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鞍钢炼铁总厂烧结粉尘治理技术与实践

作者:2018-02-08 11:21:34阅读:文章来源:

【摘 要】 烧结工艺主要污染物就是粉尘。本文介绍目前烧结机头、机尾、原料翻车机粉尘治理存在的问题及鞍钢烧结在烧结机头、机尾、原料翻车机粉尘治理的措施及实效。 
  【关键词】 机头 机尾 翻车机 粉尘治理技术 
  鞍钢炼铁总厂现有烧结机6台,2台265m2投产于1989年;2台360m2分别投产于2001年、2009年;2台328m2投产于2004年。烧结过程中发生诸多化学和冶金反应,因此,像大多数燃烧过程一样,烧结机在燃烧生成烧结矿的同时也产生了含有大量粉尘和气态污染物的废气,这部分粉尘治理为机头除尘;成品热烧结矿卸矿、冷却过程产生的粉尘治理为机尾除尘;烧结原料装卸、运输过程产生的粉尘治理为原料除尘。烧结机头、机尾全部为电除尘,由于投产时间早,电除尘设计排放标准比较低,原料翻车机除尘一直是钢铁行业的难点,没有成功实例,各烧结机投产之初没有除尘。 
  为满足2013年10月国家新颁布的gb28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》2015年后烧结机头粉尘排放标准为50mg/m3、烧结机尾粉尘排放标准为30mg/m3、岗位粉尘标准为8mg/m3;鞍钢炼铁总厂近几年在烧结粉尘治理措施、实践,取得了一定效果。 
  1 烧结粉尘治理存在的问题 
  1.1 烧结机头粉尘治理存在的问题 
  烧结废气含尘量一般为1~5g/m3,这与是否设辅底料有关,采用铺底料生产技术,机头烟气中含尘量由5~6g/nm3(不设铺底料时)降至2g/nm3左右;鞍钢烧结机全部有铺底料,粉尘产生量每生产一吨烧结(球团)矿约产生粉尘20~40kg。WwW.11665.CoM烧结机头粉尘成份和特性较复杂,大致的化学成份为:fe的氧化物、k2o、na2o、mgo、cao、al2o3、tio2、sio2、mno、p2o5、还有部分重金属及二恶英等。粉尘比电阻一般为104ω·cm--1012ω·cm;粉尘粒径分布范围较大,大致从0.1μm至100μm的粒径分布。 
  由于机头烟气含有10%左右的水分、600~2000mg/m3so2,腐蚀性非常严重,如机头除尘采用布袋除尘器,机头烟气造成布袋腐蚀及布袋结露板结阻力增高,将直接影响烧结机生产等诸多问题,目前国内烧结机头全部采用电除尘器。 
  烧结机头烟气粉尘比电阻在1010ω.cm以上,并且随烟气工况变化,比电阻会增高,沉积在极板上的尘粒释放电荷的速度缓慢,形成很大的电附着力。这样不仅清灰困难,而且随着粉尘层的增厚,造成电荷积累加大。产生正离子,中和了带负电荷的粉尘。同时也抵消了大量的电晕电流。使粉尘不能充分荷电,甚至完全不能荷电。这种现象称为反电晕,在反电晕情况下,导致粉尘二次扬尘严重,除尘性能恶化。这是影响烧结机头电除尘效率主要因素。机头电除尘效率不稳定,排放也不稳定。鞍钢炼铁总厂烧结机头电除尘器设计排放情况见表1。 
  二烧机头电除尘收尘板面积11466m2,且为顶部振打,投产后顶部振打故障率非常高,电场经常短路运行,除尘器实际排放在150mg/m3,西烧机头电除尘实际排放90mg/m3,新烧机头电除尘由于投产时间长,除尘器本体漏风板线不同程度损坏,实际排放 180mg/m3,只有三烧机头电除尘,生产稳定情况小于50mg/m3。 
  1.2 烧结机尾粉尘治理存在的问题 
