CN114674160A - 一种电炉烟气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电炉烟气处理方法，包括以下步骤：1)预喷涂细粉末层操作；2)烟气混合燃烧沉降；3)烟气急冷；4)烟气除尘；5)清灰操作，所述电炉烟气处理方法，分别抽取电炉和废钢连续预热机构的烟气进行调节混合，并通过在其后设置的燃烧沉降筒中在有氧辅助燃烧器的作用下，始终保持烟气温度≥800℃，并在混合燃烧沉降筒内滞留2—3s，确保烟气中所含二噁英/呋喃等有毒物质被焚烧和分解掉，保证烟气达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理领域，尤其涉及一种电炉烟气处理方法。
背景技术
当前，随着我国环境污染问题的日益严重，国家也逐渐加强了对环境保护工作的重视，二噁英作为一种重要的环境污染物，二噁英素有“世纪之毒”之称，是生产阶段自然形成的持久性有机污染物，无法借助禁用、禁产形式进行污染控制，已被列为了一个重点检测项目。
而我国每年钢铁冶炼排放的二噁英总量约占全国每年二噁英排放总量的40～45％，是主要排放源之一，而这其中电炉炼钢烟尘又是除烧结烟气之外主要二噁英排放源。
近几年，“短流程”炼钢工艺迅速发展，一批超高功率电炉相继建成，烟尘量随电炉钢产量的提高而显著增加。目前各炼钢电炉烟气净化与利用的工艺流程大同小异，仅在烟气的捕集方式、烟气的冷却方式及布袋除尘器类型上略有不同。
CONSTEEL电炉和量子电炉由于其采用连续加入废钢，并且充分利用回收烟气的余热，从而减少电耗，节约能源，降低成本，正越来越被各钢铁企业所采纳。国内已大量采用。对于CONSTEEL电炉和量子电炉而言，烟气利用与净化系统的正常运行与否直接关系到电炉的生产是否顺畅；烟气利用与净化系统的能耗高低，直接关系到电炉炼钢的成本高低。
通常CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼工艺流程，如图1所示：
其中，CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼过程中二噁英的生成机理如下：
①化合反应生成：废钢带入的油脂、油漆涂料、塑料等中含有二噁英及二噁英前驱物，会在废钢预热环节直接化合反应生成二噁英，反应的温度区间为300～500℃。
②热分解反应生成：在废钢预热或电炉冶炼过程中，含氯高分子化合物通过燃烧/热解反应，分解生成二噁英，反应温度区间为500～800℃。
③从头合成：冶炼过程中，温度超过800℃后，二噁英会彻底分解，但是在烟气降温的过程中，会通过基元反应再次生成二噁英，反应温度区间为300～500℃。
以上三种途径生成的二噁英随烟气依次流过燃烧沉降室、机力风冷器或蒸发冷却器等降温装置，并在除尘管道内逐渐降温，最终经过布袋除尘器排入烟囱。
通过对CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼过程中二噁英的生成机理的分析，CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼过程中二噁英生成主要有三种类型——即原料的化合反应、燃烧过程中的热分解反应、以及降温过程中的从头合成反应。
也是基于上述CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼过程中二噁英生成机理，国内外钢铁企业目前主要是采取采用源头控制、过程控制、以及末端控制三种方法治理二噁英，主要工程应用案例包括有急冷工艺、吸附工艺、催化降解工艺、以及二级除尘工艺等四种工艺。
源头控制方法(废钢分拣预处理)：对废钢进行分拣和清洗，避免可能生成二噁英的物料进入电炉中。该方法可操作性强，可行性较大。但是，往往受原料限制，其效果有限。
过程控制方法：
采用烟气急冷方法，通过采取急冷措施将≥800℃烟气在2～3s内快速冷却到＜200℃，这种方法目前国内外应用的企业数量较多。该方法可显著减少二噁英的“从头合成”，但是，该方法设备投资较高，余热无法回收，控制比较复杂、很容易发生冷凝结露糊袋和烟羽问题，另外，也存在烟气排放二噁英含量不达标问题。
末端控制方法：具体包括以下几种处理方法：
①采用高效过滤技术，通过采用物理过滤方式对电炉烟气进行过滤净化处理，国内外有很多企业在采用。该方法去除效率≥85％，但是，烟气排放很难达标，而且收集的飞灰造成二次污染。
