高炉煤气烟气处理.docx

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一、烟气除尘——高炉煤气干法布袋除尘
高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3 级及以下高炉的煤气净化根本上全部承受干式布袋除尘，而 1000m3 级及以上高炉的煤气净化承受干法布袋除尘技术的较少。
高炉煤气干法布袋除尘技术是钢铁行业重要的综合节能环保技术之一,以其煤气净化质量高、节水、节电、投资省、运行费用低、环境污染小等优点,优于传统的湿法洗涤除尘工艺, 属于环保节能工程，位于国家钢铁行业当前首要推广的“三干一电”〔高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、 干熄焦和高炉煤气余压发电〕之首。是国家大力推广的清洁生产技术。
1、工艺流程与设备
系统组成
干法除尘由布袋除尘器、卸、输灰装置〔包括大灰仓〕、荒净煤气管路、阀门及检修设施、综合管路、自动化检测与掌握系统及关心局部组成。
炉顶温度长期偏高的高炉宜在布袋除尘之前增设降温装置，有热管换热器和管式换热器两类， 应优先选用热管式换热器。
过滤面积
依据煤气量〔含煤气湿分，以下同〕和所确定的滤速计算过滤面积计算公式：
F = Q 60V
其中 F——有效过滤面积 m2 Q——煤气流量m3/h〔工况状态〕
V——工况滤速 m/min
工况流量。
在肯定温度和压力下的实际煤气流量称为工况流量。以标准状态流量乘以工况系数即为工况流量。
工况系数
工况体积〔或流量〕和标况体积〔或流量〕之比称为工况系数，用η 表示。计算公式：
Q (T + t) P
h = = 0
Q T
0 0
(P + P )
0
煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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其中 η ——工况系数
Q0——标准状态煤气流量m3/h Q——工况状态煤气流量m3/h T0——标准状态 0℃时确实定温度 273K t—— 布袋除尘的煤气温度℃
P—— 煤气压力〔表压〕MPa
P0——标准状态一个工程大气压， MPa
煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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当 t 值按煤气平均温度 165℃计算时上述公式简化为：
P
η = P
此时工况系数η 与压力关系见表 3—2。 温度取值不同，数值略有变化。
表 3—2
工况系数η
与压力关系
炉顶压力MPa







工况系数η







煤气放散
除尘器箱体、前置换热器、荒净煤气主管和密封式眼镜阀应设煤气放散管。
荒煤气总管尾端应设引气用放散管。放散管设置应符合煤气安全规程，管口宜设点火装置。
引气用放散管必需设置牢靠隔断装置。
予防腐蚀
局部干法除尘煤气冷凝水腐蚀性强，波浪膨胀器材质应当优先选用耐腐蚀不锈钢材料，管壁适当加厚，管道内壁涂以防腐蚀涂料，涂刷前焊缝处认真打磨。
可设置喷碱液或喷水装置。
煤气管路应全部保温。
二、 煤气脱硫——干法脱硫
具体到某项工程，脱硫方案确实定，既要考虑到可行性，又要考虑到经济性。对于用气量较小
〔比方每小时五、六千立方米以下〕，而且煤气中含硫量不高的用户，可以考虑单级承受干法脱硫。
干法脱硫
目前最常用的干法脱硫剂是氧化铁和活性炭。通常，干法脱硫的脱硫工艺流程较为简洁，但考虑到环保及经济性，一般都要对脱硫剂再生使用，而氧化铁和活性炭的再生从流程到本钱都差异较大。
氧化铁脱硫剂
氧化铁脱硫剂的使用条件一般限定以下几点：
温度 正常使用温度以 20—30℃为宜。温度过高，将使氧化速度加快，相对降低了硫化速度，
煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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使脱硫效率降低，同时温度过高将使硫化铁的水合物〔Fe S
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H O〕失去水分，进而影响脱硫剂的
