行热量回收。该法处理获得的渣粒粒径较小、粒径分布范围较窄,此法处理的渣冷凝速度最快,自由氧化钙消解也最为彻底,各晶相分布均匀,晶粒非常细小。颗粒硬度较大,相对其他处理方式,凝渣的结构内应力最大,往往会在一周内或稍长时间出现时效相变与结构重组,重组后的主晶相主要是硅酸二钙,且晶粒变大。用该法处理转炉熔渣,如采用不同的气体做风碎介质,得到的凝渣微粒在性能上存在较大差异。采用风碎工艺处理时,同样要求钢渣有良好的流动性与低粘度。

  4、辊压破碎-有压热焖工艺技术

  其工艺处理过程主要分为两个阶段:第一阶段:钢渣水冷辊压破碎阶段,主要是完成对高温熔融钢渣的冷却和破碎任务,为钢渣的稳定化处理提供合适的温度和尽可能小的粒度。第二阶段:余热有压自解阶段,主要完成对钢渣中游离氧化钙和氧化镁的快速消解过程,这一阶段主要是提供了钢渣稳定化处理快速进行所需的压力条件。该工艺的优点:利用钢渣余热,通过喷水雾产生饱和水蒸汽,经过2.5h可完成钢渣中的游离氧化钙和游离氧化镁的消解;钢渣有压热焖处理工艺的处理率较高,几乎不受钢渣流动性影响;工艺过程全部由计算机自动控制,保证工艺参数的准确,有利于节能降耗。缺点就是投资大。

  二、烟气的产生及特点

  本文中着重讨论热焖、水淬中的滚筒法、辊压破碎-有压热焖法的烟气产生和特点

  1、热焖法烟气的产生及特点

  1.1钢渣热焖处理工艺产生烟气过程

  热焖工艺处理流程是:熔融状态的钢渣被置于的渣盘,在渣跨用桥式起重机翻出并装入闷渣池,待闷渣池装满后,关闭池盖水封闭匀热,然后进行间歇喷水热焖处理,通过调节水渣比、喷水强度、排气量并控制排水,使闷渣池维持足够的饱和蒸汽和较高水浸温度,闷渣盖的沿口进行水封。水与热钢渣在进行热交换过程中产生大量蒸汽与钢渣进行复杂的物化反应,同时热钢渣本身产生了很大的热反应,大块钢渣自行开裂,钢渣中的f-CaO遇水消解,发生体积膨胀,增加了f-CaO的反应面积,加速了水化反应,使钢渣自解粉化。

  含尘水蒸气的主要产生源在冷却阶段 。1500~1600℃的钢渣需 将温度降至 300℃ ,以便进行后续的处理,将液态钢渣运至热焖处理生产线,直接倾翻至热焖装置(热焖渣池)中 ,控制喷水对钢渣进行冷却,水遇高温热渣,热量由高温物体向低温物体快速传递, 钢渣将热量传递给水 ,水吸热后变为100℃的饱和水,继续吸热后变为100℃的饱和水蒸气 。是一个沸腾相变的过程 。产生的水蒸气继续吸热 ,部分变为过热蒸汽 ,部分仍为饱和水蒸气 ,在热压的作用下 ,向外扩散 ,夹杂着部分钢渣中存在的粉尘 。在扩散的过程中,部分水蒸气凝结为水或随着粉尘颗粒的凝聚而回到热焖装置 ,部分在热压作用下继续上升,携带者粉尘从厂房顶部排出厂房 。

  钢渣打水冷却阶段产生的水蒸气量很大,由于此时尚未到热焖阶段 ,所以热焖装置盖还没有盖上 ,热焖池敞开 ,没有蒸汽捕集装置捕集 ,造成大量的水蒸气弥漫到厂房里 。天窗不能及时排出 ,使水蒸气在厂房内不断累积 ,其后果影响吊车安全操作 ,蒸汽腐蚀钢结构厂房 ,冬季出现冷凝结露现象。

