泊头市钰泰环保机械有限公司-布袋除尘器\脉冲除尘器及除尘器配件诚信制造商

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技术文档

浅谈高炉出铁场烟气治理的发展与创新

1 引言
  改革开放以来,我国的市场经济发展迅猛,环保产业和技术作为市场行为的一部分,也得到了长足的进步,但许多方面却未尽如人意。严格地说,我国的环保产业的起步并不算太晚。70年代初国内的环保先驱们已触摸到国际环保技术的脉搏,开始了低姿态
的污染治理探索,几乎与发达国家同步。然而,我们的许多重要环保产品和技术,仍然需要进口,除了经济环境和政策环境的因素外,更重要的应该承认存在技术层面的差距,我们在发展和创新方面有了较大的滞后,甚至有些跟着国外的模式发展,忽视了对中国的国情的研究。具体就当前我国高炉出铁场污染治理的整体状况而言,依然问题重重,不容乐观。
  据不完全统计,全国高炉出铁场烟尘近80%左右未得到有效控制,污染严重;已治理的近70%的除尘系统运行状况不良;近70%~80%的在运行中的除尘系统效果不佳;如何解决这个问题,突出地摆在了我们面前。
2 国内外高炉出铁场烟气治理工艺现状
  我们考察了国外同行在电炉、转炉包括高炉出铁场在内的烟气治理,如奥钢联的林兹、多纳维兹、新日铁的八蟠制铁,大分、光等厂,发现了一个有趣的现象,这些工厂的环境都十分优美,厂房顶没有烟尘的痕迹,厂外几乎觉察不到正在生产,但厂房内岗位粉尘浓度并未如人们想像好,甚至象伊藤制铁的车间里的空气几乎和国内一样烟尘弥漫。
  显然,发达国家的烟尘治理,控制的是排放总量,例如,日本、奥地利法定排放标准为<10mg/m3,有些更低,而这些国家的自动化水平较高,车间向无人化操作发展,因而对岗位粉尘的要求偏低。与此同时,发达国家对尘源均采用了局部捕集控制加车间密闭屋顶通风排尘的工艺技术思路,其结果是环境得以保护,而在我们看来,代价是高的投资和高的运行功流比,一般每获得1万m3的除尘风量,要消耗40~50kW的电能。
  我国的情况有所不同。就高炉而言,日本仅40座左右,而我国却多达300座,生产水平落后。在烟气治理上,大高炉基本沿袭
了国外的技术模式,而小高炉则大部分处于放任自流的原始状态,少部分设有除尘装置。自动化水平低,岗位操作人员多,这就决定了我国的袋式除尘器技术应有自身的特点。
  概言之,我国的高炉出铁场烟尘治理仍处于较低的层面,各种治理技术鱼龙混杂,彰显了其不成熟的一面,除尘技术也由于一些人为的误区而发展缓慢。
3 除尘技术误区分析
3.1 工艺思路上的误区
  目前我国尚不能达到发达国家的高度自动化的水平,不宜采用高投资和高能耗的方式。因此,如何减少能耗,降低运行成本,减少投资是我国的国情,在高炉出铁场上,如完全照搬国外的工艺套路,有可能走入设计工艺的误区,相当的企业由于不堪运行成本而流于形式;其二,岗位粉尘的控制也相当重要,因此系统工艺应开发适合自己国情、厂情的工艺路线。
3.2 节能上的误区
  为了节能,人们往往把节能与调速划等号,而不是全面地系统地进行节能设计,如忽略温度、阻力、烟气组织等相对复杂的问题,导致系统运行由于事实上的高阻力存在或由于考虑不周,而无法实现调速节能的目的,未认识到烟气治理工艺上的进步是节能的主要途径。
3.3 投资的误区
  由于国情所迫,投资显然是一个捉襟见时的问题,当指导思想陷入投资越小越好的理念后,往往造成不顾效果的局面,甚至走进为了减少投资而提高运行成本的怪圈,未能综合考虑投资、效果、运行成本三者的辩证关系。
3.4 简单化误区
  由于认为除尘器除尘系统就是,管道把排烟罩和除尘器简单连接,因此90%以上的企业都吃过拿来主义的苦头,不断形成头痛医头,脚
痛医脚的局面,最后忍痛割爱者多多。
  那么、走什么样的技术道路才是符合国情的呢?无庸置疑只有技术发展和创新走出误区,才是必由之路。
4 技术发展和创新
  我们认为在高炉出铁场的治理技术上需要突破原有的传统思维。
  (1)系统工艺路线,应突破国外的设计模式,由大电机、大风量向小电机、大风量转化。
  (2)捕集罩设计应符合烟气发生特点。由强迫式捕集(如单纯侧吸)和被动捕集(如二次屋顶捕集罩)向主动诱导式捕集转变。
  (3)净化装置应由高阻、不稳定运行向低阻、稳定运行方向转化。
4.1 系统工艺必须摆脱传统思维
  倡导低阻、中温、大流量工艺思想。
  表1 首钢2#高炉出铁场除尘系统新旧对比
  项 目          原设计(实际)    现设计(实际)
  系统风量/104m3·h-1      36(20)       60(58)
  系统阻力/Pa       5800~6000     4000~4200
  主电机功率/kW      2×550=1100     1000
  功流比          30.6(55)      16.7(15.5)
  岗位粉尘/mg·Nm-3     超标>10        2
