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萍钢烧结烟气脱硫工艺研究及生产实践

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目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 铁矿石烧结概述

1.1.1 铁矿石烧结的目的和意义

1.1.2 铁矿石烧结的环保要求

1.2 铁矿石烧结烟气排放及脱硫现状

1.2.1 烧结烟气特点

1.2.2 烧结过程二氧化硫的产生

1.2.3 烧结烟气脱硫现状

1.3 本文研究的目的和意义

第二章 原料性能与研究方法

2.1 原料性能

2.2 模拟烧结试验

2.2.1 试验方法及设备

2.2.2 评价指标

第三章 烧结烟气特征及萍钢脱硫工艺选择

3.1 模拟烧结试验研究

3.1.1 混合料水分的影响

3.1.2 焦粉用量的影响

3.1.3 生石灰用量的影响

3.1.4 碱度的影响

3.2 模拟烧结工艺的烟气特征

3.3 萍钢烧结烟气脱硫工艺选择

3.3.1 萍钢烧结烟气特征

3.3.2 烟气脱硫工艺技术要求

3.3.3 萍钢烧结烟气脱硫工艺选择

3.4 本章小结

第四章 萍钢烧结烟气脱硫系统及生产实践

4.1 萍钢烧结烟气动力波脱硫工艺

4.1.1 动力波脱硫工艺原理

4.1.2 脱硫原料指标

4.2 萍钢烧结烟气脱硫系统组成

4.2.1 烟气系统

4.2.2 吸收剂制备系统

4.2.3 氧化系统

4.2.4 脱硫副产物处理系统

4.2.5 脱硫系统主要设备

4.3 萍钢烧结烟气脱硫工艺生产

4.3.1 工作制度

4.3.2 石灰-石膏法动力波脱硫工艺生产

4.4 工程技术经济分析

4.4.1 运行费用分析

4.4.2 单位烧结矿增加的生产成本核算

4.5 脱硫系统运行存在的问题

4.6 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间主要成果

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摘要

烧结工艺是钢铁生产过程中SO2的主要排放源,占钢铁行业SO2排放总量的60%左右。因此控制烧结生产过程SO2的排放是钢铁企业污染控制的重点。加快实施烧结烟气脱硫,减少烧结工序SO2排放是钢铁工业实现可持续发展的必然要求,是钢铁工业环境治理急需解决的重要问题,也是提高我国钢铁企业国际竞争力的有效途径。
   为响应国家关于SO2总量减排的政策、建设环境友好型企业,萍乡钢铁有限责任公司拟对两台90m2烧结机现有烟气系统进行改造,建设烧结烟气脱硫设施。因此,研究萍钢2×90m2烧结烟气特点及与之相应的脱硫工艺,建设合理的烧结烟气脱硫设施,可降低萍钢烧结烟气SO2排放总量,顺应了国家日益严峻的SO2排控形势,可为区域环境空气质量的改善作出贡献,为环境友好型的经济发展提供解决方案。
   通过模拟烧结试验及石灰—石膏法动力波脱硫工艺处理萍钢2×90m2烧结机烧结烟气研究,得到了以下主要结论:
   (1)模拟烧结烟气特征研究表明:烟气中SO2含量在点火保温段,由于点火燃料的燃烧释放出少量的SO2,该阶段烟气中的SO2含量出现一个较小的峰值(达300 ppm)。点火保温之后,烟气中SO2含量下降到150~200ppm,并维持一段时间。随着烧结料层的过湿带厚度开始消失,烟气中SO2含量快速上升,并出现第二个峰值(为1256 ppm)。当烟气温度开始上升,此时过湿带已经完全消失。随着烟气温度的继续上升,烟气中SO2含量也迅速减少至零。
   (2)萍钢烧结烟气特征研究表明:由于烧结工艺自身的不稳定及烧结原料性能的波动,造成了萍钢烧结烟气在烟气量、烟气流量、粉尘浓度和SO2浓度方面均有大幅度变动且变化频率高,且两台烧结机机头烟气的特征并不一致。总烟气流量变化可高达40%以上;SO2季度平均浓度变化范围在889~2240 mg/m3之间,若以单日浓度考量,则变化范围在600~6000 mg/m3之间。
   (3)通过对国内现有脱硫技术的调研,综合考虑萍钢烧结厂烟气特征、现有脱硫工艺的成熟性以及系统运行的安全可靠性,并结合萍钢当地脱硫剂的供应情况等,选择采用石灰-石膏法动力波脱硫工艺处理2×90 m2烧结机烧结烟气,采用单塔配两根逆喷管脱硫系统,设计处理烟气量2×63万m3/h(工况,110℃),SO2浓度1440 mg/m3,设计SO2脱除效率≥93%(保证值≥90%),处理后的烟气经由脱硫系统自带的防腐烟囱(H:70 m,D:4.5 m)排入大气。
   (4)萍钢烧结烟气脱硫系统主要由烟气系统、吸收剂制备系统、氧化系统和脱硫副产物处理系统几个子系统组成。烧结机主抽风机的烟气被引入到脱硫反应塔中进行脱硫反应。吸收剂制备系统提供生产中所需的脱硫剂,烟气系统中烧结烟气与脱硫剂充分混合并反应,经过氧化系统后,脱硫副产物将在脱硫副产物处理系统中得到处理。脱硫后的烟气从反应塔顶部通过玻璃钢FRP防腐烟囱排入大气,可满足国家规定的排放要求。
   (5)采用石灰-石膏法动力波脱硫工艺处理萍钢2×90m2烧结机烧结烟气,生石灰(CaO)经过消化装置,制成20wt.%Ca(OH)2浆液作为脱硫剂。脱硫系统生石灰(CaO,80%)消耗量为1.3 t/h,耗电量为2400 kW·h/h,年耗电量为1806万kW·h。脱硫系统工艺用水由萍钢烧结厂给水系统供给,耗水量约为39 m3/h,年耗水量为29万m3。经脱硫系统处理后烧结烟气参数如下:烟气量:95.8万m3/h(标态,湿),温度:40℃,压力:100 kPa,H2O(Vol%):7.37。工艺水主要由烟气带出(占耗水量的98.5%),其余少量由脱硫终产物(石膏)带出。整个脱硫系统无废水外排。
   (6)脱硫系统运行的主要成本为脱硫剂消耗、系统耗电、耗水以及人员费用,合计为2247.78万元/a。本脱硫系统(按脱硫效率按93%计)运行后,每吨烧结矿成本增加7.2元。获得的经济收益主要是由于脱硫而减少的SO2排污费用(799.43万元/a)以及脱硫产物外售获得的经济收益。但是,由于采取脱硫措施,降低了企业外排SO2浓度,从而改善了企业所在区域的环境空气质量,树立了环境友好型企业形象,提升了企业形象,为企业带来环境效益和社会效益。

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