  热焖之后 ,虽然加上了盖子,但是因为频繁爆炸,导致设备安全泄爆阀频繁起爆,阀门关不严,仍导致大量含尘、含蒸汽的烟气排到厂房中,影响环保,也影响安全工作。

  1.2 烟气特点

  1.2.1阵发性强,瞬时烟气量大

  据钢渣处理量的不同 ,热焖池的数量也相应地发生变化 ,热焖池依据现场情,成直线型布置 。为保证生产安全 ,下一罐熔融态钢渣倒人热焖装置之前必须保证前一罐倒入的钢渣表面没有积水 ,也就是说前一罐倒入的钢渣喷水冷却用的水以水蒸气或其他形式存在 。所以产生的水蒸气是间隔的 ,大尺度形式排放 ,具有温度高 、阵发性强 、无组织排放 、范围大等特点 。 同时在喷水冷却钢渣的过程中 ,会使钢渣表面附着的一部分粉尘随着水蒸气向四周扩散 。

  1.2.2 热焖渣工艺过程中容易产生爆炸性气体

  在氧气顶底复吹转炉冶炼的基本工艺是向在铁水和废钢组成的熔池表面上,吹入高速的氧气射流,通过氧化钢中的硅、锰、磷、碳、硫等元素,实现熔池内的铁液成分达到熔炼钢种成分要求的过程, 在高速射流氧气射流冲击下,一方面射流冲击区熔池内的铁液部分被冲击脱离熔池进入熔池的上方,一部分的小颗粒被除尘系统抽吸,进入除尘系统,一部分颗粒偏大的铁液,凝固或者以液态的形式,在重力的作用下重新跌落,跌落过程中,一部分停留在渣中,一部分停留在熔池上方加入渣料形成的钢渣中间;另外一方面氧气射流冲击区域的铁液被氧气射流撕裂成金属液滴,在熔池内强烈的碳氧反应的作用下,会冲入渣中,与钢渣相互混合,形成乳化液。以上的两个方面造成钢渣中间混合有铁液或者铁珠,这些进入渣中的金属铁液或者铁珠,随着转炉冶炼的继续,一部分随着钢渣界面的反应,会重新进入熔池,一部分则留在了钢渣中间,在转炉倒渣过程中随钢渣进入渣罐,所以转炉钢渣中间存在着部分的金属铁珠,钢渣中间铁珠的量占钢渣总量的2%~5%,此外转炉在倒炉倒钢渣时,操作不当,部分的钢液也随着钢渣倒入渣罐,部分没有熔化的废钢也会进入渣罐。 以上这些因素造成钢渣中间存在含铁的金属料,而这些金属料中间或多或少的含有碳元素。碳元素的特点是在铁液中间的含碳量在4%左右,并且随着温度的降低,碳元素在铁液中间的溶解度将会随温度的降低而析出,进一步氧化为CO。这是普通的钢渣在热态情况下着火燃烧的原因。

  在热焖渣工艺过程中,向高温的钢渣打水产生大量且高浓度的蒸汽,蒸汽分子将闷渣池子内的空气置换,导致使池内氧气分子减少,此时闷渣池子内温度的降低,钢渣中间含碳的铁珠,温度在随着渣池子温度降低的同时,铁中碳随着铁的晶型转变析出碳,在红热状态下与水分或者空气中间的氧产生反应,这些就为CO的产生提供了条件。在热焖渣的工艺中间,在产生CO的同时还会产生H2。氧化碳和氢气都是会燃烧的气体,工业上把这样的混合气叫“水煤气”,其反应式如下: C+H2O高温→CO+H2 (主反应)

  C+2H2O高温→CO2+2H2 (主要副反应)

  CO和H2都是无色无味的易燃气体,这验证了在作业现场,高温钢渣入池后分层打水降温有燃烧火焰产生这一现象。另外,这也就可以解释有时候在热焖后期,热焖池盖上面排气阀产生燃烧火焰和有时在热焖前期时热焖池的水封槽周围缝隙里有燃烧火焰的发生原因了。

