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          熱燜爐渣有色煙羽治理及顆粒物深度凈化技術應用
          摘 要: 在冶煉行業,爐渣是冶煉過程中的主要固體廢棄物,排放量約為鋼產量的10%?12%。據權威信息部門統計2019年全年粗鋼產量為9億多噸,則鋼渣排放量約為1億多...

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          在冶煉行業,爐渣是冶煉過程中的主要固體廢棄物,排放量約為鋼產量的10%?12%。據權威信息部門統計2019年全年粗鋼產量為9億多噸,則鋼渣排放量約為1億多噸。在爐渣處理過程中,大部分采用廢水進行水淬熱悶工藝處理,處理過程中產生大量的蒸汽。蒸汽中含有大量的鈣、顆粒物、有害氣體和可凝結物。特別是在冬春兩季,車間內煙霧彌漫,能見度非常低,嚴重影響了生產。對操作工人造成健康危害,對周圍設施造成腐蝕,對環境造成了一定的污染,是霧霾形成的主要部分。對這部分有色煙羽治理及顆粒物的深度處理,減少大氣污染物排放,提高空氣質量,加強員工的身心保護有重要意義。本文介紹了有色煙羽和顆粒物深度凈化技術工藝,并對水浴紊動混合射流技術的推廣應用進行了詳細說明。

          關鍵詞:有色煙羽、可凝結物、深度治理、水浴、紊動、混合射流、協同治理


          1、有色煙羽及顆粒物治理意義


          近年來,隨著我國逐步實施超低排放政策,污染排放日益改善。2017年,有色煙羽治理成為大氣污染防治工作中的一個新動向。2+26個城市等地陸續出臺了有色煙羽治理的相關措施,明確要求熱電、冶金、化工等行業,應采取煙溫控制及其他有效措施,消除有色煙羽現象。

          目前,在國內冶金行業,鋼渣熱處理工藝應用較為普及,可有效消解尾渣中的游離Ca+、Mg+,大大改善鋼渣處理的衛生條件,提高鋼渣資源的利用效率。因此,該工藝近幾年在大型鋼鐵聯合企業得到了廣泛的應用和發展。

          在熱過程中,爐渣溫度在8001400°C之間,需要水的急速冷卻降溫才能得到品質良好渣粒。燜1噸鋼渣大約消耗水0.40.6噸左右。由于溫度較高的原因,其水的蒸發量大,蒸發是水量的60%70%  。以年產600萬噸鋼的企業為例,年產爐渣70多萬噸,占鋼產量的1012%左右。熱燜渣消耗水量約30萬噸/年;水蒸發量約1520萬噸/年。蒸汽中含有大量的鈣、超細懸浮物、渣顆粒、有害氣體和可凝結物。特別是在冬春兩季節,車間內煙霧彌漫,能見度很低,嚴重影響了生產,且給員工身體健康造成很大危害。這部分蒸汽排入大氣之后,水分蒸發,其中的鈣、懸浮物、可凝結物會成為二次粉塵。這些二次粉塵是自由結晶而成,比表面積大、體重較輕,顆粒極為細小,會長期飄浮在空中,不易沉降,并且會形成富集,成為我們檢測到的PM2 .5顆粒物主要來源,當遇到天氣擴散條件不好時,就產生了霾,濕度大的時候就衍變成霧霾。因此,對有色煙羽治理,降低顆粒物、PM2.5和PM10,控制霧霾天氣形成,具有重要的意義。

          如下圖:

          2、當前治理技術


          1)除塵技術:目前,除塵技術共分兩大類,一是干法物理除塵,而是濕法沉降捕集。布袋除塵法、干法電除塵法、濕法電除塵技術主要是脫除相對大顆粒粉塵為主,對于超細顆粒物是很難去除的,對于產生二次粉塵的離子態物質更是沒有辦法捕捉。濕法除塵,具有除塵、過濾有害氣體的功能,但除塵效率相對較低,很難實現超低排放標準。近年來,這些技術雖有改進,但都未脫開原有技術原理,因此,技術上沒有重大突破。從國外(美、日等國)引進的噴淋、噴霧加布袋等其它技術,在原理上沒有新的突破,所用設備造價也很高。

          2)有色煙羽治理技術主要有兩種工藝,即煙氣冷凝技術、煙氣冷凝再熱技術。

          煙氣冷凝技術煙氣冷凝技術是對煙氣出口的濕飽和煙氣進行冷卻,使得煙氣沿著飽和濕度曲線降溫,在降溫過程中含濕量大幅下降,從而減少煙氣中的水分。主要代表技術有:相變凝聚器、冷凝析水器、 煙氣余熱回收與減排一體化系統等。

          煙氣冷凝再熱技術:煙氣冷凝再熱技術是先將煙氣溫度降至45°以下,實現有效的冷凝、霧滴凝冰和沉降,降低煙氣含濕量,然后再將煙氣升溫至55°以上,使煙氣升溫增加擴散速率。

