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。

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