冲天炉炉气湿法综合除尘净化

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1、冲天炉炉气湿法综合除尘净化摘要:本文介绍的冲天炉炉气除尘净化系统借鉴了高炉除尘的原理,炉气经沉降器和炉气湿法综合净化器处理后,粉尘浓度可达到100mg/Nm3以下。所采用的炉气湿法综合除尘净化器是一种将文氏管和喷淋填料塔加以巧妙组合的新型除尘器。同时还介绍了该系统的一些主要结构和设计参数、制作和使用中的一些问题,并将该系统与布袋除尘器组成的除尘系统作了比较。关键词:冲天炉;炉气;湿法除尘;净化冲天炉炉气中含粉尘约为35~15g/Nm3、SO2约为100~600mg/Nm3,对环境造成了严重的污染。随着整个社会环境保护意识的

2、增强,同时由于国家环保法规对工业炉窑炉气排放指标提出了严格的要求,治理冲天炉炉气污染已成为无法回避的紧迫问题。治理冲天炉炉气污染,不仅涉及到治理技术,而且涉及到治理成本问题。对于冲天炉炉气,当要求粉尘排放浓度小于200mg/Nm3时,一般推荐使用布袋除尘器。该除尘器属于干法过滤型除尘器,设备投资和设备占地面积均较大,由于滤袋磨损较严重,一年左右需全部更新滤袋,同时该除尘器不能去除炉气中的SO2和NOx,对炉气缺乏净化作用。在冲天炉上得到一定范围使用的干法反吹旋流除尘器,主要利用反吹鼓风稀释炉气中的粉尘浓度,可使稀释后的炉气

3、接近环保检测要求,但这种除尘器的工作原理不符合国家关于污染总量限制排放的精神。按国家有关法规和保护人类生存环境的原则,冲天炉炉气应除尘、净化后排放。炉气除尘净化装置的性能首先应该达到国家有关炉气排放的要求,同时应投资少、占地面积小、运转能耗低。现介绍近年开发的并在山西、浙江等省得到成功应用的一种炉气湿法综合除尘净化系统。1系统构成高炉炉气除尘前含尘量约为30~100g/Nm3,经文氏管湿法除尘器处理后的炉气含尘量可达到5~10mg/Nm32,冲天炉炉气含尘量30~150g/m31,两种炉气的其他性状也十分接近。因此,高炉炉

4、气的湿法除尘净化的原理可供冲天炉使用。冲天炉炉气湿法综合净化系统,部分借鉴了高炉炉气湿法除尘净化的工作原理,设计的冲天炉炉气湿法除尘净化系统如图1所示。其中,沉降器对炉气进行初步除尘,去除炉气中的大颗粒粉尘,而净化器是除尘系统中的主要除尘净化装置。为了合理利用系统中各部分的除尘特性,使整个系统达到经济运行的目的,应该对整个系统中各除尘单元的工艺任务进行分配,其分配方案见表1。2湿法综合除尘净化器的结构和工作原理湿法综合除尘净化器由文氏管、水浴除尘元件和填料层等几部分组成,如图2所示。文氏管湿法除尘器以风机为动力,以高速通过

5、喉管的烟气的射流作用使喉管上方喷射的水雾形成极小水滴,烟气与小水滴相互碰撞,粉尘被水滴表面吸附、捕集,粉尘随水流进入沉淀池。由于炉气中的有害气体大部分可溶于水,因此文氏管湿法除尘器对炉气中的有害气体有净化作用。文氏管湿法除尘净化系统使用于冲天炉,必须首先解决普通文氏管除尘器能耗大的问题,不能照搬高炉湿法除尘的原理和工艺,同时设备应该小型化、紧凑化,以减少费用和占地面积。湿法综合除尘净化器中的文氏管采用了低压文氏管,使用了雾化效果好的碗形喷嘴(水压约03MPa,雾滴直径小于05mm),同时较大幅度的提高了水气比,有效降低了能

6、耗。为了保证除尘效果,其中设置了水激除尘元件和填料过滤层,可配合文氏管达到预定的除尘目的。在湿法综合除尘净化器中,炉气经文氏管处理后,穿过水层经水激除尘元件,通过叶片旋流分离器,最后经三级填料层及其水幕到出口。由于水浴除尘效果不够稳定,因此表1中未考虑其除尘效果。叶片旋流分水器可使炉气中的水雾聚集为水滴,达到去除炉气中水分的目的。填料层可对炉气中的灰尘和有害气体进行进一步过滤和净化。污水污泥的二次污染也是湿法除尘系统的一个重要问题。熔炼每吨铸铁大约产生3~10kg烟尘,污泥定期挖出可作为建筑原料,系统耗水定期补充,维持循环

7、水pH值大于8时,可达到净化炉气中的SO2、NOx、HF等酸性物质的目的。本系统采用循环水封闭循环的方法很好地解决了污水问题。3系统主要参数的确定3.1系统风量冲天炉除尘系统处理风量Q包括炉气量QO和加料口进风量QJ两部分,即Q=QO+QJ(1)炉气量QO按下式计算:QO=01KkS(54+35V)(2)式中K——每100kg铁料的焦炭耗量K——焦炭中固定碳含量S——冲天炉熔化率V——冲天炉燃烧比加料口进风量QJ一般按加料口断面风速1~15m/s计算,即QJ=3600(1~15)F(3)式中F——加料口面积3.2文氏管文氏

8、管是该系统中的重要的除尘净化元件,其喉图3效率与阻损的关系部流速对除尘净化效果和系统阻力影响最大,喉部炉气流速一般取40~100m/Ns,为了降低动力损耗,在满足不同类别地区环保要求的前提下,尽可能降低喉部流速。文氏管除尘效率和阻损的关系可参考图3选取。假设炉气含尘量为20g/Nm3,经文氏管除尘后含尘