          綜上所述,現有的除塵技術和有色煙羽治理技術,很難實現多效兼顧和超低排放的要求,也就是說沒有適合熱燜爐渣這種工況條件的技術和設備?,F有技術雖然有所改進,但都未脫開原有技術原理,技術方面沒有重大突破。因此,未來的除霧、除塵技術是向著節能、減排、高效、集成的路線繼續演變。開發節能、高效協同脫除多種污染物的技術具有重要意義和市場應用價值。


          3、創新技術簡介(水浴紊動混合射流煙氣凈化技術)


          水浴紊動混合射流煙氣凈化技術主要應用于大氣污染防治領域,可高效去除有色煙雨、粉塵、二次顆粒物、PM2.5、PM10和控霾作用。是一種獨特的煙氣凈化技術,適合各種含油、含水、含鹽、含塵、含有害氣體等高溫復雜工況條件。不僅有較高的除霧除塵效率,特別是對微米級顆粒物和可凝結物(二次顆粒物)具有極高的去除效率,而且還有良好的動量傳遞特性和優越的傳熱、傳質效能。具有濕式洗滌法的優點,同時克服了諸多缺點。因此,可應用于高溫氣體的冷卻、吸收和提高反應速率等,具有節能、高效、清潔、實用等特點,是目前除霧除塵技術及設備的更新換代產品。


          4、技術工藝


          技術采用水浴、多級、分段式煙氣凈化工藝,應用了創新發明專利技術。依據流體學相關原理,采用特殊流場設計,開發出水浴混合紊動射流凈化技術。通過氣、液兩相壓力調節,形成紊動混合射流。把水霧粒徑與粉塵粒徑大小、氣量和液量比例控制在一定倍數范圍之內,霧滴與粉塵處于非彈性碰撞狀態,使水霧、粉塵進行有效的吸附聚結。這種混合紊動射流在壓力作用下,通過“蜂巢式”均衡排氣裝置,進行混合紊動射流水浴過程。在水浴過程中,混合紊動射流速度較高,與周圍靜止介質發生動量和質量交換,促使介質表面積迅速擴大和極速更新,并釋放動量傳遞特性和優越的傳熱、傳質效能,并可高效的去除漂浮的粉塵顆粒、吸附有害氣體,實現一級高效凈化。

          在氣液兩相交界處,通過相互作用,再加兩相的壓力調節和噴淋落水的擊打作用,形成水幕、水膜、水簾和泡沫層。水霧和微小顆粒物在穿過折流板、水膜、泡沫層、水簾和噴淋層的時候,由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面接觸,會產生顆粒物多次碰及撞捕集機率,使氣體中的粉塵和有害物質再次被吸附凈化,完成煙氣二次多層凈化手段。

          為避免細小霧滴及裹挾的微小顆粒逃逸,采用強化旋流方式對煙氣進行橫向高速切割碰撞鋪集,促使細小水包塵凝并融合,為氣夜再次分離創造條件。形成旋流的同時,長大的霧滴裹挾煙氣中的塵粒受離心力作用,被拋附在器壁上,順器壁直流而下,匯流漿液池中進行沉淀,上清水循環使用,固廢進行無害化處理,完成多級深度凈化工序。此外,旋線布置與水平切向呈一定角度,高速旋轉過程中,能夠產生順流壓差,有利于煙氣外排,從而實現“低阻”的目的。憑借開發的高分子復合除塵、捕霧材料,實現細小及微米級的顆粒物高效捕集和氣液分離。


          5、技術路線




          6、工藝示意




          7、技術創新點


          利用氣、液兩相壓力調節,把水霧粒徑與粉塵粒徑大小、氣量和液量的比例控制在一定的倍數范圍之內,處于非彈性碰撞狀態,可以高效的去除漂浮的粉塵顆粒,水霧顆粒與粉塵顆粒進行有效的吸附而聚結成團,極大的提高工作效率。

                   如下圖:

               

          8、主要技術參數


           

          單位

          數值

          粉塵排放

          mg/ Nm3

          10mg/ Nm3

          除塵效率

          %

          99.9

          除霧效率

          %

          90

          壓縮空氣耗量

          Nm3/h

          0

          壓力損失

           Pa3

          <1000Pa(本體)

          出口煙溫

          <45℃

          過濾風速

          m/min

          2~5

          回收冷卻水

          T/h

          80

          注:渣日處理量15000噸為例



          9、工程案例


          10、技術特點

          1)塵(含PM2.5)、霧、有害氣體深度凈化及傳質、傳熱多重效能。

          2)較寬范圍的氣量適應能力,可以適應 50%~100%的氣量變化而不降低洗滌效率。

          3)不結垢、不堵塞,適合各種煙氣。

          4)設備阻力低、占地面積少,施工時間短,與同類產品對比,能耗降低10-30%。


          結束語

          水浴紊動混合射流技術是國際煙氣凈化領域的一項先進技術,具有高效、節能、創新、集成等特點?,F已被廣泛應用于冶金、 化工、建材、廢氣燃燒、石油化工與精煉等多個行業??萍己扛?,創新性能強,節能、減排效果顯著,具有較高的市場推廣和應用價值。








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