  烧结矿经烧结机尾卸下后(温度大约750~800℃),进入冷却机(常用的有带式冷却、环式冷却和机上冷却)冷却至150℃以下,该过程主要产生废热和粉尘。机尾粉尘含铁在50%以上,磨啄性很强,烟气温度约80~150℃,遇水有粘性并能结垢;粉尘浓度5~15g/m3(设铺底料时),10~30g/m3(不设铺底料时)。 
  烧结机在2005年以前投产的机尾除尘大多为3、4电场电除尘,2005年以后投产的机尾除尘大多为布袋除尘。电除尘器设计排放浓度在50mg/m3以上,布袋除尘器50mg/m3,现有机尾电除尘的排放大多不能满足国家新标准30mg/m3。鞍钢炼铁总厂现有烧结机尾除尘器6台,全部为电除尘(见表2),分别为3、4电场的电除尘,排放在50-100mg/m3。 
  1.3 烧结原料翻车机粉尘治理存在的问题 
  烧结原料粉尘治理的难点不是除尘器的排放,而是岗位粉尘能否有效捕集也就是岗位环境能否达到国家新标准8mg/m3的问题。烧结用原料大多采用火车运输,由翻车机进行卸料。根据结构,翻车机可分为转子式、侧倾式、端侧式、双车转子式等多种,目前国内钢铁企业应用多为转子式,转子式翻车机有o型、c型两种方式。翻车机进行翻车作业时,由于物料快速高落差落下会产生大量扬尘,导致翻车机室粉尘到处飞扬,经检测,粉尘浓度可达上千毫克每立方米,严重危害着岗位工人的身体健康。 
  目前国内大多数企业转子式翻车机采用的方法是水喷雾(水力除尘)或厂房密闭负压吸尘的方法,水喷雾除尘受季节性的限制,东北地面不适合;厂房密闭负压除尘只能用于单台翻车机单独厂房,且由于厂房空间大,大于常规设计的风量也无法满足除尘效果,很多钢厂翻车机干脆没有考虑除尘,炼铁总厂原翻车机上料系统没有除尘设施,岗位粉尘污染非常严重。 
  2 烧结粉尘治理措施 
  2.1 烧结机头粉尘治理措施 
  二烧机头电除尘于2009年进行改造。原厂地有限,只有原除尘器东侧新建1台除尘器的位置,另1台需在拆除原除尘位置新建。由于烧结机头电除尘是在线生产设备,为减少影响生产时间。施工方案:在东侧空地新建1台除尘器,待此台除尘器建成后第一次接点将东台烟道接于此台除尘。拆除原东台除尘器再新建另1台除尘器,待此台除尘器建成后,第二次接点将西侧烟道接于此台新建的除尘器,二烧机头电除尘器于2009年末完成,除尘器设计排放浓度为50mg/m3。二烧、三烧机头电除尘在生产正常情况下可满足国家新标准。但西烧、新烧排放不能满足国家新标准要求。   国内、国外烧结机头烟气净化全部采用电除尘器,国家新标准要求排放低于50mg/m3,这是目前机头电除尘很难达到的,虽然电除尘增加为4电场,但是烧结机头电除尘受工艺影响温度、湿度、比电阻在波动,烧结机头电除尘的排放也在波动,尤其是烧结生产波动、烧结机开停机等情况。目前全国的烧结机有一半以上已完成烟气脱硫,即烟气中粉尘经过电除尘器后又经过脱硫工艺进一步处理,外排烟气完全可满足国家新的排放标准。 
  根据国家“十一五”减排规划要求,炼铁总厂从2009年开始采用丹麦的旋转喷雾半干法脱硫工艺,陆续完成6台烧结机的烟气脱硫设施,经过脱硫布袋粉尘排放≤30mg/m3,现炼铁总厂6台烧结机头粉尘排放完全满足国家新标准要求。 
  2.2 烧结机尾粉尘治理措施 
  为满足国家新标准30mg/m3的要求,可对现有电除尘器进行增容改造:一是增大流通面积,使电场风速降低,延长烟气介质在除尘器内的停留时间,这相当于将现有除尘器全部拆除,在原基础上加宽、加高;二是增加电场数量,原除尘保留,在原进口或出口喇叭口拆除增加到4、5个电场,从而增加电场的收尘板面积,延长烟气在电场中停留的时间,以提高除尘效率;另一种方案是电改袋方案:保留原电除尘基础、壳体、灰斗、喇叭口及输灰系统,只将原电场的板线、振打系统全部拆除,重新制作上箱体安装布袋,但由于布袋除尘增加的阻力,需将原电机进行增容。上述方案从运行的稳定性、效果、投资、工期、场地等综合考虑,电改袋方案最优。 
