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節能減排講座
節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。
1、 節能減排的概念
節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。
我國快速增長的能源消耗和過高的石油對外依存度促使政府在2006年年初提出:希望到2010年,單位GDP能耗比2005年降低兩成、主要污染物排放減少一成。這兩個指標結合在一起,就是我們所說的“節能減排”。
2、 節能減排的現實意義
我國經濟快速增長,各項建設取得巨大成就,但也付出了巨大的資源和環境代價,經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳,群眾對環境污染問題反應強烈。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式粗放直接相關。不加快調整經濟結構、轉變增長方式,資源支撐不住,環境容納不下,社會承受不起,經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展,才能實現經濟又好又快發展。同時,溫室氣體排放引起全球氣候變暖,備受國際社會廣泛關注。進一步加強節能減排工作,也是應對全球氣候變化的迫切需要。
3、鋼鐵行業節能減排技術
3.1高爐煤氣凈化系統
3.1.1高爐煤氣的特點
高爐煤氣是高爐煉鐵過程中所得到的一種副產品,其主要成分CO、CO2、N2、H2等,CO約占27%~30%,CO2約占8%~12%,H2約占1.5%~1.8%,N2約占55%~57%,一般爐頂壓力:高壓0.2~0.25MPa,常壓0.03~0.05MPa,爐頂煤氣溫度:正常150~250℃,事故時可達600℃,煤氣含塵量:高壓約30g/Nm3;高爐煤氣屬于重要的二次能源,熱值一般為3500-3900kJ/Nm3左右。高爐煤氣的化學組成情況及其熱工特征與高爐燃料的種類、所煉鐵的品種以及高爐冶煉工藝特點等因素有關。
3.1.2高爐煤氣凈化常用方法
高爐煤氣凈化常用的方法有兩種,一種是濕法除塵,一種是干法除塵。
濕法除塵一般采用兩級串聯文氏管加脫水器的工藝,干法除塵采用慣性除塵器加布袋除塵器的工藝。
3.1.3、高爐干法除塵簡介
煤氣凈化是煉鐵生產的重要環節,高爐煤氣是鋼鐵企業重要的二次能源,噸鐵煤氣熱量相當于170—180kg標煤。傳統的煤氣凈化是用濕法除塵,存在著諸多缺陷:需要大量的清洗用水,產生大量污水且難以處理,能耗多、能量損失大。干法除塵具有用水量極少、無污染、能耗小、運行費低的優點,屬于節能減排項目。
3.1.4、高爐干法除塵效益
高爐煤氣干法除塵技術具有節能、節水、環保和降低生產成本等多重效益。采用全干法除塵技術后,與傳統濕法除塵技術相比,節約投資35%-40%,噸鐵節約循環水7—9立方米,節電60%—70%,新增發電30%-40,同時杜絕了大量有毒污水、污泥的產生。據專家測算,目前我國共有高爐785座,大于1000立方米的高爐近300座,全國大中型高爐普遍裝備這一技術后,每年可節約新水0.5億立方米、節約循環水15億立方米,節電50億千瓦時,節省焦炭160萬噸,創造直接經濟效益32億元。
3.1.5、高爐干法除塵的優勢:
(1)、除塵效率高,可達99-99.9%。