  而导致热焖渣爆炸的主要原因是爆炸极限的问题。可燃气体(蒸气)或粉尘与空气的混合物并不是在任何比例下都有可能发生爆炸的,它有一个最低的爆炸浓度,爆炸下限,和一个最高的爆炸浓度即爆炸上限。如果可燃物质在混合物中的浓度低于爆炸下限,由于空气所占的比例很大,可燃物质浓度不够,因而遇到明火,既不会爆炸,也不会燃烧。如果可燃物质在混合物中的浓度高于爆炸上限,由于含有大量的可燃物质,空气不足,缺少助燃的氧气,遇到明火,虽然不会爆炸,但接触空气却能燃烧。气体的浓度只有在这两个浓度之间,才有爆炸的危险。所有的气体爆炸发生都是有一定的条件的,即气体的浓度在爆炸极限范围以内。其中一氧化碳爆炸的条件是:1)达到爆炸极限(12.55%~74.25%); 2)温度到达一氧化碳的着火点(650℃); 3)有足够的氧气供给燃烧; 4)空间有限,处于相对封闭的系统。

  氢气爆炸的条件比较简单,即氢气加上氧气在爆炸极限范围(4%~75%)内遇到明火之后在短时间之内产生大量的水蒸气,使得体积急剧膨胀,发生爆炸。 热焖渣的基本工艺是将高温转炉钢渣倾翻到热焖池内,当装渣量达到70~80%时,然后盖盖后给水封槽加水进行密封,挂好安全挂钩。最后,开始打水产生大量水蒸气进行热焖作业。 在热焖初期不但产生大量温度较高的水蒸气,而且这时水蒸气的密度较大,它们的量积累以后产生的压力大于大气压,即正压现象,造成大部分蒸汽从池盖上面的排气阀和池壁上的排气孔排出,池内产生的可燃气体(CO的密度为1.25g/L和H2的密度为0.0899g/L)密度都小于这个时段水蒸气的密度 ,也就是说,可燃气体在水蒸气的上方,它们会随着蒸汽迅速的排出热焖渣池子。

  因此,在热焖初期池内产生的可燃气体都能够及时的排出,现场的生产运行结果也表明,在热焖初期阶段一般不会发生爆炸的,原因就是如此。 随着打水热焖的工艺展开,炉渣的温度逐步下降,池内温度降低,蒸汽量减少,它们产生的压力在逐步减小,高温蒸汽降温以后,体积减少,加上加盖热焖的这一工艺特点,如果它们的压力低于外部大气压力,既负压现象,这些混合气体就被密闭在热焖渣渣池子内,这时可燃气体CO和H2,就逐渐的富集在池内某个空间,随着含量的增加,有可能达到爆炸极限范围;同时随着池内温度和压力降低,O2 的相对浓度逐渐加大,加上钢渣的导热性差,此时如热焖池内局部余留少量红渣,或者邻近的热焖池进行翻罐作业遇到明火,则极易发生爆炸。

  除了以上爆炸的原因以外,以下的情况也会造成热焖渣渣池子的爆炸:

  ①在一些特殊的情况下,热焖渣池子密封不严的时候,CO和H2会沿着压力降低的缺口处四处扩散,在扩散点,如果满足爆炸的要求,就会发生爆炸。 在热焖渣池子的排气管道附近,就经常发生此类的爆炸事故,原因就是密封不严引起的。

  ② 热焖渣渣池子相隔的距离太近,如一个热焖池子在翻罐,相邻热焖池处于热焖后期作业,开盖或者密封不严,有气体泄漏时,也会引起爆炸。

  ③ 排气系统。多个热焖池子共用1条排气主管道,也容易造成热焖渣池子间串气。比如一个热焖渣池子在热焖渣的初期,产生的大量的气体排出,密度较小的CO和H2排出的过程中,有可能进入热焖渣处于热焖后期的作业或者开盖作业,也有可能是翻罐作业,气体的串气就会引起爆炸。

