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湿法除尘在钢渣热焖烟气除尘的应用

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【摘要】:
钢渣热焖车间采用热焖工艺处理转炉钢渣,钢渣在热焖环节产生大量含尘烟气,焖渣烟气含尘浓度超过100mg/Nm³,为使烟气达标排放≤ 20mg/Nm³,使用湿法除尘系统对钢渣热焖烟气进行除尘,取得了良好效果。

  Application of Wet Dust Removal in Hot Braised Flue Gas Dust Removal from Steel Slag

  Si Zhanqiang Chenhui Wang Xiaohui

  ( Rizhao Steel Holding Group Co., Ltd.,Equipment Office)

  Summary: hot braised slag workshop uses hot braised technology to treat converter steel slag, steel slag produces a large amount of dust-containing steam in hot braised link, the emission concentration of braised slag flue gas is more than 100-150 mg/Nm³, In order to control flue gas and make it discharge up to standard ≤20 mg/Nm³,, wet dust removal is used to remove flue gas from hot braised steel slag, and good results are obtained.

  Keywords: wet dust removal,hot braised flue gas, dust removal

  一、 目前日钢钢渣焖渣现状

  目前国内钢渣主要处理工艺有:热泼法、风淬法、滚筒法、粒化轮法、热焖

  法等。日钢热焖渣车间采用热焖工艺处理转炉钢渣,钢渣在热焖环节产生大量含尘蒸汽,通过焖渣盖捕集后导流至放散烟囱进行放散,实际排放浓度大于 100-150mg/Nm³。为保护环境,降低钢渣热焖排放含尘蒸汽中的含尘浓度,达到 20mg/Nm³以下排放标准,在热焖排放系统增加除尘处理设施。

  日钢钢渣热焖法工艺流程如下:①高温钢渣→②翻渣(从渣罐翻到焖渣坑)→③搅拌(钩机搅拌)→④每倒 2罐渣进行一次打水醒渣(打水约 2-3min 使渣由红变暗)→重复①②③④步至焖渣 坑满后(约 15-20 罐)→⑤盖盖热焖并间歇打水→⑥开盖→⑦出渣到钢渣处理线进行钢渣处理。其中第⑤步热焖时间共计约 6 小时,打水热焖工艺为:第一阶段打水 70 分钟 →停水焖 10 分钟→第二阶段打水 70 分钟→停水焖 30 分钟→第三阶段打水 70 分 钟→停水焖 30 分钟→第四阶段打水 70 分钟→停水焖 20 分钟,焖渣第三个阶段开始焖渣盖掀开缝隙约 10cm 稳压。

  二、焖渣烟气特点

  1、烟气量变化大:打水第一阶段产生烟气量大,约60000m³/h,打水第四阶段产生烟气量小,约5000m³/h;

  2、温度高:含尘蒸汽温度70-150℃;

  3、湿度大:含湿量在30%左右;

  4、烟气成份复杂:烟尘中含有大量氧化铁、氧化钙、氧化镁、硅酸二钙和硅酸三钙等化合物,具有水硬性和胶凝性特点,因此存在易板结和易结垢等现象。

  三、除尘方式选择

  常用粉尘除尘处理方式有布袋除尘、塑烧板除尘、电除尘、湿法除尘。由于焖渣烟气湿度大,容易板结和结垢,不宜采用前三种除尘方式,故选择湿法除尘系统。

  四、湿法除尘工艺

  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除尘后,通过负压风机排出系统,从而达到治理的目的。对日钢钢渣热焖现场情况,采取的工艺路线为:

  焖渣坑内产生的烟气→烟尘捕集罩(原焖渣盖子)→烟气收集支管→电动切换阀→烟气收集总管→喷雾洗涤塔→降温除尘脱水器→风机→放散烟囱

  

 

  湿法除尘工艺布置图

  五、湿法除尘器原理

  1、喷雾洗涤塔

  利用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 ,保证气液充分接触,然后较大含尘水滴通过下部排水管排出,烟气进入下一级设备精脱水,达到除尘目的。

  2、高效除尘脱水器

  脱水器作为整个系统的最终液滴分离器,主要由筒体、旋流组件、排水水封组成。在烟气净化系统中,饱和气体经过脱水器进入后续烟道后,由于外界温度低于烟气温度,故烟气中会有相当一部分烟气冷凝出来。这些液滴经常含有可见的尘粒,因为在冷凝过程中未被捕集的尘粒将成为冷凝核,冷凝过程中会有作为冷凝核的粉尘随之进入水中,采用高效的脱水器将该部分水脱除,对排放浓度降低大有益处。脱水过程中如果设备分离性能不好甚至没有脱水器,将导致含尘液滴被气流携带排放出去。这些含尘液滴在排放测试中会被检测出来,就像能检测出烟气中所含的尘粒一样。

