合肥儀表總廠沖天爐除塵實例
合肥儀表總廠主要生產(chǎn)流量計類儀表, 由于儀表外殼需要鑄造, 廠內(nèi)設(shè)有鑄造車間并配有L Y205型沖天爐1 座, 設(shè)計產(chǎn)量為2. 5 t?h , 現(xiàn)實際生產(chǎn)能力為2. 0 t?h, 每星期開爐兩次, 每次4～ 6 h, 每次共消耗生鐵8 t, 焦炭1. 6 t。每年生產(chǎn)鑄鐵件約450 t, 生產(chǎn)熔煉過程中產(chǎn)生大量煙塵, 除煙囪頂部帶有老式“將軍帽”以外, 沒有其它除塵設(shè)備, 粉塵排放嚴重超標, 污染周圍空氣環(huán)境。環(huán)保部門要求限期治理, 并達到粉塵排放濃度≤200m g?m 3, 林格曼黑度≤1 級, 對SO 2 也要求做到達標排放。
1 工藝概況及煙氣性質(zhì)
沖天爐是一種熔化鐵水的熔煉設(shè)備, 它以生鐵、焦炭為原燃料, 以石灰石、白云石為熔劑。爐料經(jīng)過底焦燃燒、熱量傳遞和冶金反應(yīng)3 個重要過程, 生鐵被熔化成鐵水, 經(jīng)出鐵口排出; 石灰石分解成CaO 和CO 2, CaO 與焦炭中的灰分和被侵蝕的爐襯結(jié)合成熔渣, 經(jīng)出渣口排出。
沖天爐在熔煉過程中, 由于焦炭的燃燒, 金屬爐料的預(yù)熱、熔化及過熱, 爐氣的運動, 爐料的加入及下降, 耐火材料的磨損等一系列的化學(xué)作用、熱作用以及機械作用, 產(chǎn)生大量煙氣和粉塵。煙氣中氣體主要成分是SO 2、CO 2、CO、NOX、HF、水蒸氣及微量的 O 2 等。煙氣中粉塵的主要組成是冶金煙塵、碳素?zé)焿m和灰塵。冶金煙塵主要成分是FeO、PbO、ZnO 等, 呈鏈球狀態(tài)存在于煙氣中; 碳素?zé)焿m是爐料中有機物不完全燃燒的產(chǎn)物和焦炭揮發(fā)物、碳氫化合物的分解產(chǎn)物所組成, 呈球狀、鏈球狀和不規(guī)狀顆粒。灰塵主要成分是SiO 2、CaO 等。煙氣溫度約在200～ 900℃, 排放的煙氣含塵濃度0. 4～ 4 g?m 3, 總之, 這種煙氣具有成分復(fù)雜、工況變化大、高溫、可燃爆等特性。
2 凈化方案的選擇及工作原理
2.1 凈化方案的選擇
沖天爐煙氣凈化方案有好幾種: 高溫袋式除塵器、電除塵器、旋風(fēng)除塵器、組合水除塵、煙囪噴淋。根據(jù)《鑄造防塵技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定, 排放濃度的執(zhí)行標準在400～ 600m g?m 3 的地區(qū)可在煙囪出口安裝噴淋裝置; 排放濃度的執(zhí)行標準在200～ 400m g?m 3 的地區(qū), 在爐料經(jīng)過預(yù)處理(廢鑄件清砂、焦炭過篩等) 可采用高效旋風(fēng)除塵器; 排放濃度的執(zhí)行標準在 ≤200m g?m 3 的地區(qū), 宜采用袋式除塵器、電除塵器, 按照這個規(guī)定, 本治理工程應(yīng)采用袋式除塵器或電除塵器, 但是這2 種除塵器造價高, 廠家承受不了, 且不便于脫硫。根據(jù)上述煙氣特性, 經(jīng)過反復(fù)考慮, 決定選擇高效旋風(fēng)除塵器+ 濕法凈化的兩級凈化方案。
2.2 工作原理
含塵廢氣經(jīng)切換閥和除塵管道, 先進入防爆型高效旋風(fēng)除塵器, 在離心力場的作用下, 10Lm 以上的粗粒粉塵經(jīng)徑向沉降而被除去, 然后再進入多機理濕式凈化器, 如圖1 所示。該凈化器集文丘里、水浴、泡沫、霧化4 種作用機理于一體, 煙氣進入設(shè)備后, 先進入W 室, 經(jīng)過文丘里作用, 進行第1 次凈化; 再進入水浴室A , 經(jīng)受水的洗浴, 進行第2 次凈化; 剩下部分再進入泡沫室B, 經(jīng)受泡沫的粘附, 進行第3 次凈化; 最后進入霧化室C, 經(jīng)受水霧的粘凝, 進行第4 次凈化, 經(jīng)過4 次凈化后細顆粒粉塵和 SO 2 等可溶性有害氣體被捕集, 干凈氣體經(jīng)排氣口排出。工作介質(zhì)經(jīng)水處理后循環(huán)再用。
圖1 HCT 煙氣凈化器工作原理
3 煙氣凈化系統(tǒng)工藝設(shè)備流程及其特點
煙氣凈化系統(tǒng)工藝設(shè)備流程如圖2 所示。
本凈化系統(tǒng)采用了干濕結(jié)合、兩級凈化、風(fēng)機居中、塵硫兼除的設(shè)計思路。該系統(tǒng)一級凈化采用XF 型高效防爆旋風(fēng)除塵器, 除塵器本體采取了耐磨措施？紤]到?jīng)_天爐煙氣中CO 含量較高, 具有可燃爆的特性, 旋風(fēng)除塵器和切換閥進行了防爆設(shè)計。
二級凈化采用多機理濕式HCT 煙氣凈化器, 創(chuàng)造了煙氣與脫硫除塵液的最佳傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的條件。經(jīng)過4 次凈化后細顆粒粉塵被捕集。對煙氣脫硫(FGD ) 采用半干法和濕法相結(jié)合的兩級脫硫技術(shù), 即采用堿性吸著劑噴射法和堿液吸收反應(yīng)法使SO 2 等可溶性有害氣體被捕集, 脫硫與除塵同步進行。
本系統(tǒng)將風(fēng)機設(shè)置于一、二級除塵之間, 這樣既可以合理利用風(fēng)機進、出口的壓頭, 降低電耗, 又能有效地保護風(fēng)機葉輪。
考慮到煙氣溫度較高, 系統(tǒng)配備了間接水冷卻器和熱應(yīng)變補償器。
圖2 中所列的所有設(shè)備除原有的羅茨風(fēng)機及沉淀池、清水池、冷卻器以外, 均由合肥水泥研究設(shè)計院環(huán)保所成套提供, 設(shè)備總造價為14. 81 萬元(不含管道非標)。關(guān)鍵設(shè)備也由本所研制, 在研制中盡量注入高新技術(shù)并針對沖天爐煙氣的具體特性, 所以設(shè)備運行穩(wěn)定, 工況適應(yīng)性強。
4 治理效果
工程于1998 年年底全部結(jié)束, 1999 年1 月5 日開始試運行, 1999 年6 月8 日開始監(jiān)測, 通過合肥市環(huán)境監(jiān)測站3 次不連續(xù)監(jiān)測, 粉塵排放、林格曼黑度、SO 2 等3 項指標全部優(yōu)于《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準》(GB9078 1996) 中的1997 年1 月1 日前一類地區(qū)標準(詳見表1) , 大大超過預(yù)期目標, 收到了明顯的效果。
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