  2.2.1 滤料的选择 
  根据所处理的粉尘特性和除尘器进口烟气温度(≤120℃),选用覆膜滤料,使粉尘只停留于表面,容易脱落,提高了滤料的剥离性。原设计排放浓度为50mg/m3机尾布袋除尘器,只需在更换布袋时,布袋的密度选择550g/m2-600g/m2三防覆膜涤纶针刺毡。 
  2.2.2 过滤风速的确定 
  过滤风速是确定除尘器结构的关键参数之一,要充分考虑到经济性,又要考虑实用性。机尾除尘最佳工作过滤风速为1.0~1.2m/min。如一味追求低风速,成本会大大增加;高过滤风速,必将导致布袋寿命急剧下降;过滤面积大幅减少,布袋不堪热负荷的持续冲刷,形成局部或大面积变形,以致失效;风量很快在短期内下降,影响捕集效果等。 
  2.3 烧结原料翻车机粉尘治理措施 
  鞍钢炼铁总厂烧结现有o型转子式翻车机、c型转子式翻车机两种形式。o型、c型翻车机区别在于c型本体有拔车机,用拔车机进行车机牵引、对位;o型翻车机没有拔车机,靠机车车头进行牵引、重车推移。翻车机用于卸球团矿、铁精矿,用于球团矿的新烧2#、3#(互为备用)、西烧3#翻车机卸车时粉尘浓度达一千毫克每立方米。鞍钢炼铁总厂于2008年、2010年分别完成新烧o型翻车机、西烧c型翻车机除尘,取得非常好的效果,并获得国家专利(zl 2008 2 0230323.x)。 
  2.3.1 o型转子式翻车机粉尘治理措施 
  考虑外界气流影响,新烧2#、3#翻车机(互为备用),欲以最小的风量达到最好的收尘效果,2#、3#翻车机分别设一大型密闭罩(如图1),只设1个移动的顶盖(哪台运行,上盖就在哪台翻车机上),将车机上部至料仓口外围整体密封。并考虑为不妨碍翻车机检修可在密闭罩上方设电动式移动顶罩,其运行导轨建在翻车机进出口端部向外约300mm处的轨道梁上,轨道梁由地面钢架支撑,当翻车机内需要检修时,现场操作可使电动顶罩迅速开启,以保证检修工作的顺利进行。为防止翻车机室南北向的火车进出门有穿堂风对密闭罩内负压的影响,在密闭罩的南北方向设置电动对开门。其启闭与翻车机联锁控制:当摘钩平台抬起的瞬间,车厢即将进入翻车机室时,电动对开门自动开启;当转子准备翻转瞬间,给电动对开门电动联锁信号(与翻车机转子翻转电信号联锁),电动对开门自行关闭,而当车厢出转子时,给电动对开门信号(与推车器电动信号联锁)使其自动开启。整个过程自动控制,并设人工现场控制。 
  另,在密闭罩适当地方(尽量远离扬尘量大的地方)开设观察窗及小型单开门,便于岗位人员观察设备运行情况及维修。 
  新烧2#、3#翻车机(互为备用),只考虑1台翻车机工作的风量,吸风罩设置在大型密闭罩-3.2m平面、+3.35m处共两层;+3.35m水平分布四个吸风口,每个吸尘口风量20000m3/h,共80000m3/h风量,用于收集从料仓口吸尘罩处的粉尘并维持罩内负压;-3.2m平面吸尘罩布置在下密闭罩,水平分布四个吸尘口,每个吸尘器风量为30000m3/h,共120000m3/h风量,翻车机密闭罩内总风量为200000m3/h。 
  2.3.2 c型转子式翻车机扬尘治理措施 
  炼铁总厂西区烧结上料有3台翻车机,3#翻车机为c型,翻卸球团矿,此次考虑的是3#翻车机除尘。车厢南进北出,西侧(即车厢运行方向左侧)有一拨车机。 
  结合o型翻车机除尘经验,欲以最小的风量达到最好的收尘效果,同样设一大型密闭罩(如图2),将翻车机上部至料仓口外围整体密封。与o型翻车机的区别在于,该c型翻车机配套有拨车机牵引车厢进出翻车机平台,进出密闭罩,故该密闭罩在拨车机侧需预留拨车机拨杆运行通道。即,密闭罩西侧侧板需分上下两部分,上部侧板做成悬挑式。 