  捕集率%          70         >95
  排放浓度/mg·m-3        80         <30
  注:功流比为每获得1万m3风量所消耗的电能kW数
  由表1可见,我们对原有系统的工艺改造十分成功,就系统阻力而言,系统由原6OOOPa左右转变为约4OOOPa左右,从而为在相同能耗下,获得近大一倍的风量创造了条件,同时达到了完美的捕集效果,换言之,若获得原有30万m3风量,则本系统可节能约50%,这就是所谓大电机、小风量向小电机、大风量的转变实例。
4.2 捕集工艺的创新
  首钢3#高炉出铁口捕集罩,原设计为双侧吸,出铁时效果尚可,但开、堵铁口时烟气量大,且无法捕集,这与在日本新日铁所见情形类似。我们仔细研究了烟气流动特性,对原有侧吸方式进行了改进,改善了原侧吸口堵渣状况,并将原低位强制捕集,改为高位侧吸和上部诱导侧吸,彻底解决了开堵、铁口的捕集难题,同时,取消了原有1#沟盖,并加高2#沟盖,形成了双面外侧补充风量的气流组织结构,不但解决了烟气的扩散,横风干扰、也有效地解决了大喷引起的强大烟气,我们观察到了铁口喷射烟气由2#沟盖回流的壮观场面,其捕集效率高达95%以上,现场基本不见烟尘(若按国外的模式,必须加设屋顶大罩,其风量一般在80~100万m3之间,功耗约3OOOkW)。这项突破性的研究成果在大高炉出铁场的烟气治理实践上具有很强的指导意义,堪称一项创举。
  除此之外,我们还对捕集工艺和技术作了更多的尝试,在450m3以下的小高炉应用中获得成功,见表2。
  通过对高炉烟气的成熟经验的组合创新,我们在高炉出铁场烟气捕集罩的设计中,对各种不同的炉前布置,操作条件进行了开
拓性的研究,看清了适合国情的技术道路。
4.3 净化工艺的突破
  传统的净化工艺,是将除尘器机械地,弧立地加以研究,带有某种形而上学的思维方式,它简单地将布袋除尘器与净化工艺划等号,这就难免造成头痛医头,脚痛医脚的现象,甚至长期误导人们,形成:随便选择1台除尘器,只要与风机、电机组合。然后和一根管道抽风这样一目了然的公众画面,以致自70年代以来的30年的除尘技术发展受到相当的负面影响,根据我们已完成的100多套除尘系统的初步统计,约70%左右的除尘系统是需要改造和重建的,而这些改造项目中又有近60%左右的是除尘器与系统不匹配或管理不善引起的失效或被放弃使用的。浪费是惊人的,教训也是惨痛的。
  我们认为 ,净化工艺首先要把它放在整个除尘系统的背景下,才能成为真正意义上的净化工艺,它是与系统工艺密不可分的有
机组成和辩证的统一,同时,净化工艺必须遵循系统工艺的原则。
  显然,同1台除尘器,放在不同的系统中,其作用和效果经常是相差很大的。关键之处还在于如何扬长避短,充分发挥其应有
的净化功能,并与系统工艺相适应。
  其次,传统的净化工艺技术的陈旧观念,也制约除尘技术的发展,必须有所突破,才能展现其真实有用的一面。不同除尘器在除尘系统中的应用见表3的实例。
  表3可见,由原高阻状态的系统改为低阻状态的系统是工艺思想的转变,同时除尘器也完成了相应的改造,否则片面更换或改
造某个单一设备并不能达到预期的效果。再者相同形式的除尘器,其内在的阻力结构和清灰机制也并不完全相同,否则就不会产生
大相径庭的效果来了。
  为什么有的除尘器开始效果较好,慢慢地阻力上升,乃至居高不下、影响效果而有的除尘器如这里的抗结露脉冲除尘器,能较稳定地运行在1200Pa左右,且长期可靠呢?
  差异来自技术的创新和对传统思维的突破的迫切要求上。首先,我们认为除尘器,不但是净化装置,同时也是耗能器,它的技术先进与否不仅关系到效果的稳定可靠,也关系到能耗和运行成本的高低,从节约能耗角度出发,我们设计的结构阻力较通常的要小500~700Pa左右。其次,我们开发的抗结露系统解决了长期以来的脉冲清灰易结露的顽症。使除尘系统达到了相当的稳定,从而保证了捕集效果,再者,我们在设计的每一个局部,包括对滤料的匹配上都进行细致的研究,保证了除尘净化效果以及与系统工艺的完整结合。保证了除尘器可以长期、稳定可靠地运行在1200Pa左右,使这项综合技术也达到了国内先进水平。
  通过以上几方面的思维突破和创新,我们的业绩也得到同行,用户的广泛认同。
5 面临的课题
  除尘技术,是一门实践性很强的学问,同时也是需要在实践中不断发展,创新和完善的学科,随着WTO在我国的进入,低关税和
发达国家的环保技术的强大冲击,将使环保技术经受空前的考验,在这个背景下,能否走出一条适合我国国情的环保技术之路,并与这种冲击相抗衡是我们每一个环保工作者面临的重要课题。我们除了需要宽松的经济发展条件,以使整体环保技术得以提升外,也需要更为宽松的政策环境加以保护和规范,重要的是:我们必须在这个环境中充分利用发展机遇,进行技术进步和技术创新,提升我们的技术水准。
  我们相信在高炉出铁场的烟气治理技术上,我们应该也可以在不久的将来,奉献出更多高质量,高水准的精品。