超低能耗 高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术

超低能耗 

高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术

消白 节水 脱硫 除尘

河北煜剑节能技术有限公司

中煤玮坤（北京）环保节能科技有限公司

高炉水冲渣烟气简介

高炉在冶炼过程中产生约3倍铁水体积、温度1500℃左右高温熔融渣，物性类似火山岩浆。高炉采用炉前水冲渣的工艺处理，以一定压力水水平喷吹垂直落下高温熔融渣，高温熔渣急速冷却成为水渣，部分冲渣水在喷吹过程遇高温直接气化为蒸汽，混合空气、细微的渣棉、粉尘、二氧化硫、硫化氢一起直接排出烟囱，形成炉前的“滚滚浓烟” 。冲渣烟气排放量大，二氧化硫含量高，含尘量高、含湿量大，对我国PM2.5指数和二氧化硫指数贡献很大，目前是我国环保治理的盲点。

我国高炉水冲渣烟气及其主要污染物的排放量

常规一台1080立高炉水冲渣烟气的产生平均量约100000Nm3/h，最大排放量为220000Nm3/h，按照我国年产10亿吨的产量计算，我国高炉冲渣烟气的排放量为1亿Nm3/h，年水冲渣烟气排放总量为8000亿标立。水冲渣烟气的二氧化硫平均含量约150mg/Nm3，颗粒物及可溶性盐平均含量约80mg/Nm3，我国高炉水冲渣烟气的二氧化硫年排放总量12万吨，颗粒物及可溶性盐的年排放总为量6.4万吨。按照高炉水冲渣烟气的平均含湿量200g/Nm3计算，我国高炉水冲渣年耗水量为1.6亿吨。

河北省高炉水冲渣烟气及其主要污染物的排放量

按河北省年产2亿吨的钢产量计算，河北省高炉冲渣烟气的小时排放量为20,000,000Nm3/h，每年水冲渣烟气排放总量为1600亿标立。高炉水冲渣烟气的二氧化硫全年排放总量2.4万吨，颗粒物及可溶性盐的年排放总为量1.28万吨。高炉冲渣烟气年消耗水量为0.32亿吨。

高炉水冲渣蒸汽的产生-炉前水冲渣的冲制过程

高炉水冲渣烟气的特点

在水渣冲制过程中，大约5%左右的水遇到高温熔融渣直接气化为蒸汽，随污染物排出。很多人误认为冲渣烟气是纯水蒸汽，实则不然，这是一种高温熔岩直接水淬过程中产生的非常脏的烟气，腐蚀性强、颗粒物含量高、硫化物含量高、水蒸气含量大、温度变化大是冲渣烟气的特点。

高炉水冲渣烟气的主要成分

高炉水冲渣是间断性的，每个渣口冲渣周期大约2个小时，间隔半小时左右；冲渣量也不稳定，最大出渣量是平均渣量的6到10倍。如此决定高炉冲渣烟气的水蒸气量、空气量、二氧化硫的含量和颗粒物含量极不稳定。以1080的高炉为例，冲渣烟气中主要成分如下：

高炉水冲渣烟气冷凝水的主要成分

冲渣烟气含硫量高、腐蚀性强的特性可以从冲渣烟气冷凝水的成分得以体现和证明。

高炉水冲渣烟气温度变化

产生高炉水冲渣烟气的高炉冲渣循环水简介

高炉冲渣水循环使用，PH值9到11，呈碱性。高炉冲渣水的颗粒物含量高、水温约60到90℃，氯离子含量高，结垢趋势明显，高炉冲渣水结垢的成分类似#15水泥。有的钢铁公司把最难处理的浓盐水、焦化废水、脱硫废水作为冲渣水，如此导致高炉水冲渣烟气的成分更加复杂，污染会更加严重。

高炉水冲渣烟气含湿量

高炉冲渣烟气的温度在65℃到100℃之间波动，平均温度在75℃左右，含湿量约238克每立烟气。

高炉水冲渣烟气中的硫

进入高炉中的硫元素主要来自喷煤，焦炭和烧结料，其中喷煤产生的硫（单质硫）约占30%，焦炭中的硫（硫化亚铁）约占55%，烧结料中的硫（硫化亚铁）占15%。出自高炉的硫有三个途径：进入高炉熔融渣的硫，占89%；进入高炉煤气的硫，占10%；进入铁水中的硫，占1%。高炉熔渣的硫一部分进入冲渣水形成水渣，另一部分进入冲渣烟气排入大气， 具体比例和冲渣水温度、水量和渣量有关。高炉冲渣烟气含硫量最高达1000mg/Nm3。

高炉水冲渣烟气中的硫平衡图

高炉水冲渣烟气中的颗粒物及可溶性盐

高炉水冲渣烟气含有可溶盐，根据实测的冷凝水含盐量435mg/l，每立冲渣烟气的平均含水量238克计算，每立水冲渣烟气中含的可溶性为103.5mg/Nm3。可溶盐也是造成雾霾性气候的主要污染源之一。

超低能耗高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术简介

风机把高炉水冲渣烟气从烟囱引出，使其经过超低阻力烟气换热器（GGH）的热媒侧，烟气中的大量水蒸气在GGH内遇冷以超细颗粒物及可溶性盐为凝结核冷凝为凝结水，完成烟气降温过程。风机把冷空气引入GGH的冷媒侧，冷空气把高炉水冲渣烟气降温冷凝的同时自身也吸取热量温度升高，升温后的热空气和冷凝后的烟气混合，避开露点，消除了凝结水雾，起到消白烟的作用。颗粒物、可溶性盐及二氧化硫随冷凝水排出

超低能耗高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术示意图

超低能耗高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术核心设备

高效GGH是系统的核心设备，阻力小，效率高，耐腐蚀。

设备阻力低于100Pa；

换热对数温差小于20℃；

2205材质，长期耐受酸、碱、氯离子的腐蚀。

系统节能

目前存在的类似技术系统设计阻力约2000Pa，超低能耗高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术系统设计阻力为200Pa，降低85%左右的能耗；以1080高炉为例，常规技术每小时耗电量为1000度，折合吨铁3.08元超低能耗高炉水冲渣烟气冷凝除尘协同消雾技术每小时耗电量为150度，折合吨铁0.46元。节能效果非常显著。

项目环境实施意义

1、降低高炉水冲渣二氧化硫排放。

2、回收高炉水冲渣冷凝水，降低大气，空气含湿量。

3、降低颗粒物、可溶性盐的排放。

4、回收热量，回收的热量可用于供暖、洗浴、制冷、水处理等热用户。

5、减少高炉及其附属设备的腐蚀，降低设备的维护成本。

6、消除白烟，改善工厂景观。