烧结脱硫烟气“白烟”治理方案

3#烧结脱硫烟气“白烟”治理方案技术中心持续跟踪“白烟”治理技术的进展，近期通过与清华大学、北京亿玮坤、山东国舜、浙江中兴等科研院校和专业公司进行交流及实地考察，同时总结借鉴我厂2#烧结脱硫烟气“热烟气混合稀释法”消除“白烟”的探索性试验方案，现将3#烧结烟气“白烟”治理方案汇报如下：1、“热烟气混合稀释法”消除“白烟”的理论研究：由于没有对2#机烧结脱硫烟气混合前后的温度、湿度、流量以及环冷烟气、余热发电烟气等数据进行专业检测，技术中心根据相关理论知识和2#机白雾治理的实践，总结出以下消除“白烟”的理论：⑴空气饱和水含量随着温度和压力而变化，当烟气中的含水量超过大气中的含水量时，就出现“白雾”现象，当烟气中的含水量低于大气中的含水量时，就看不到“白雾”。⑵在不同温度下（1标准大气压下），烟气中的含水量不超过以下数值，则看不到“白烟”，详见表1和图1所示：表1不同温度下（1标准大气压下），烟气中最大含水量对照表温度-12℃0℃22℃30℃45℃55℃65℃70℃80℃空气饱和水含量%0.1350.381.692.766.611.6320.7628.1855.98大气湿度%909090909090909090烟气中最大含水量%0.120.341.522.485.9410.4718.6825.3650.38注：达钢所处区域，大气湿度设定为90%。图1不同温度下，烟气中最大含水量曲线图AB2图1说明：①图中AB折线为烟气中最大含水量曲线，AB线以下区域看不到“白烟”。②“白烟”是否可见，还与当地大气压力、大气相对湿度、烟气扩散速度、扩散高度、烟气温降差异等诸多因素有关。③烟气从烟囱排出与大气接触后，还应考虑有大约5～15℃不等的温降。2、3#烧结脱硫烟气基础资料：流量：120万m3/h；温度：55℃左右；颗粒物：50mg/m3；SO2：150mg/m3；NOX：80mg/m3；含水量16～20%。含微量重金属。3、治理方案：3.1方案一：参照2#机治理方案，将“白烟”引至环冷机烟罩与环冷全部烟气混合（取消余热发电）3.1.1方案简述：根据2#机“白烟”治理装置的运行情况，3#机“白烟”治理装置中取消脱水塔以及丝网、喷淋和挡板脱水，保留弯管脱水。环冷热烟气全部用于混合“白烟”，取消余热发电。采用三通将“白烟”引出，管道沿机头电除尘至通汇大道至环冷机旁，沿途设置3～4个排水点，增压风机设在环冷机旁，分4个支管引入环冷机烟罩，在烟罩内混合，经环冷原烟囱排出，因烟气流量增加，环冷烟罩上还需增加2个钢烟囱。工艺流程如图2：图2：方案一工艺流程图3.1.2配套改造：①在3#脱硫烟囱顶部安装Φ6000mm电动蝶阀1个（安装绝对标高水封三通多级弯管脱水引风机环冷机烟囱390m）；②在3#脱硫烟囱绝对标高38m处（3#脱硫吸收塔锥体段与烟囱连接段标高32.15m）开孔，安装Φ6000mm旁通管，安装Φ6000mm电动蝶阀1个。③管路走向：从3#脱硫塔接口后，高架管线至筛分楼东侧，经通汇大道至环冷机旁。④在环冷机旁布置增压风机1台，预估流量1920000m3/h，全压5500～6000pa，温度130℃，风机进口5500*5500mm，出口5000*5000mm。⑤风机出口管道分为4根Φ3000管道分别进入环冷机烟罩，混合后的烟气从环冷烟囱排出。⑥环冷机烟罩上增加2个烟囱，并制作钢构支架。⑦1#、2#烟囱加盲板，切断进入余热发电的烟气。3.1.3投资概算：改造资金共计2019.7万元，详见表2：表23#烧结脱硫烟气“白烟”治理投资概算（方案一）序号备件名称/工作内容规格及型号单位数量资金概算(万元)备注1电动蝶阀DN6000，配电动执行机构台260制作2增压风机预估流量1920000m3/h，全压5500～6000pa，温度130℃，风机进口Φ5500，出口Φ5000。