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钢铁烧结机石灰—石膏给脱硫技术降低成本

2010-05-17 09:42:19  

编者按
    3月24日本刊《钢铁脱硫运行艰难》介绍了钢铁烧结机烟气脱硫技术的四大难点。本期,记者参访了钢铁烧结机烟气脱硫行业中的知名企业济南高新开发区中泰环保技术开发中心,看看这家企业是如何解决技术难点的。我们也希望其他企业来电来稿,共同探讨烧结机脱硫技术如何突破技术瓶颈。
  济南高新开发区中泰环保技术开发中心(以下简称中泰环保),作为专门解决钢铁厂烧结机脱硫难题的环保技术研发企业,成功研发制造出适合我国钢铁厂特点的石灰-石膏烟气脱硫技术,在由中国环境报社举办的“2009环保优秀品牌企业”评选中获得殊荣。在2005年~2009年间,这项技术应用于15个项目。经过多次改进,目前,这项技术能够很好地适应烧结烟气粉尘浓度高、烟气量和烟气温度波动大等特点,解决了目前石灰—石膏脱硫技术存在的问题。
  难点:如何消除或减缓设备结垢、堵塞现象
  解决思路:外阻式喷雾管实现防堵塞;带维修导轨的烟气净化装置实现了不停机在线检修易结垢系统
  中泰环保总经理王京福介绍说,目前,湿式石灰—石膏法脱硫塔常用的脱硫喷浆设备为美国碗状喷头和日本川崎螺旋式喷嘴,脱硫区域设置2~4层喷淋层,每层喷淋层安装一定数量的喷嘴。烧结机烟气含尘浓度高,普通喷嘴容易堵塞,其安装方式固定,致使结垢喷嘴只能等到烧结机停机后才能进行处理。然而,对于烧结机机头烟气脱硫设备,如果结垢成分不及时处理,脱硫效率必然受到影响,并且可能产生一系列的连锁反应(如在一定程度上影响烧结负压)。
  针对烧结机烟气特点,中泰环保自主研发了喷雾式烟气净化器(含七项发明、实用型专利)。在解决结垢堵塞问题方面,设备采用了外阻式喷雾管和带维修导轨的烟气净化装置。外阻式喷雾管设计为多孔喷管,这种设计可根据烟气特点设置喷雾管数量、排列、转向等,安装三四套喷浆系统。以一套大型脱硫设备为例,喷淋层高12m,设置4~8套喷淋系统,喷雾管数量为30~40个。另设一套备用系统(备用系统的设置可使烧结脱硫系统同步运行率达到99%以上)。
  王京福介绍说,就实际运行情况来看,设备有很高的脱硫除尘功效,经检测脱硫效率可达95.9%(数据来源:唐山市环境监测中心站监测报告,唐环监测(气)字(2009)第059号),除尘效率可达95%(数据来源:山东省环境监测中心站监测报告,鲁环监(委)2004第080号)。
  带维修导轨的烟气净化装置在脱硫系统的运用,实现了不停机在线检修易结垢系统。有了这套设备,当一套喷浆系统工作一段时间后停止,工作人员可开启喷浆备用系统,将需要更换的喷浆系统中的喷雾管取出,清理结垢成分,从而保证了脱硫效率不受影响。清洁后喷雾管可循环使用(使用寿命不小于两年)。
  难点:如何降低整套脱硫设备的阻力
  解决思路:整套系统分段,减少设备管道的弯度、长度,控制系统内部的温度;不使用阻力大、易结垢的除雾器