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煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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湿度及酸碱度，影响脱硫效果。温度过低，会大大降低硫化速度，使脱硫效率下降，同时也将使煤
气中的水分冷凝下来，造成脱硫剂过湿。
水分 脱硫剂宜保持 25%—35%的水分，假设水分小于10%将会影响脱硫操作。水分能保持硫化氢与氧化铁的足够接触时间，削减脱硫剂结块，并可溶解局部盐类，防止其包在氧化铁外表，影 响脱硫反响的进展。
含氧量 煤气中含有肯定的氧，—% 为宜。含氧量过高会加速铁的腐蚀和形成煤气胶。
煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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煤气的杂质含量 煤气中的焦油等杂质要脱除干净，否则简洁造成脱硫剂外表被焦油等掩盖而失效。
酸碱度 氧化铁脱硫一般要求在弱碱性〔PH 值 8—9〕的环境下进展，PH 值过高过低都会影响脱硫效率。
活性炭脱硫
活性炭脱硫生产主要的工艺条件有：
温度 正常使用温度可以在 27—82℃，但最正确使用温度为32—52℃，因此在严寒地区使用， 脱硫塔应当保温。
硫化物与氧含量的比值应在 1：2 以上，氧含量缺乏时可补充空气。
相对湿度 煤气的相对湿度应在 70—100%，湿度缺乏时可补充水蒸汽，但不应带液态水进入活性炭床。
气体中酸碱性要求 活性炭脱硫要求碱性环境，如煤气中不含碱性气体成分，可以使用浸碱活性炭。
煤气的杂质含量 煤气中的焦油等杂质要脱除干净，否则简洁造成活性炭外表微孔被焦油等掩盖而失效。
压力 操作压力应小于 5Mpa，目前一般的煤气生产工艺都不超过此压力。此外，脱硫塔的设计要考虑到空速、线速度等要求。
三、结 论——经济适用性
烟气除尘——高炉煤气干法
高炉煤气净化分为湿法除尘和干法除尘两类，目前我国500m3 级及以下高炉的煤气净化根本上全部承受干式布袋除尘，而 1000m3 级及以上高炉的煤气净化承受干法布袋除尘技术的较少。
干法布袋除尘与湿法除尘相比有以下优点:
节水，干法除尘根本不用水，而湿法除尘需要大量的冷却水。
可提高TRT 发电量，由于承受干法除尘后煤气的温度较高，煤气压力损失少，使得TRT 发电量增加，一般多发电 30%～50%。3〕降低焦比，由于干法除尘后的煤气温度较高，供给热风炉后，风温提高50℃以上，可降低焦比。
节电，承受干法除尘后，没有冷却水，也就不需要污水处理系统，可降低电耗。
环保，由于不需要污水处理系统，可削减污染。
烟气脱硫——干法脱硫
干法脱硫——制作本钱较低，这种自制的氧化铁脱硫剂，一般脱硫效率较高、脱硫效果较好， 但其硫容较低、可再生次数较少。脱硫剂使用一段时间后需要再生，这种自制氧化铁脱硫剂一般承受塔外再生。将脱硫剂取出，放在晒场上充分氧化再生。
但这种自制的氧化铁脱硫剂虽然本钱低，但制作、再生都需要较大的场地、较多的人工，也比 较麻烦，所以现在很多单位购置成型的氧化铁脱硫剂，也有很多单位研制成型的氧化铁脱硫剂销售。 这些成型的氧化铁脱硫剂，颗粒均匀、孔隙率大、强度较高、氧化铁含量高、脱硫效率高、硫容大、可再生次数多，其再生可以在塔内进展。
煤炭烟气处理——除尘、脱硫
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结论
目前我国煤炭开发和利用造成的生态破坏和环境污染还很严峻。如何在经济条件允许的状况下提高煤炭等资源的利用率 ，削减对环境的污染使我们迫切需要解决的问题
1 实施干净煤技术是中国能源的战略选择，它将解决三个方面的问题：(1)污染物及温室气体排放量的掌握；(2)降低对进口石油的依存度；(3)提高利用效率。
实施中国干净煤战略〔即煤炭加工与转化〕能够最经济、有效地解决煤炭利用中的低效率、高污染和替代石油的问题。为使煤炭工业适应国民经济的需求，国家应乐观致力于中国干净煤的研 究和开发，促进煤炭加工与转化的快速进展；
进一步提高煤炭利用效率、削减环境污染，促进国民经济和社会可持续进展，是中国的一项 根本国策。建议政府有关部门对大型坑口热—电联产和高效干法选煤技术工程赐予相应的政策支持， 进展工业示范，以到达我国煤炭能源清洁、高效、经济、稳定的供给。
参考文献
2025 .
高炉煤气干法布袋除尘设计标准 中国冶金建设协会 2025
中国工程院.“十五”高技术产业进展询问报告——先进能源技术领域. 2025.
