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大幅削减炼铁排放的煤气净化技术及其设备

时间:2018-09-05 18:16:55  作者:admin  来源:炉顶喷嘴  浏览:160  评论:0
内容摘要:  MERIM是一种新型高炉煤气高炉煤气净化系统,利用旋风除尘器分离粗颗粒粉尘,利用织物过滤器去除细颗粒粉尘。这种方案能够将能源成本和填埋成本降低到过去难以达到的水平,同时,气体排放量能够满足当前和今后的环保规定。另外,高炉的CO2排放也能够大幅度减少。  高炉炉顶煤气的常用净化...

  MERIM是一种新型高炉煤气高炉煤气净化系统,利用旋风除尘器分离粗颗粒粉尘,利用织物过滤器去除细颗粒粉尘。这种方案能够将能源成本和填埋成本降低到过去难以达到的水平,同时,气体排放量能够满足当前和今后的环保规定。另外,高炉的CO2排放也能够大幅度减少。

  高炉炉顶煤气的常用净化方案是两级除尘工艺,由集尘器(第一级)和文氏洗涤器(第二级)组成。第一级净化收集的粉尘通常被返回到炼铁工艺中,而文氏洗涤器产生的污泥则通常被弃置,从而产生了弃置成本。

  这种先进的炉顶煤气干法净化系统采用了一种专门设计的旋风除尘器以分离粗颗粒粉尘,然后用一台织物过滤器去除细颗粒粉尘。与湿法系统相比,该技术有多方面的优点,不仅避免了污水和污泥处理,而且大幅度减小了压损和温度损失,使炉顶煤气压力回收透平机(TRT)的能源产出能够增加25%-30%。新式旋风除尘器设计保证了可循环的粉尘和少量富含锌和碱金属的粉尘能够达到最佳分离效果。可行性研究表明,一套新建系统的投资要比包括污水处理在内的湿法系统降低大约30%,运行成本也将明显降低。安装全套系统占地只有同等规模湿法系统的40%左右。

  旋风除尘器分离粗颗粒粉尘的效率很高,约为85%,大幅度提高了铁的回收率。不过,并非所有的炉顶煤气粉尘都适合于返回炼铁工艺。如果炉料中的重金属(尤其是锌)含量较高,可能会影响到高炉的运行。旋风除尘器的粉尘分离效率可以根据工厂的具体条件进行设计。

  这种新式三进口旋风除尘器设计优于原来的单进口设计。三进口设计的主要优点是,多个进口的布置使得下降管通过旋风除尘器筒体时支承在中央,而不像以前的单进口设计那样,是由进口支管支承下降管的重量。这不仅显著改进了系统载荷,还带来了第二个优点:旋风除尘器进口支管的维修大为简化,因为它们不再承受任何额外的重量。不同的支管和旋风除尘器隔离阀可以方便地拆卸、修理或更换,而单进口设计的进口管维修则要繁琐得多,隔离阀的安装和修理非常不便

  采用计算流体动力学(CFD)模型对这种新设计进行了分析,并将其同传统的单进口设计进行了比较。由此可以得出结论:同单进口设计相比,三进口设计在性能上不会有任何明显可见的降低,入口支管也不会出现任何磨损加剧的情况。

  三进口旋风除尘器设计的入口保持了原有的分离作用,即:较大的粉尘颗粒在管道下部进入旋风除尘器,而较小的颗粒则在较高的位置进入。然后,这些小颗粒可以通过筒体顶部的支路绕过旋风除尘器,从而减少了小颗粒粉尘的收集量。这样,收集的粉尘返回高炉时携带的锌量得到减少。

  细颗粒粉尘的去除由布袋过滤器系统承担。含有细颗粒粉尘的煤气被导入一组耐压过滤器筒体,并被高效过滤介质捕集,不仅减小了压降,而且保证了净化气体中的含尘量小于5mg/Nm3。从过滤器底部将去除的粉尘收集起来,通过气动输送机运到储灰斗系统。

  净化后的炉顶煤气从过滤器筒体排入主管路,并被直接引至炉顶煤气回收透平机(TRT),由它将煤气的压力转化成电能。

  炉顶煤气温度的波动是要面临的一个问题,因为过滤布袋只能在80-250℃的温度范围内正常使用。因此,最新设计的一种炉顶煤气调节方案是采用了一种烧嘴系统和一种先进的炉料打水系统,能够“削平”高低温峰值,可有效抑制温度的波动。

  先进的打水系统采用了高性能喷嘴,能够喷出极其细小的水雾。雾化水滴的迅速蒸发使炉顶煤气温度很快得到控制,从而保护了整个煤气净化设备不被高温损坏。

  炉料烧嘴安装在高炉顶部,在低温时利用天然气和周围空气的燃烧来加热炉顶煤气。高速燃烧器保证了热炉气分布的优化和炉顶煤气加热的优化。煤气管道和煤气净化设备中的冷凝得到避免,因而大幅度降低了发生堵塞和腐蚀的风险。由于高能效的MERIM工艺拥有增大TRT能量输出和避免污水处理的优点。因而,可以满足钢铁工业绿色制造的要求最少粉尘排放和最低能源消耗。(中国冶金报)

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