台13003管道5500*5500，重约900tm约500378单价按4200元/t测算4管道5000*5000，重约165tm10069.35管道Φ3000，重约70tm9029.46脱水塔Φ10000×20m，33t，内含挡板、丝网、喷淋m2013.86（取消）7管道支架t约150638增加2个钢烟囱409系统防腐400380元/m210安装费用含制作、吊装、防腐（含500t吊车）4502500元/t11电气配套费用7012土建费用12013方案设计费达钢技术中心牵头设计014不可预见费40合计2019.743.1.4效益分析：该方案没有新增经济效益，因余热发电减少发电量造成损失1950万元/年。运行费用1099.17万元/年。相当于全年损失3049.17万元/年，但有社会效益。详见表3：表33#烧结脱硫烟气“白烟”治理效益测算（方案一）序号名称数量单价金额（万元/年）1新增经济效益（取消余热发电造成的损失）-19502运行费用电耗1360万kwh/年0.65元/kwh884维护费用按设备投资4%53.59资金利息按总投资8%161.58小计1099.173创造的效益（造成的损失和每年需要支付的费用）合计-1950-1099.17=-3049.17万元/年，消除视觉污染“白烟”，有社会效益。3.1.5效果评估：方案一完全借鉴2#机“白烟”治理的方案，3#机脱硫白烟与环冷热烟气进行完全混合。假设环冷风量90万m3/h，平均温度200℃，水份3%，混合后烟气水份含量约12.7%，温度约110℃，考虑到烟囱出口温降，烟气温度大约为90～105℃，见图3中a线所示区域。根据图3所示，a线在AB曲线以下，因此方案一看不到白烟。3.1.6优缺点：优点：因为有2#机“白烟”治理的成熟案例，该方案在视觉上消除ABa图3方案一效果评估：混合后烟气含水量所在区域示意图5“白烟”的效果较好。缺点：①投资大、运行费用高（对余热发电影响大，减少了余热发电的效益）。②对环冷烟罩有一定的腐蚀，影响烟罩使用寿命。③冷凝水对烧结矿质量有一定影响。④单纯性地消除了白烟，烟气中附带的颗粒物等有害杂质仍然存在。3.2方案二：将“白烟”和环冷低温段废气以及余热发电返回废气引至混合塔充分混合后外排3.2.1方案简述：采用三通将“白烟”引出，在筛分楼外侧傍公路建Φ10m脱水塔（内含档板、重力脱水），管道沿机头电除尘至通汇大道至环冷机旁，沿途设置3～4个排水点，在块矿堆场设增压风机和混合塔，分别将“白雾”和环冷低温段废气以及余热发电返回废气引入混合塔内进行充分混合后，从混合塔塔顶烟囱排放。工艺流程如图4：图4：方案二工艺流程图3.2.2配套改造：①在3#脱硫烟囱顶部安装Φ6000mm电动蝶阀1个（安装绝对标高90m）；②在3#脱硫烟囱绝对标高38m处（3#脱硫吸收塔锥体段与烟囱连接段标高32.15m）开孔，安装Φ6000mm旁通管，安装Φ6000mm电动蝶阀1个。③管路走向：从3#脱硫塔接口后，高架管线至筛分楼东侧，经通汇大道至块矿堆场。④在块矿堆场布置增压风机2台，预估流量1920000m3/h，全压5500～水封三通多级弯管脱水引风机1混合塔及烟囱引风机2余热发电烟气66000pa，温度130℃，风机进口5500*5500mm，出口5000*5000mm。第1台用于3#脱硫烟气增压，第2台用于环冷机烟气增压。⑤块矿堆场处修建混合塔1个，下半部塔体通径Φ12m，高度30m，上半部烟囱通径Φ6m，高度45m。3.2.3投资概算：改造资金共计2359.9万元，详见表4：表43#烧结脱硫烟气“白烟”治理投资概算（方案二）序号备件名称/工作内容规格及型号单位数量资金概算(万元)备注1电动蝶阀DN6000，配电动执行机构台2602增压风机预估流量1920000m3/h，全压5500～6000pa，温度130℃，风机进口Φ5500，出口Φ5000。