  降低脱硫设备的风气阻力是一个不可忽视的问题。王京福介绍说,钢铁烧结过程中需要气体运动才能保证产量。如果脱硫设备风气阻力过大,首先会影响烧结机生产;其次,烟气的运动会因为阻力过大,最终影响除尘、脱硫的效率;第三,因为阻力大,要增加增压风机以增加烟气流动速度,会导致建设成本的增加。
  王京福告诉记者,公司采用的喷雾式烟气净化器通过两种途径降低整套脱硫设备的阻力。第一,经过相关比摩阻计算与实际实施得到的数据,把整套系统分段,减少设备管道的弯度、长度,控制系统内部的温度,将气体流速、膨胀都控制在理想范围内,将整套脱硫系统的整体阻力降低为200pa~350pa。由于阻力小,所以这套系统不使用增压风机,可保证不影响烧结机产量。第二,不使用阻力大、易结垢的除雾器。王京福介绍说,采用净化器后,塔内脱硫后的烟气和水分形成涡流状,通过惯性力进行气水分离,使烟气含水量保持在3.5%左右,脱水后的烟气经烟囱排空,分离出的水分沿塔壁流向塔底,成功攻克了湿法脱水问题。
  难点:照搬电厂脱硫工艺,造成设备连续运行时间不能保证
  解决思路:脱硫塔过硫部分采用304L不锈钢制作,其他涉及脱硫系统寿命的关键部位,采用内/外防腐抗磨技术

  目前,我国烧结机上使用的石灰—石膏法脱硫设备,因其造价低、占地面积小、使用动力小,占已上脱硫设施总数量的50%以上。但是由于照搬电厂脱硫工艺和设计缺陷,有些设施的脱硫塔堵塞和喷雾系统结垢速度超过了清理、维修能力,连续运行时间能够超过半年以上的并不多。据估算,仅此给钢铁企业造成的经济损失约在10亿元以上。
  除了解决因结垢、堵塞而引起的难题之外,关键部分的材料选用也是重点。王京福告诉记者,目前一些企业的脱硫塔过硫部分使用304L不锈钢制作,其他涉及脱硫系统寿命的关键部位,采用内/外防腐抗磨技术,也保证了设备的使用寿命。
  据王京福介绍,经过实践发现,脱硫塔过硫部分采用碳钢(以前较为流行的方法)制作(内加防腐),虽然降低了脱硫设备的成本,但是设备不抗酸性气体腐蚀,坏损率高,维修更换频繁,使用寿命短,导致设备维修率大大提高。如果脱硫塔现在过硫部分采用304L不锈钢制作,其他涉及脱硫系统寿命的关键部位,采用内/外防腐抗磨技术,同时通过技术手段有效控制循环水氯离子含量在3000mg/L以下,可减轻对不锈钢的腐蚀,保证设备的使用寿命。
  难点:运行费用如何减?
  解决思路:脱硫设备省去气—气换热器,不增设增压风机,降低设备能耗

  2008年8月,中国钢铁协会哈尔滨烧结脱硫会议的文件指出:山东某钢铁厂120m2烧结机机头烟气采用循环流化床脱硫工艺,运行费用吨烧结矿增加成本14元,吨钢增加成本30元,脱除1吨二氧化硫花费将近6000元;某钢铁厂2×83m2烧结机采用氨—硫铵法脱硫工艺,液氨价格为3500元/吨,实际运行中,吨烧结矿增加成本7.3元,吨钢增加成本16.06元。
  从以上资料可以看出,高昂的运行费用是许多烧结机脱硫设备不投入使用的原因之一。中泰环保设计的烧结机烟气脱硫系统是在正压条件下进行,因此不必考虑烟气对风机的腐蚀问题,整套脱硫设备可以省去气—气换热器,同时也减少了换热器因腐蚀、堵塞而增加的维修费用。不设除雾器,整套脱硫设备阻力小,不影响烧结机生产,不需要增设增压风机,大大节省了脱硫成本。同时,整套设备耗电量低,比如200m2的烧结机,普通配套环保设施的单位耗电量约1500千瓦时,中泰环保脱硫设备单位耗电量仅为300千瓦时。综合计算,整套脱硫系统使每吨烧结矿增加成本不超过1.5元(费用已记入折旧,且不抵减减排费用)。

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