合肥仪表总厂冲天炉除尘实例
合肥仪表总厂主要生产流量计类仪表, 由于仪表外壳需要铸造, 厂内设有铸造车间并配有L Y205型冲天炉1 座, 设计产量为2. 5 t?h , 现实际生产能力为2. 0 t?h, 每星期开炉两次, 每次4～ 6 h, 每次共消耗生铁8 t, 焦炭1. 6 t。每年生产铸铁件约450 t, 生产熔炼过程中产生大量烟尘, 除烟囱顶部带有老式“将军帽”以外, 没有其它除尘设备, 粉尘排放严重超标, 污染周围空气环境。环保部门要求限期治理, 并达到粉尘排放浓度≤200m g?m 3, 林格曼黑度≤1 级, 对SO 2 也要求做到达标排放。
1 工艺概况及烟气性质
冲天炉是一种熔化铁水的熔炼设备, 它以生铁、焦炭为原燃料, 以石灰石、白云石为熔剂。炉料经过底焦燃烧、热量传递和冶金反应3 个重要过程, 生铁被熔化成铁水, 经出铁口排出; 石灰石分解成CaO 和CO 2, CaO 与焦炭中的灰分和被侵蚀的炉衬结合成熔渣, 经出渣口排出。
冲天炉在熔炼过程中, 由于焦炭的燃烧, 金属炉料的预热、熔化及过热, 炉气的运动, 炉料的加入及下降, 耐火材料的磨损等一系列的化学作用、热作用以及机械作用, 产生大量烟气和粉尘。烟气中气体主要成分是SO 2、CO 2、CO、NOX、HF、水蒸气及微量的 O 2 等。烟气中粉尘的主要组成是冶金烟尘、碳素烟尘和灰尘。冶金烟尘主要成分是FeO、PbO、ZnO 等, 呈链球状态存在于烟气中; 碳素烟尘是炉料中有机物不完全燃烧的产物和焦炭挥发物、碳氢化合物的分解产物所组成, 呈球状、链球状和不规状颗粒。灰尘主要成分是SiO 2、CaO 等。烟气温度约在200～ 900℃, 排放的烟气含尘浓度0. 4～ 4 g?m 3, 总之, 这种烟气具有成分复杂、工况变化大、高温、可燃爆等特性。
2 净化方案的选择及工作原理
2.1 净化方案的选择
冲天炉烟气净化方案有好几种: 高温袋式除尘器、电除尘器、旋风除尘器、组合水除尘、烟囱喷淋。根据《铸造防尘技术规程》的规定, 排放浓度的执行标准在400～ 600m g?m 3 的地区可在烟囱出口安装喷淋装置; 排放浓度的执行标准在200～ 400m g?m 3 的地区, 在炉料经过预处理(废铸件清砂、焦炭过筛等) 可采用高效旋风除尘器; 排放浓度的执行标准在 ≤200m g?m 3 的地区, 宜采用袋式除尘器、电除尘器, 按照这个规定, 本治理工程应采用袋式除尘器或电除尘器, 但是这2 种除尘器造价高, 厂家承受不了, 且不便于脱硫。根据上述烟气特性, 经过反复考虑, 决定选择高效旋风除尘器+ 湿法净化的两级净化方案。
2.2 工作原理
含尘废气经切换阀和除尘管道, 先进入防爆型高效旋风除尘器, 在离心力场的作用下, 10Lm 以上的粗粒粉尘经径向沉降而被除去, 然后再进入多机理湿式净化器, 如图1 所示。该净化器集文丘里、水浴、泡沫、雾化4 种作用机理于一体, 烟气进入设备后, 先进入W 室, 经过文丘里作用, 进行第1 次净化; 再进入水浴室A , 经受水的洗浴, 进行第2 次净化; 剩下部分再进入泡沫室B, 经受泡沫的粘附, 进行第3 次净化; 最后进入雾化室C, 经受水雾的粘凝, 进行第4 次净化, 经过4 次净化后细颗粒粉尘和 SO 2 等可溶性有害气体被捕集, 干净气体经排气口排出。工作介质经水处理后循环再用。
图1 HCT 烟气净化器工作原理
3 烟气净化系统工艺设备流程及其特点
烟气净化系统工艺设备流程如图2 所示。
本净化系统采用了干湿结合、两级净化、风机居中、尘硫兼除的设计思路。该系统一级净化采用XF 型高效防爆旋风除尘器, 除尘器本体采取了耐磨措施。考虑到冲天炉烟气中CO 含量较高, 具有可燃爆的特性, 旋风除尘器和切换阀进行了防爆设计。
二级净化采用多机理湿式HCT 烟气净化器, 创造了烟气与脱硫除尘液的最佳传质和化学反应的条件。经过4 次净化后细颗粒粉尘被捕集。对烟气脱硫(FGD ) 采用半干法和湿法相结合的两级脱硫技术, 即采用碱性吸着剂喷射法和碱液吸收反应法使SO 2 等可溶性有害气体被捕集, 脱硫与除尘同步进行。
本系统将风机设置于一、二级除尘之间, 这样既可以合理利用风机进、出口的压头, 降低电耗, 又能有效地保护风机叶轮。
考虑到烟气温度较高, 系统配备了间接水冷却器和热应变补偿器。
图2 中所列的所有设备除原有的罗茨风机及沉淀池、清水池、冷却器以外, 均由合肥水泥研究设计院环保所成套提供, 设备总造价为14. 81 万元(不含管道非标)。关键设备也由本所研制, 在研制中尽量注入高新技术并针对冲天炉烟气的具体特性, 所以设备运行稳定, 工况适应性强。
4 治理效果
工程于1998 年年底全部结束, 1999 年1 月5 日开始试运行, 1999 年6 月8 日开始监测, 通过合肥市环境监测站3 次不连续监测, 粉尘排放、林格曼黑度、SO 2 等3 项指标全部优于《工业窑炉大气污染物排放标准》(GB9078 1996) 中的1997 年1 月1 日前一类地区标准(详见表1) , 大大超过预期目标, 收到了明显的效果。
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