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中冶京诚炼钢焖渣高温高湿烟气超低排放工艺创新(发表于《世界金属导报》微信公众号2021年08月24日)

发布时间: 2021-09-07 访问量:0

钢铁厂的钢渣热焖区在倒渣、翻渣、焖渣过程中会产生大量粉尘,矿渣微粉的生产过程中也会产生大量粉尘。高温条件下,钢渣矿渣与水产生热交换释放大量水蒸汽,粉尘遇水蒸汽生成高浓度、高Ca2+的水汽,常规滤料除尘不适用于此工况是当前要面对的主要问题。近年来,我国对钢铁工业颗粒物排放浓度标准进一步严苛,这对烟气净化的技术水平提出了更高的要求,钢渣矿渣的除尘系统需要不断完善和升级。目前湿法除尘和径流式湿式电除尘技术相结合是钢渣处理行业使用较理想的一种烟气净化技术,具有除尘效率高、压力损失小、操作简单、能耗小等优点。

中冶京诚承揽的某钢铁企业10个焖渣池除尘EPC项目,设计新增一套喷淋塔+径流式湿电除尘器系统,保证满足5个渣池同时打水焖渣排放要求,具有工艺创新性。

工艺技术特点

钢渣进行打水过程中产生大量含尘蒸汽,蒸汽同时携带大量固体尘粒上升扩散,废气通过管道进入湿式喷淋塔和径流式湿法电除尘器,完成蒸汽吸收、灰尘净化分离等处理后通过风机排入排气筒高空放散。

系统组成主要包括:喷淋塔、径流式湿法电除尘器、风机、烟囱、烟气管路、净化水泵、沉淀池、清水池和电控系统等。

喷淋塔和径流式湿法电除尘器为该工艺的核心设备,整套净化系统处于负压下运行,喷淋塔内有多层喷淋层、气液旋流分离层、气液雾化分离层,烟气依次通过多层处理单元,气液湍流接触,烟气温度从200-300℃降低至50-60℃,同时烟尘浓度大幅降低,大粒径的烟尘降尘效果极为显著,去除烟气中大部分的CaO,烟尘随喷淋冲洗水汇集至喷淋塔底部水斗后集中排出。

经过喷淋塔处理后的烟气进入径流式湿法电除尘器再次处理,进一步降低排气中的含尘浓度和携带的机械水。径流式湿法电除尘器采用静电吸附的原理,在高压电场下,烟气内的尘粒和液滴携带电荷趋向阳极移动,被集尘板收集脱离烟气,集尘板表面形成稳定液膜向下流动。净化后的废气离开电场,处理后的含尘湿烟气温度约40-50℃,不再携带机械水,经过风机增压排入大气。

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图1 钢渣热焖含尘湿烟气净化系统工艺流程图


技术优势 

1径流式湿法除尘器布置结构

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图2 径流式湿法电除尘布置

径流式湿电除尘器使得细微颗粒物有双重被捕捉机会,通透的阳极集尘板垂直于气流方向布置,使电场力的方向与引风力的方向在同一水平线上,粉尘颗粒在引风力与电场力的共同作用下,在前部阳极集尘板上完成捕集;当粉尘中的细微颗粒物进入电极的后部电场时,电场力与引风力反向,细微颗粒物的速度减慢,大大延长了细微颗粒物在电场中的停留时间,对于通过扩散作用荷电的细微颗粒物,其荷电量与停留时间成正比,当细微颗粒物的速度减到“零”时,会在电场中滞留一段时间,此时其荷电量大幅增加,当电场力大于引风力时,细微颗粒物开始反向加速向阳极板运动,细微颗粒二次被阳极板捕集,阴阳极系统可多级布置。先进的设计大幅度提高了细微颗粒物捕捉的效率。

2径流式除尘器集尘板原理

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图3 径流式湿法电除尘集尘板

(1)运行二次电压为65-70kv,高于普通湿法电除尘器。在等同异极距情况,普通阳极板容易发生较强电场畸变,径流式湿电除尘器采用通透阳极板电场畸变强度低,可以获得更高的二次电压,使除尘效率更高。

(2)相同的体积条件下,新型阳极板具有最大的集尘面积,相当于普通阳极板20 倍,集尘面积越大,除尘效率越高。

多孔结构的阳极板形成立体空间场强,普通材料的阳极板其场强只分布在极板表面,而金属阳极板其多孔结构呈三维分布,因此孔与孔之间可以形成立体方向的场强,同时由于孔壁薄且呈带刺状,使电除尘器内两电极的空间改变为类似两个尖端所构成的电场,使局部场强增加,除尘效率更高。

3径流式除尘器清灰原理

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图4 径流式湿法电除尘清灰示意图

湿式电除尘系统中一旦产生结垢,会迅速发展扩大,导致系统通道堵塞。同时,阴极线与阳极板结垢后会影响电极放电,降低除尘效率,严重时会影响净化系统的安全稳定运行。普通阳极板顶部布置喷淋管道,不断进行喷淋,形成水膜,带走捕集在阳极板上的粉尘,由于难以在阳极板表面形成均匀稳定的水膜,阳极板可能结垢从而影响二次电压。径流式湿电除尘器在前后极板之间,设置多层喷嘴采用1.6Mpa高压水,清洗时喷嘴上下摆动,按从上至下的次序对阳极板、阴极线逐层清洗,高压水可以穿透阳极板,并做到全覆盖清灰,更适合黏结性、腐蚀性的湿烟气处理。

工程实绩

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2021年“五一”前,中冶京诚环保与暖通所承担的某钢铁企业焖渣池环保除尘项目全部投产,至今运行良好。项目采用多效降温增湿除雾塔与径流式双电场除尘器的处理工艺。中冶京诚专有设计的除雾塔将高温高湿的烟气降温到合适的区间,并加速超细微雾与粉尘的碰撞凝聚,增大进入湿法电除尘器的粉尘粒径,实现了易于荷电与捕集的目标。

表1 验收测试结果

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验收测试结果表明:中冶京诚设计的径流式双电场除尘器占地小、喷水量少、捕集效率高、检修维护方便,可稳定实现高温高湿烟气粉尘排放≤10mg/Nm3,满足国家超低排放限值,是炼钢焖渣高温高湿烟气超低排放的创新工艺。