  六、焖渣除尘系统需要解决的问题:

  1、烟气量变化大:单个焖池在工作时因工艺要求,往焖池内钢渣上打水,产生的烟气量开始多,后来少,多时如井喷,少时接近无,烟气量变化呈阶梯状分布,随时间变化不是缓慢过渡关系,因此,单独对一个焖池进行除尘,忽高忽低的烟气量会造成除尘系统不稳定,需要采取措施保证除尘系统稳定运行。通过对现场焖池工作规律总结,每个工场焖池处理钢渣每天的量比较恒定,处理钢渣消耗水量也基本恒定,焖池工作产生烟气量在同一时段接近恒定。

  因此,将各焖池现有烟囱串联起来,把整个工场或一个车间焖池的烟气汇集在一块,集中进行处理,会给除尘系统一个比较稳定的烟气量,除尘效果会好的多。

  2、温度高:含尘蒸汽温度70-150℃,高温蒸汽中带有大量粉尘颗粒,所以,应该先把烟气温度降下来,再去除粉尘,才能让排放的烟气达标。

  3、湿度大:含湿量在30%左右,烟气中湿气凝结成水,烟气管道需设置坡度引导收集处理这部分水。

  4、烟气成份复杂:烟尘中含有大量氧化铁、氧化钙、氧化镁、硅酸二钙和硅酸三钙等化合物,具有水硬性和胶凝性特点,因此存在易板结和易结垢等现象,对烟气成分化学特性,要求我们在选择除尘方法和除尘设备时,选择适合粉尘化学特性的除尘方法及除尘设备。除尘用水,要经过中和处理,避免除尘设备结垢;喷水喷头,选择口大一点,延长板结和结垢时间;风机叶片选择不锈钢材质,可避免烟气中含碱颗粒的腐蚀。

  5、烟气流速选择:烟气在管道、洗涤塔和脱水器中的流速,要求对设备影响最小,除尘效率最好。根据经验确定烟气在管道中流速为15-18m/s,在洗涤塔和脱水器中流速为3.5-5m/s。

  七、案例

  根据以上分析计算,以型材炼钢制造部为例确定焖渣除尘系统设备及配套系统参数如下:

 

  1、现有焖渣池状况

序号

名  称

参  数

1

钢渣处理方式

热焖法

2

渣池数量

8座

3

年处理钢渣量(t)

350000

4

焖渣工位尺寸(长宽深)

8座(7*5*5m)

5

同时进行焖渣数量

同时焖渣数量为2座

6

单座焖池蒸发量强度范围t/h

30~1

7

单座焖池焖渣时长h

7

8

单座焖池最大烟气量约m3/h

60000

9

含尘蒸汽主要成分

钙镁铁等化合物粉尘、水蒸气等

10

含尘蒸汽温度℃

180-50

11

出口颗粒物浓度要求mg/Nm3

≤20

 

  2、改造所需主要设备

序号

名称

范围

单位

数量

备注

连接烟囱管道

 

1

 

 

湿法除尘器

本体及附属设备

1

 

风机机组

风机、电机、变频器、进口风阀与电动执行机构

1

风机叶轮材质不锈钢316;

电控仪表系统

仪表阀门、控制柜、配电柜、电缆、控制箱、工控系统等

1

 

电动流量调节阀

 

1

控制混风阀

电动蝶阀

 

9

控制分支焖渣管道及放散烟囱

循环水系统

循环水泵

2

 

上塔泵

2

 

泥浆泵

2

 

配套水管道、管件、阀门

1

 

烟气管道、平台

集尘管道、放散烟囱、

检修平台

1

管道加7个人孔(含检修平台)

配套土建

主体设备、管道支撑、

循环水系统等

1

 

10 

加药装置

 

1

 

11 

其他配套附属设备

 

1

 

 

  八、结论

  经过一个月的运行,这套湿法除尘系统运行稳定,在正常生产条件下检测排放烟气3次,均值在8mg/Nm3左右,达到排放出口颗粒物浓度≤20mg/Nm3要求,证明湿法除尘系统用来解决钢渣热焖烟气达标排放是成功的。

  参考文献:

  [1] 夏俊双,孙红亮,刘建新,冯会昌 《转炉钢渣热闷技术在济钢的开发应用》

  《工业安全与环保》2009-03-019

  [2] 王文林,曹蕾,顾红霞 《钢渣热焖工艺及其对水泥性能的影响》

  《硅酸盐通报》2020-05-033

  [3] 刘楠薇 , 赵盟 《钢渣热闷工艺循环水处理 》

  《中国环保产业》2010-07-011