台26003管道5500*5500，重约900tm约500378单价按4200元/t测算4管道5000*5000，重约165tm10069.35管道Φ3000，重约70tm9029.46脱水塔Φ10000×20m，33t，内含挡板、丝网、喷淋m2013.86（取消）7混合塔及烟囱Φ10000，60t25.28管道支架t约150639系统防腐400380元/m210安装费用含制作、吊装、防腐（含500t吊车）46511电气配套费用7012土建费用15013设计测试费1014不可预见费40合计2359.93.2.4效益分析：该方案没有新增经济效益，（对余热发电的影响较小，暂不计余热发电减少的发电量），每年运行费用达到2019.27万元。详见表5：表53#烧结脱硫烟气“白烟”治理效益测算（方案二）序号名称数量单价金额（万元/年）1新增经济效益02运行费用电耗2720万kwh/年0.65元/kwh1768维护费用按设备投资4%62.48资金利息按总投资8%188.797小计2019.273创造的效益合计0-2019.27=-2019.27万元/年。白烟变淡，不能消除白烟，没有社会效益。3.2.5效果评估：假设环冷低温段废气流量40万m3/h，温度100～150℃，水份3%，3#机脱硫白烟与环冷低温段废气混合后，烟气水份含量约13～15%，温度约62℃，考虑到烟囱出口温降，烟气温度大约为42～57℃，见图5中b线所示区域。根据图5所示，b线在AB曲线以上，因此方案二不能消除白烟。3.2.6优缺点：优点：①对环冷机、烧结矿质量没有影响。②对余热发电的影响较小。③烟气混合更加均匀。缺点：①投资大、运行费用高。②治理“白烟”的效果不理想。3.3方案三：湿式电除雾器+引环冷低温段废气混合3.3.1方案简述：在脱硫塔顶部安装湿式电除雾器，烟气由下往上，含雾滴烟气进入电除雾器去除细微雾滴（除雾能力可达60～70%），除雾后净化烟气从顶部排出或返回混凝土主烟囱排放，收集的液体及电除雾器冲洗水流入吸收塔内。为提高治理“白烟”的效果，特别是消除冬天烟囱的可见“白烟”，将环冷机低温段废气用引风机引至脱硫塔顶部或混凝土主烟囱混合abb图5方案二效果评估：混合后烟气含水量所在区域示意图8排放。工艺流程图见图6：图6：方案三工艺流程图3.3.2湿式电除雾器除雾机理：湿式电除雾器是高效气液分离湿法设备，捕集烟气中微米和亚微米级微粒，确保烟气中水雾、粉尘达标排放。工作原理：通过静电控制装置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至除雾装置中，在电晕线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子和离子在电场力的作用下作定向运动，构成捕集烟雾的媒介。同时使酸雾微粒荷电，这些荷电的酸雾粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达到捕集酸雾的阳极管上。之后，荷电粒子在极板上释放电子，失去电荷后的酸雾颗粒在重力作用下顺沉淀极内壁流向电除雾器底部，这样就达到了净化雾滴的目的。3.3.3湿式电除雾器治理目标：在进口烟气粉尘颗粒浓度不高于300mg/Nm3情况下，电除雾器出口细微粉尘颗粒不高于30mg/Nm3；脱除效率不低于90%。在进口烟气雾滴浓度不高于750mg/m3情况下，电除雾器出口烟气中雾滴不高于70mg/m3。烟囱出口视觉无明显白雾（冬季因温差原因或气压静电除尘器湿式脱硫塔湿式电除雾器环冷机低温段烟气温度60～70℃含水6～6.7%左右烧结机烟气温度120～150℃流量200万m3/h温度45～55℃含水20%左右流量120万m3/h温度45～55℃含水8%左右引风机1温度100～150℃含水3%左右流量40～80万m3/h烟囱引风机29较低的情况下，可能会有部分白烟）。脱除效率不低于90%。3.3.4改造内容及改造步骤：①第一步：在脱硫塔顶增设电除雾器。脱硫塔烟囱移至电除雾器顶部，或者取消烟囱，烟气引回原水泥烟囱排放。烟气含水量降低至大约8%，视“白烟”治理效果确定是否实施第二步。②第二步（备选）：增设一台引风机，将环冷机低温段部份废气引至电除雾器烟囱处混合排放。废气流量40万m3/h，温度100～150℃，含水量3%。混合后烟气含水量降低至大约6.75%，视“白