  ④ 转炉出渣过程中,操作不当,有较多的钢液、未熔化的生铁、废钢进入渣罐,没有做好处理,直接翻入热焖渣渣池子,造成水煤气的发生量剧增,焖不透的现象也会增加,这样,爆炸的几率就更大了。

  ⑤ 排气管道内壁积累的粉尘结垢,造成排气困难,容易引起热焖渣渣池子内的气体压力增加,造成物理爆炸,也需要加以严格的控制。

  1.2.3烟气中水蒸气含量大,易结露,不能采用常规布袋除尘器除尘。

  1.2.4烟气收集困难,罩子不仅要收集热焖产生的烟气,还需要兼顾到渣、搅拌、出渣等程序,并且 不能影响天车、挖掘机等操作。

  2、滚筒法烟气的产生及特点

  2.1滚筒法钢渣处理工艺烟气的产生

  滚筒法是水淬法其中一种工艺形式。是将熔渣以适宜流速进入滚筒,在离心力和喷淋水作用下,熔渣被水激散并凝成小块而被收集。这是一种成密闭式、动态急冷、热态破碎处理工艺,不仅处理效率高,处理后的成品渣易于磁选分离和直接利用。过程中产生的含尘蒸汽易收集,通过处理后集中排放,消除了传统渣处理工艺蒸汽弥漫、尘土飞扬的弊端,具有良好的经济和社会效应。

  滚筒法液态钢渣处理装置适应转炉炼钢的需要,实行间歇作业,每处理一炉钢渣大约需要 5 min,冷却20 min 后 处 理 下 一 炉。处理过程中,水喷与钢渣接触,迅速换热,形成含粉尘的烟气有文献报道,某大钢厂生产期间烟气发生量在6万~9万 m3 /h,温度为76 ℃ ,排气管道内气流速度在5 m /s左右,峰值含尘浓度3276 mg /m3。

  2.2烟气特点

  烟气含湿量大、所挟带的钢渣超细粉容易在除尘器上板结,过滤式除尘、静电除尘均难以应用。

  3、辊压破碎-有压热焖法

  3.1辊压破碎-有压热焖法烟气的产生

  从工艺处理过程上讲,该技术主要分为钢渣辊压破碎和钢渣余热有压热闷两个阶段。辊压破碎阶段主要是完成熔融钢渣的快速冷却、破碎。余热有压热闷阶段主要是完成经辊压破碎后钢渣的稳定化处理。

  辊压破碎阶段:盛有高温液态熔融钢渣的渣罐经由天车吊运至渣罐倾翻车上,渣罐倾翻车将盛渣渣罐运至密闭工作区域内进行倾翻倒渣。倾翻完毕后,由辊压破碎机对高温钢渣进行冷却破碎。冷却只要是靠顶部的喷水装置喷水冷却,辊压破碎机的主体部分为一表面带齿的圆柱型破碎辊,破碎辊可按一定的速度旋转,实现对高温熔融钢渣的搅拌、辊压破碎。辊压破碎机可沿轨道直线往复运动,实现对钢渣的多次搅拌辊压破碎。另外,通过调整辊压破碎机破碎辊的旋转方向和速度,与行走机构的行走速度达到匹配后,辊压破碎机还可实现推渣落料的功能。该阶段主要是完成熔融钢渣的快速冷却、破碎,每罐钢渣在此阶段的处理时间约30min,经过此阶段的处理,可将熔融钢渣的温度由1300℃以上冷却至600-800℃左右,粒度破碎至300mm以下。

  余热有压热闷阶段:钢渣有压热闷装置为一端带快开门式结构的承压设备,可承受工作压力约0.7MPa。将辊压破碎后的钢渣运至余热有压自解处理装置内,控制喷水产生蒸汽对钢渣进行消解处理,喷雾遇热渣产生饱和蒸汽,消解钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁。此阶段的处理时间约为2小时左右,处理后钢渣的稳定性良好,游离氧化钙含量小于3%,浸水膨胀率小于2%。