②采用物理吸附方法，该方法一般是采用物理吸附工艺(喷入吸附剂)并结合高效过滤技术，国内外也有许多企业在采用。该方法去除效率较高，≥90～99％，烟气排放可以实现达标，但是，吸附剂的后续处理存在一定问题。
③采用催化分解方法，通过使用Ti、W、V等氧化物作为催化剂，彻底催化降解二噁英。目前该工艺方法还在研发中。该方法去除效率较高，≥97～99％，烟气排放可完全实现达标，但是，该方法催化剂成本比较高，且易中毒，反应温度比较高(～300℃)。
④采用低温等离子体处理方法，采用低温等离子放电离解气体可产生活性基(OH、O、N、HO2、O3等)，而这些活性基能把二噁英物氧化。该方法目前还在研发过程中。该方法去除二噁英效果显著，但是等离子发生器能耗高、寿命短，大功率电源成本高。
⑤采用紫外光解方法，通过对电炉烟气进行紫外线照射，分解其中所含的二噁英物质。该方法目前还在研发过程中。该方法可实现二噁英的无毒、清洁、高效处理，但目前该技术还成熟。
因为电炉烟气含尘粒度较小，其直径大约为40～300目，这一粒度的灰尘一般只能采用布袋除尘器收集灰尘排放才能达标。然而在电炉冶炼阶段，高温烟道内的温度高达1200℃，即使经过常用除尘器烟道的降温，烟尘气体在进入除尘器前仍然会有500℃至800℃的温度，显然这一温度超出了目前布袋除尘器所许用的工作温度，因而对除尘器的要求很高，排放达不到环保标准。
目前对高温烟气的过滤，滤袋长期运行工作环境一般都需要将高温烟气温度降到≤200℃～250℃进行。
为了有效减低烟气温度，同时，也是为了有效消除二噁英/呋喃等有毒物质，目前国内外普遍采用的CONSTEEL电炉和量子电炉炼钢内排高温烟气净化处理系统流程为：将CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼过程中产生的高温烟尘气体通过对废钢进行预热后(约450～650℃)→燃烧沉降室→蒸发冷却器(急冷降温)→混合塔(与屋顶罩烟气混合降低烟气温度)→布袋式除尘器(过滤净化)→风机→烟囱排放。
目前CONSTEEL电炉和量子电炉炼钢除尘系统存在的缺点：
1、CONSTEEL电炉和量子电炉连续废钢预热系统烟气温度有时偏低(450～650℃＜800℃)，由于各钢铁企业追求电炉炼钢电耗指标和较高废钢预热温度，进入急冷装置的温度普遍不高(450～650℃＜800℃)，很多二噁英未被充分焚烧分解，还保留在电炉烟气中，急冷装置也无法消除这部分二噁英有毒物质。在通过采用蒸发冷却器(急冷降温)+布袋式/滤筒式除尘器净化处理电炉烟气无法可靠稳定地脱除烟气中的二噁英，无法保证电炉排放烟气中的二噁英含量达标。
2、为确保CONSTEEL电炉和量子电炉烟气中所含二噁英/呋喃等有害物质被彻底焚烧和分解，需要持续辅助喷射燃烧一定量可燃气体来提高CONSTEEL电炉和量子电炉烟气温度(＞800℃)，因此在一定程度上增加了CONSTEEL电炉和量子电炉炼钢成本。
3、CONSTEEL电炉和量子电炉在吹氧冶炼高峰时，高温烟气大温度高，在经过废钢连续预热装置过程中经常造成废钢预热温度过高发生废钢变软粘黏现象(或由于废钢中也存在一定低温合金类物质)给废钢连续预热输送装置稳定运行造成一定影响。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种电炉烟气处理方法，以解决现有技术中的一个或多个问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电炉烟气处理方法，包括以下步骤：
1)烟气混合燃烧沉降：电炉本体和废钢连续预热机构启动产生烟气，启动除尘装置的风机，分别从电炉本体和废钢连续预热机构抽取高温烟气和低温烟气，高温烟气和低温烟气在燃烧沉降筒内混合，并通过有氧辅助升温燃烧器，使在燃烧沉降筒内的烟气温度≥800℃，并在燃烧沉降筒内滞留2-3s，使烟气中所含的二噁英/呋喃等有毒物质被高温有效焚烧和分解，焚烧产生的灰料沉降到沉降灰斗内；
2)烟气急冷：从燃烧沉降筒内送出的烟气送入喷雾急冷塔，同时水雾也进入喷雾急冷塔，通过水雾与烟气混合快速降低烟气的温度，防止烟气中二噁英的再次合成；
3)烟气除尘：从喷雾急冷塔送出的烟气进入除尘器，通过除尘器内的布袋或滤筒过滤拦截烟气中的颗粒物质，实现烟气净化，净化后的烟气经过风机和烟囱排放；