  扬尘较大部分集中在西侧,欲控制这部分含尘气流,结合现场实际空间位置考虑,抽风点设置在翻车机室-3.3m平台西侧为最佳,既可保证不影响设备检修又能较近的捕集该侧的粉尘,从而减少不必要的抽风量。该吸尘点定义为吸尘点ⅰ(4个吸尘罩,风量均分),因东侧亦有较大量的扬尘,故利用其土建结构特点,直接在东侧±0.000m平台上开孔设置吸尘点。但因该侧粉尘在翻车的前期上升速度较小,且大部分扬尘在±0.000m平面上下范围内的区域回旋,故该侧风量的设计可相对西侧取小些。该吸尘点定义为吸尘点ⅱ(4个吸尘罩,风量均分)。因西侧±0.000m平面上有拨车机来回运行,故其上部不能再如前一台翻车机在其西侧上部设置抽风点,而只能在其东侧设置。用以捕集未能被下部吸尘罩捕集的粉尘。该吸尘点定义为吸尘点ⅲ(4个吸尘罩,风量均分)。   =160000=96000=64000除尘总风量=320000 
  3 烧结粉尘治理实效 
  3.1 烧结机头粉尘治理实效 
  鞍钢炼铁总厂现有烧结机6台:2台360m2、2台328m2、2台265m2,现有烧结机头除尘全部为电除尘,二烧、三烧电除尘为双室四电场电除尘,西烧、新烧为三电场电除尘,从2009年开始,现已全部完成6台烧结机全烟气脱硫,机头外排烟气全部满足国家新标准要求。炼铁总厂烧结机、机头电除尘及排放情况见表3。 
  3.2 烧结机尾粉尘治理实效 
  全国已有很多机尾电除尘改为布袋,宝钢2008年、2009年、2012年分别将1#、2#、3#烧结机尾电除尘改为布袋除尘,机尾除尘器排放≤30mg/m3,现完全满足国家新标准要求。 
  鞍钢炼铁总厂现有烧结机尾除尘器6台,全部为3、4电场的电除尘,排放在50-100mg/m3,已完成电改袋方案可行性的论证,计划利用三年时间将现有的机尾电除尘全部改为布袋除尘以满足国家新标准的要求。 
  3.3 烧结原料翻车机粉尘治理实效 
  3.3.1 o型转子式翻车机粉尘治理实效 
  2008年完成新烧翻车机室粉尘治理项目,翻车机室岗位粉尘浓度从850mg/m3降至5.1mg/m3(见表4),岗位环境得到根本改善,每年减少粉尘排放量1000吨。这样在确保除尘效果的前提下,既保证翻车机的正常检修又大大节约投资。翻车机除尘技术应用在国内尚属首创,已获得了国家专利,三烧翻车机及及鲅鱼圈烧结的o型翻车机也陆续采用此方案进行治理。 
  3.3.2 c型转子式翻车机粉尘治理实效 
  鞍钢炼铁总厂2010年完成新烧o型转子翻车机室粉尘治理项目,翻车机室岗位粉尘浓度从985mg/m3降至8.5mg/m3(见表5),岗位环境得到根本改善,每年减少粉尘排放量1100吨。 
  4 结语 
  鞍钢炼铁总厂烧结粉尘治理及烧结烟气脱硫方面已得了较好效果,但与世界发达国家环保治理还存在一定差距,发达国家对工业粉尘及so2的治理早已完成。目前,国外烧结烟气脱硝正在开展,脱硝技术主要有活性炭法、活性焦吸附法、循环流化床法、半干喷雾法、高能辐射—化学法、奥钢联的meros烟气净化技术等。 
  烧结烟气脱硝则作为“十二五”期间我国钢铁企业节能减排的工作重点。但我国钢铁企业还没有烧结烟气成功脱硝技术的工业化应用实例,鞍钢正准备在西烧进行脱硝的工业性试验。因此必须尽快寻求适合我国烧结烟气脱硝的技术,确实保证能达到节能减排的目标,这样不仅能有效促进经济的发展,而且还能造福子孙后代。 

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