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钢铁厂烧结烟气脱硫技术的探讨
2025-10-19 09:37:24 [点击数:187]
随着近两年钢铁行业和火电厂的大规模建设, 对环保提出了的挑战。钢铁行业是国家重要的根底产业,又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。钢铁生产在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石,同时排放大量的空气污染物。1996 年钢铁工业二氧化硫(SO2) 排放量为 万 t, 占全国工业SO2 排放量的 7. 5%,仅次于电力、煤气、热水的生产供给业和化工原料及化学制品制造业,居第 3 位。烧结工艺过程产生的 SO2 排放量约占钢铁企业年排放量 40%～60%,掌握烧结机生产过程 O2 的排放,是钢铁企业SO2 污染掌握的重点。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化进展, 单机废气量和 SO2 排放量随之增大,掌握烧结机烟气 SO2 污染势在必行。国外已投巨资对此进展治理,甚至关闭了烧结厂。目前我国在烧结烟气 SO2 脱除方面根本上还处于空白,仅有几个小型烧结厂上了脱硫设施,而以烧结矿为主要原料的炼铁生产又不允许大量关闭烧结厂。因此,对烧结烟气进展脱 除处理是满足今后日益严格的环保要求的唯一选择。目前的关键是借鉴国外的先进阅历,开发应用适 合我国烧结特点的先进脱硫工艺。
烧结烟气SO2 主要掌握技术
目前,对烧结烟气SO2 排放掌握的方法有:
低硫原料配入法; 2)高烟囱稀释排放; 3)烟气脱硫法。
1. 1 低硫原料配入法
烧结烟气中的SO2 的来源主要是铁矿石中的FeS2 或 FeS、燃料中的 S(有机硫、FeS2 或 FeS) 与氧反响产生的,一般认为 S 生成 SO2 的比率可以到达 85%～95%. 因此,在确定烧结原料方案时,适当地选择配入含硫低的原料,从源头实现对SO2 排放量的掌握,是一种简洁易行有效的措施。
该法因对原料含硫要求严格,使其来源受到了肯定的限制,烧结矿的生产本钱也会随着低硫原料的价格上涨而增加。就目前原料短缺的现状来看, 此法难以全面推广应用。
1. 2 高烟囱稀释排放
烧结烟气中SO2 的质量浓度一般在 1000～3000 mg/m3 且烟气量大,假设回收在经济上投资较大,故大多数国家仍以高烟囱排放为主,如美国烟囱最高达 360m.
我国包钢烧结厂目前承受低含硫原料、燃料,烧结烟气经 200m 高烟囱排放,SO2 最大落地质量浓度在 0. 017mg/m3 以下。宝钢的烧结厂承受 200 m 高烟囱稀释排放。这种方法简洁易行,又比较经济。从长远来看,高烟囱排放仅是一个过渡。但在当时条件下,承受高烟囱稀释排放作为掌握 SO2 污染的手段是正确的。
3 烟气脱硫法
低硫原料配入法和高烟囱排放简洁易行,又较经济。但我国 SO2 的掌握是排放浓度和排放总量双重掌握,因此,为根本消退SO2 污染,烟气脱硫技术在烧结厂的应用势在必行。
烟气脱硫是掌握烧结烟气中SO2 污染最有效的方法。目前世界上研发的烟气脱硫技术有200 多种,进入大规模商业应用的只有10 余种,我国也先后引进了不同的脱硫装置主要用于火电厂,而国内用于烧结烟气脱硫的技术进展较慢。国内仅有几个小烧结上了脱硫设施。如广钢 2 台 24 平烧结机承受双碱法工艺,临汾钢厂利用烧结烟气处理焦化废水等,因脱硫设施或多或少存在一些问题,所以运行 也不正常。
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烧结烟气的特点
烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。它与其他环境含尘气体有着明显的区分,其主要特点是:
烟气量大,每生产 1t 烧结矿大约产生 4000～6000m3 烟气。
烟气温度较高,随工艺操作状况的变化,烟气温度一般在 150 ℃上下。
烟气挟带粉尘多。
含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性 , 混合料在烧结前必需加适量的水制成小球 ,
所以含尘烟气的含湿量较大,按体积比计算,水分含量在 10 %左右。
含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程,均将产生肯定量的 SOx,NOx,
它们遇水后将形成酸,对金属构造会造成腐蚀。
含 SO2 浓度较低,依据原料和燃料差异而变化,一般在 1000～3000 mg/m3 .