(2)、煤氣質量好,凈煤氣含塵量受臟煤氣含塵量波動的影響較小,除塵后含塵量低于10mg/m3,通常在5 mg/m3以下。
(3)、節省能源,提高高爐生產的經濟效益,干法凈化裝置以高爐爐頂壓力為動力,不需另耗能量。濾袋除塵的脈沖反吹,機械化除灰系統耗電量很小,又不連續運轉。煤氣含水份少,降低了煤氣燃燒過程中本身所含水份的汽化熱損失,煤氣溫度高、燃燒效率高。采用干法凈化系統的熱風溫度可提高約100℃、可達1060℃;可使焦比降低,每年節省焦炭3-8噸左右,并延長了熱風爐壽命。
(4)、節約用水,全干法除塵工藝在除塵過程中不需要使用水洗和冷卻,只是在灰的輸送過程中加濕時使用極少量的水,節水效果顯著。
(5)、改善環境,不存在環境二次污染。
(6)、投資及運行費用低,由于全干法除塵技術省卻了濕法除塵的洗滌塔和沉降池等投資,占地少,節省征地費用,總投資為濕法工藝投資的60-70%,且建設速度快。投資節約30-40%,運行費用僅為濕法凈化系統的50%。
3.1.6、布袋除塵器種類
(1)按其進氣方式可分為上進氣和下進氣兩種方式。
采用上進氣時,含塵氣流從袋室上部進入除塵器,粉塵沉降方向與凈煤氣的流向一致,灰塵易降落。但是濾袋須設置上下兩塊花板,結構復雜,且不易調節濾袋張力。
采用下進氣時,含塵氣流從袋室底部進入除塵器,結構簡單,但是在濾袋中氣流是自下而上,與粉塵的沉降方向相反,容易使粉塵重返濾袋表面,影響清灰效果,并增加阻力。
(2)按濾塵方向可分為外濾式和內濾式兩種。
外濾式布袋除塵器指含塵氣體由濾袋外側向濾袋內側流動,粉塵被阻留在濾袋外表面。外濾式可采用圓袋或扁袋。袋內須設置骨架,以防濾袋被吹癟。脈沖噴吹、高壓氣流反吹等清灰方式多用外濾式。
內濾式布袋除塵器指含塵氣體由濾袋內側向濾袋外側流動,粉塵被阻留在濾袋內側表面。內濾式多用圓袋、機械震打、逆氣流、氣環反吹等清灰方式多用內濾式。
(3)按通風方式可分為吸出式和壓入式兩種。
除塵器設在風機負壓段,除塵器內空氣被風機吸出形成負壓。吸出式除塵器必須采用密閉結構。
除塵器設在風機正壓段,含塵氣流經風機壓入壓入除塵器,使除塵器在正壓下工作。壓入式正壓除塵器凈化后的氣體可直接排到大氣中,不需要放散煙囪,凈氣也不需要采用密封結構,構造簡單,節省管道,造價較吸入式低20%-30%。但是風機運送的是含塵氣體,磨損比較嚴重。
這是指的環境除塵,處理的氣體是無害氣體。對于高爐煤氣處理系統來說,從高爐出來的煤氣帶壓,布袋除塵器屬于正壓布袋除塵器,但是要保正氣密性,防止煤氣外泄。
(4)按清灰方式可分為機械式振動、逆氣流清灰方式、脈沖噴吹清灰方式、氣環反吹式及復合清灰方式。
利用機械裝置振打或搖動懸吊濾袋的框架,使濾袋產生振動而清落積灰。它包括人工振打、機械振打、和高頻振動等方式。
振動清灰方式的機械結構簡單,運轉可靠,但機械振打的震動強度分布不均勻,要求的過濾風速低,而且對濾袋的損傷較大。目前采用這種方式的越來越少。
逆氣流清灰方式是利用與過濾器流相反的氣流,使濾袋產生變形并使之產生振動而使粉塵層脫落。反向氣流的作用只是引起附著于濾袋表面的粉塵脫落的原因之一,更重要的是濾袋的變形導致粉塵層的脫落。
逆氣流清灰在整個濾袋上的氣流分布均勻,振動不劇烈,對濾袋的損傷較小,但清灰作用較弱,因而,允許的過濾風速較低。
脈沖清灰方式是將壓縮空氣(或惰性氣體)在極短時間內(不超過0.2s)高速噴入濾袋,同時誘導數倍于噴射氣量的氣體,使濾袋由袋口至底部產生急劇的膨脹和振動,產生很強的清落積灰的作用。