4)清灰操作：通过清灰机构进行清灰，使布袋或滤筒拦截的颗粒物与布袋或滤筒分离，落入除尘灰斗内。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述电炉烟气处理方法可应用于CONSTEEL电炉所产生烟气的处理。
所述电炉烟气处理方法可应用于量子电炉所述产生的烟气的处理。
在电炉第一次运行之前或电炉清灰再次运行之前，先进行预喷涂细粉末层操作：除尘装置的风机启动，同时将空气和细粉末进行混合，并将气-固混合态的细粉末输送至除尘器连接的预喷涂细粉末机构，预喷涂细粉末机构将细粉末喷到除尘器的除尘室内，对除尘器内的布袋或滤筒外表面进行预喷涂细粉末，使每个布袋或滤筒外表面保留一定厚度的细粉末层，预喷涂细粉末层完毕后，关闭除尘装置的风机，电炉重新运行，可继续进行电炉烟气处理。
所述细粉末包括质量百分比范围为15～20％的Ca(OH)2细粉末以及质量百分比范围为80～85％的活性炭细粉末；细粉末粒径＜0.08～0.09mm。
可测试除尘器烟气进口、以及除尘器的各个除尘室内的压力，通过各个除尘室内的以及烟气进口之间的压差数值，可直观的判断布袋或滤筒外侧的细粉末层厚度是否达标。
可测试除尘器烟气进口和烟气出口的烟气压，根据烟气进口和烟气出口之间的压差数值，可直观判断是否需要进行清灰操作。
所述沉降灰斗和所述除尘灰斗内的灰料均可采用气力输灰机构输送至灰库收集。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
1)分别从电炉本体和废钢连续预热机构内抽取烟气，并在燃烧沉降筒内混合使烟气温度≥800℃，并在燃烧沉降筒内滞留2-3s，使烟气中所含的二噁英/呋喃等有毒物质被高温有效焚烧和分解；
2)抽出电炉内的部分高温烟气，可降低电炉内的烟气温度，可有效避免由于烟气温度过高造成废钢连续预热机构内的废钢炉料粘黏问题；
3)在电炉投运之前或经过清灰操作再次启动之前，需要在过滤除尘器内的布袋或滤筒外喷涂一定厚度的细粉末层，细粉末层由Ca(OH)2细粉末和活性炭细粉末组成，可实现对CONSTEEL电炉烟气残留的二噁英/呋喃等有毒物质进行更加彻底地过滤和吸附，并且可有效避免除尘器滤料冷凝结露“糊袋”问题发生；
4)通过检测除尘器烟气进口和烟气出口的压差，可直观判断是否需要进行清灰操作；
5)通过检测除尘器各个除尘室以及烟气进口之间的压差数值，可直管的判断各个除尘室内的布袋或滤筒外的细粉末层厚度是否达标；
附图说明
图1示出了传统CONSTEEL电炉和量子电炉冶炼工艺流程图。
图2示出了本发明的电炉烟气处理方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的装置作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更加清楚。需要说明的是，附图采用了非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
实施例一
如图2所示，本实施例的电炉烟气处理方法，包括以下步骤：
1)预喷涂细粉末层操作：除尘装置的风机启动，同时将空气和细粉末进行混合，并将气-固混合态的细粉末输送至除尘器连接的预喷涂细粉末机构，预喷涂细粉末机构将细粉末喷到除尘器的除尘室内，对除尘器内的布袋或滤筒外表面进行预喷涂细粉末，使每个布袋或滤筒外表面保留一定厚度的细粉末层，预喷涂细粉末层完毕后，关闭除尘装置的风机；
2)烟气混合燃烧沉降：电炉的电炉本体和废钢连续预热机构启动产生烟气，启动除尘装置的风机，分别从电炉本体和废钢连续预热机构抽取烟气，烟气在燃烧沉降筒内混合，并通过有氧辅助升温燃烧器，使在燃烧沉降筒内的烟气温度≥800℃，并在燃烧沉降筒内滞留2-3s，使烟气中所含的二噁英/呋喃等有毒物质被高温有效焚烧和分解，焚烧产生的灰料沉降到沉降灰斗内；
3)烟气急冷：从燃烧沉降筒内送出的烟气送入喷雾急冷塔，同时水雾也进入喷雾急冷塔，通过水雾与烟气混合快速降低烟气的温度，防止烟气中二噁英的再次合成；
4)烟气除尘：从喷雾急冷塔送出的烟气进入除尘器，通过除尘器内的布袋或滤筒过滤拦截烟气中的颗粒物质，实现烟气净化，净化后的烟气经过风机和烟囱排放；
5)清灰操作：通过清灰机构(如脉冲喷吹机构)进行清灰，使布袋或滤筒拦截的颗粒物与布袋或滤筒分离，落入除尘灰斗内。
本实施例的电炉烟气处理方法可应用于CONSTEEL电炉或量子电炉所产生的烟气的处理