烧结烟气脱硫技术
3. 1 技术现状分析
烧结烟气脱硫的争论,日本居于世界领先地位, 依据严格的环境保护标准,在上世纪 70 年月建设的大型烧结厂承受了烧结烟气脱硫法,脱硫工艺多为湿式吸取法。80 年月以后,主要承受钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照耀法等。
钢渣石膏法是利用转炉废渣研磨制成的浆液为脱硫剂 ,产品为低浓度石膏。该法脱硫效率高、投资省。利用了废渣,但易结垢、产品不能利用。
氨硫铵法脱硫工艺是利用焦化厂产生的氨气, 脱除烧结烟气中的SO2 . 该法脱硫效率高,副产品可利用。但存在氨损、副产物稳定化、副产品品质、副产品的市场化等问题。
活性焦吸附法烟气脱硫在脱除SO2 的同时,能不同程度脱除废气中的HCl 、HF 等有害气体; 装置占地面积较小;副产品经综合加工后可利用。但存在运行本钱高、设备浩大且造价高、腐蚀问题突出、硫资源回收处理等外围系统简单、系统长期运行稳定性差等问题。
电子束法烟气脱硫能同时脱硫脱硝,过程简洁, 不产生废水废渣,副产品可用作化肥。但系统的安全性差,运行本钱高,电子价格昂贵,脱硫产物难以有效捕集及利用,应用范围受到限制。
3. 2 密相干塔烟气脱硫技术
密相干塔烟气脱硫技术是北京科技大学环境工程中心针对我国国情开发的一种先进的半干 法烟气脱硫技术,具有脱硫效率高、投资运行费用低、牢靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等优点。在欧洲,已有 20 多家相当规模的电站锅炉、工业锅炉和工业炉窑工业化应用了该技术。
3. 2. 1 工艺过程
该工艺的原理是利用干粉状的钙基脱硫剂 ,与密相干塔及布袋除尘器除下的大量循环灰一起进入加湿器内进展增湿消化,使混合灰的水分含量保持在 3%到 5%之间,加湿后的循环灰由塔上部进料口进入塔内,工艺流程如图 1 所示。含水分的循环灰有极好的反响活性和流淌性,与由塔上部进入的烟气发生反响。脱硫剂不断循环利用,脱硫效率可达 95%。最终脱硫副产物由灰仓溢流出循环系统,
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通过气力输送装置送入废料仓。整个工艺流程主要包括:
SO2 的吸取。预除尘后的烟气由塔上部入口进入,在塔内与高活性的钙基脱硫剂进展SO2
吸取反响,反响后的烟气由塔下部烟道出口排出,经除尘器除尘净化后排入大气。
脱硫剂的循环利用。塔内落下的反响产物、除尘器收集的颗粒物和吸取剂一起通过输送装置输送到塔上部的加湿器内,在加湿器内加少量水增湿活化后再次进入塔内进展脱硫反响 ,实现脱硫剂的循环利用。
该过程发生的主要反响式如(1)～(7) 。
CaO + H2O —>Ca (OH) 2 , (1) Ca (OH) 2 + SO2 + 1/ 2H2O—>CaSO3 ·1/2H2O + H2O , (2) Ca (O H) 2 + SO3 + H2O—>CaSO4 ·2H2O , (3) CaSO3 ·1/2H2O + 1/ 2O2 + 3/ 2H2O —>CaSO4 ·2H2O , (4) Ca (O H) 2 + CO2 CaCO3 + H2O , (5) Ca (OH) 2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O , (6) Ca (O H) 2 + 2HF CaF2 + 2H2O. (7)
3. 2. 2 工艺特点
脱硫剂用量少而且利用率高,循环过程中的脱硫剂颗粒在搅拌器的裂开作用及烟气猛烈 湍流引起的相互摩擦作用下,包裹着CaSO3(或CaSO4)外壳的未反响的Ca(OH)2 不断暴露出来,使脱硫反响不断充分地进展,脱硫率高达 95%,同时可以去除SO3、HCl、HF 等;
耗水量低,脱硫剂通过加湿提高其活性所用的水格外少,通常循环脱硫剂的含水质量比为
3%～5%;
塔内的搅拌器强化了传质过程,延长了脱硫反响的时间,保证了系统的运行效果;
系统对不同SO2 浓度的烟气及负荷变化的适应力量极强,这是该技术的显著优点;
脱硫剂在整个脱硫过程中处于枯燥状态,操作温度高于露点,没腐蚀或冷凝现象,无废水产
生;
塔体用一般钢材制作,无需合金、涂料和橡胶衬里等特别防腐措施;
烟气无需再加热即可排放。
2. 3 系统的自动掌握
整个工艺过程设两个掌握回路:通过调整加湿器内参加水量来保证密相干塔中反响的温度及恒定的烟气出口温度;通过对进出口烟气流量和SO2 浓度的连续监测,调整吸取剂的参加量。
建议
目前,烟气脱硫的工艺很多,对于烧结烟气的脱硫处理,要针对烟气特点并结合现场的状况,做出合理的选择。
工艺选择应坚持以下原则:技术先进成熟且符合企业自身的技术和经济环境状况、设备简洁牢靠且操作简便、自动化程度高、投资省、脱硫率较高且稳定、运行本钱与能耗低、脱硫剂来源广泛、副产品易于处理且不产生二次污染。
密相干塔烟气脱硫工艺属于半干法脱硫工艺,完全符合上述的工艺选择原则,适合进展烧结烟气的脱硫处理。
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烧结过程中,烟气中 SO2 的浓度是变化的, 有时变化的幅度大且频率高,其头部和尾部烟气含 SO2 浓度低,中部烟气含SO2 浓度高。为削减脱硫装置的规模,可只将含 SO2 浓度高的烟气引入脱硫装置,这样可以节约大局部资金。
加快推动烧结烟气脱硫技术的工业应用,逐步消退我国 SO2 和酸雨的污染对经济进展的消极影响,促进钢铁企业的可持续进展。
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