  烟气主要产生在辊压破碎阶段,同样是水和钢渣接触换热导致水蒸发汽化,夹带粉尘形成。

  3.2烟气特点

  据钢渣处理量的不同 ,钢渣温度不同需要的喷水量也不同,从而产生的水蒸气量也不同,大尺度形式排放,具有温度高、阵发性强、无组织排放、范围大等特点。同时在喷水冷却钢渣的过程中,会使钢渣表面附着的一部分粉尘随着水蒸气向四周扩散,含尘量比较大,一般在5-10g/m3。

  总之,这三种方法处理钢渣,都会产生大量的含尘蒸汽,如果任其排放,就会导致腐蚀、厂房、设备,影响工作环境,冬季更会导致视线不好,严重影响安全工作,因而,研究一种稳定可靠的除尘方法势在必行。

  三、常见钢渣处理烟气的净化工艺

  目前市场上常见的烟气净化工艺有如下几种:

  1、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,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。

  2、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5 m /s),排放浓度能达到50mg/m3,但无法达到超低排放的的10mg/m3。

  3、洗涤塔加湿式电除尘器

  工艺流程如下: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。

  四、能实现超低排放的新工艺

  1、除尘工艺及特点

  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(吸尘管路人口)。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)、能够稳定可靠的保证排放浓度≤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。除尘效率可以达到99.9%左右。

  (4)、 自动控制系统采用我公司的专有技术《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、除尘设备

  2.1喷雾洗涤塔

  高效喷雾洗涤塔系统由洗涤塔塔体、排水水封、雾化系统四部分组成。

  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,而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 ,达到气液接触之目的,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。

  2.2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:

  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。

  为了提高效除尘器除尘效率,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 。

  声波团聚是一种烟气预处理技术,在烟气进入除尘器之前,采用声波进行处理,使其中的细颗粒发生碰撞、团聚,形成大颗粒,从而减少细颗粒数量,增大气溶胶的平均粒径,最终提高其在除尘器中的除尘效率。声波团聚现象在1931年被发现,但是直到20 世纪80年代后,随着国际社会对颗粒物污染的重视程度的增加,各国对声波团聚的研究才开始重新升温。声波团聚的原理是在高强声场作用下,颗粒之间发生相对运动,从而导致颗粒的碰撞。对于这些小颗粒而言,范德华力和静电引力起主要作用,碰撞后极易粘在一起,发生团聚。在声场中,气体介质随着声波作周期性振荡,其中的颗粒也不同程度地被带动。在声波团聚中,由于气溶胶包含不同大小的颗粒,它们在声波中的振动速度各不相同,产生相对运动,这是同向团聚机理的基础。该机理是声波团聚中的最重要的机理,许多研究者已证实其能定性符合实验结果。目前湿式洗涤器有个共同缺陷,即对粒径较大的颗粒的脱除效率很高,而对微米或亚微米级颗粒脱除效率却很低。因此,这些除尘设备PM10特别是PM2.5的捕集效率很低。声波除雾技术,可实现去除难以去除的亚微米超细颗粒,彻底解决烟尘排放超标的问题。

  声波除雾(AWDA)技术原理

  其基本原理是利用声波团聚除雾技术使烟气中的细微颗粒发生碰撞长大,从而使颗粒数目浓度降低、平均粒径增大,变得容易被捕捉,再通过重力或离心力脱水脱除含尘水滴达到除尘的作用;声波团聚除尘技术是利用高强度声场使气溶胶中微米和亚微米级细颗粒物发生相对运动并进而提高它们的碰撞长大速率,由于颗粒表面存在着很强的范德华吸引力,一旦颗粒发生了碰撞,它们便十分可能粘附而形成较大一级的颗粒物,使细颗粒物在很短的时间范围内,粒径分布从小尺寸向大尺寸方向迁移,颗粒数目浓度减少,进而增强后续除尘(除雾)设施的脱除效率。

  

 

  

 

  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的去除。

  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。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、河北等地都取得了较好的净化效果,尤其是今年在河北投产的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,工艺简单,运行稳定。