在CONSTEEL电炉或量子电炉首次投运之前或者清灰结束再次启动之前，需要先进行步骤1)，使每个布袋或滤筒外表面保留一定厚度的细粉末层，细粉末层厚度是否达标，可根据检测除尘器的各个除尘室的压差来直观判断；
CONSTEEL电炉或量子电炉正常运动时，只需进行步骤2)、步骤3)和步骤4)，经过上述烟气处理可确保CONSTEEL电炉或量子电炉烟气排放达标，烟气中所含二噁英/呋喃等有毒物质≤0.1ng—TEQ/m3；
通过检测除尘器烟气进口和烟气出口之间的压差，可直观判断是否需要进行步骤5)清灰操作；
细粉末包括质量百分比范围为15～20％的Ca(OH)2细粉末以及质量百分比范围为80～85％的活性炭细粉末；细粉末粒径＜0.08～0.09mm，即通过细粉末层可对烟气中残留的二噁英/呋喃等有毒物质进行更加彻底地过滤和吸附，同时可防止除尘器滤料冷凝结露“糊袋”问题发生。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书所记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都应当属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种电炉烟气处理方法，包括以下步骤：
1)烟气混合燃烧沉降：电炉本体和废钢连续预热机构启动产生烟气，启动除尘装置的风机，分别从电炉本体和废钢连续预热机构抽取高温烟气和低温烟气，高温烟气和低温烟气在燃烧沉降筒内混合，并通过有氧辅助升温燃烧器，使在燃烧沉降筒内的烟气温度≥800℃，并在燃烧沉降筒内滞留2-3s，使烟气中所含的二噁英/呋喃等有毒物质被高温有效焚烧和分解，焚烧产生的灰料沉降到沉降灰斗内；
2)烟气急冷：从燃烧沉降筒内送出的烟气送入喷雾急冷塔，同时水雾也进入喷雾急冷塔，通过水雾与烟气混合快速降低烟气的温度，防止烟气中二噁英的再次合成；
3)烟气除尘：从喷雾急冷塔送出的烟气进入除尘器，通过除尘器内的布袋或滤筒过滤拦截烟气中的颗粒物质，实现烟气净化，净化后的烟气经过风机和烟囱排放；
4)清灰操作：通过清灰机构进行清灰，使布袋或滤筒拦截的颗粒物与布袋或滤筒分离，落入除尘灰斗内。
2.如权利要求1所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：所述电炉烟气处理方法可应用于CONSTEEL电炉所产生烟气的处理。
3.如权利要求1所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：所述电炉烟气处理方法可应用于量子电炉所述产生的烟气的处理。
4.如权利要求1所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：在电炉第一次运行之前或电炉清灰再次运行之前，先进行预喷涂细粉末层操作：除尘装置的风机启动，同时将空气和细粉末进行混合，并将气-固混合态的细粉末输送至除尘器连接的预喷涂细粉末机构，预喷涂细粉末机构将细粉末喷到除尘器的除尘室内，对除尘器内的布袋或滤筒外表面进行预喷涂细粉末，使每个布袋或滤筒外表面保留一定厚度的细粉末层，预喷涂细粉末层完毕后，关闭除尘装置的风机，电炉重新运行，可继续进行电炉烟气处理。
5.如权利要求4所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：所述细粉末包括质量百分比范围为15～20％的Ca(OH)2细粉末以及质量百分比范围为80～85％的活性炭细粉末；细粉末粒径＜0.08～0.09mm。
6.如权利要求4所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：可测试除尘器烟气进口、以及除尘器的各个除尘室内的压力，通过各个除尘室内的以及烟气进口之间的压差数值，可直观的判断布袋或滤筒外侧的细粉末层厚度是否达标。
7.如权利要求1所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：可测试除尘器烟气进口和烟气出口的烟气压，根据烟气进口和烟气出口之间的压差数值，可直观判断是否需要进行清灰操作。
8.如权利要求1所述的电炉烟气处理方法，其特征在于：所述沉降灰斗和所述除尘灰斗内的灰料均可采用气力输灰机构输送至灰库收集。
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