根據脈沖氣流與凈化氣流流動方向異同,有逆噴和順噴兩種方式。逆噴視為兩股氣流方向相反,凈化后的氣流由袋口排出;順噴視為兩股氣流方向一致,凈化后的氣流由濾袋底部排出。
噴嘴反吹清灰方式是一個帶狹縫的圓環或平板噴嘴設置在濾袋的外側,與高壓管道風機相接。噴嘴貼近濾袋的表面做上下往復運動,正對著濾袋的狹縫噴出高速氣流,清除附著于濾袋內側的粉塵層。此時,濾袋的其余部分仍處于全負荷運行中,除塵器可以連續運行。
噴嘴反向射流的清灰能力強,可采用較高的過濾風速,但清灰方式較復雜,費用高,且容易損傷濾袋。
3.1.7高爐布袋除塵器常用形式
國內高爐煤氣布袋除塵所采用的除塵器類型為反吹風內濾式布袋除塵器和低壓長袋外濾式脈沖布袋除塵器兩種。國產反吹風布袋除塵器從1986年開始正式用于凈化高爐煤氣。由于其清灰強度低,過濾負荷小造成基建投資大、除塵箱體多、清灰頻繁。隨著除塵技術的發展,脈沖閥、電磁閥、脈沖膜片的故障率減少,全國各煉鐵企業都對原除塵器實施技改,開始運用低壓長袋外濾式脈沖除塵器。
3.1.8新型高爐煤氣干法布袋除塵系統的特點
高爐煤氣干法布袋除塵系統是節能環保的綜合項目,不僅除塵效率高,同時除塵系統不用水,可以減少污染并改善煤氣質量。該系統有以下特點:
(1)改變煤氣溫度調節方式
當高爐遇到煤氣高溫或低溫,爐況不穩定時,會造成布袋除塵器燒袋或者結露糊袋,傳統技術采用設置冷熱交換器來解決這一問題,而冷熱交換器處理量小,不能滿足大型高爐的生產需要。采用爐頂打水和增加荒煤氣放散閥組工藝,有效控制高爐爐頂壓力,保證高爐的正常運行,為解決干法布袋除塵系統遇煤氣高溫或低溫這一難題提供了全新途徑。
(2)增加粗除塵裝置
在重力除塵器后增設一套旋風除塵器,大大減輕了布袋除塵器的過濾負荷,延長布袋使用壽命。
(3)增加布袋除塵器箱體直徑,減少箱體數量
由于大型高爐煤氣發生量多,勢必要成倍增加箱體數量,而每個箱體上均有閥門、補償器、一次儀表等,這使得整個干法除塵器的故障點大量增多,同時占地面積也大大增加。為解決大高爐干法除塵器箱體數量多、可靠性低的缺點,增加了布袋除塵器箱體的直徑,現在直徑可達6000mm;大大縮小占地面積、簡化工藝流程,且滿足過濾面積的要求。
(4)選擇合適濾袋
高爐煤氣凈化采用的袋式除塵器配置的濾料,國外都是采用諾梅克斯針刺氈。諾梅克斯濾料耐溫200℃以下,價格比較高; 氟美斯(FMS)濾料是中國研制的,用芳綸與玻纖混合,這種復合濾料,可耐260℃以上的高溫。過濾精度也比較高,煙塵排放濃度<5mg/m3,極大地提高了高爐煤氣的品質。濾袋平均壽命1年半以上,價格也比較低。得到了鋼鐵企業的普遍認可。 FMS針刺過濾氈系列產品具有耐高溫、高強度、抗酸堿腐蝕、耐磨、抗折等特點,經過不同的表面化學處理與后整理技術,還具有易清灰,拒水防油、防靜電等特點;并有適合150~200℃、200~250℃、250~300℃等不同溫度段的系列化產品。 FMS濾料與玻璃纖維濾料相比,其耐磨性、抗折性及剝離強度有明顯的提高,可承擔高過濾負荷。過濾速度可達1.0m/min以上,運行阻力低。與合成化纖耐高溫濾料相比,克服了化纖濾料伸長率大、變形大、耐溫低、耐腐蝕性差的弱點;尺寸穩定性、強度更好,并且價格低于其它耐高溫化學纖維。比較適用于高爐煤氣凈化。
(5)配套設施更加完善
針對干法系統運行中閥門和補償器都有不同程度的磨損、閥門的密封圈熔化等現象,選用的閥門和補償器內噴涂了耐磨的涂層,密封圈選用了耐高溫、高強度的材料,運行周期大大延長。