摘要：目前国内大部分钢铁行业烧结机烟气均进行了脱硝、脱硫升级改造，其方案主要以湿法烟气脱硫为主，此方法是造成烟气烟羽现象的主要因素[1]。因地域差别，通常烟羽温度在45℃-55℃之间，此时的烟气为饱和湿烟气，烟气中含有大量的水蒸汽，具有一定的潜热，如果烟气由烟囱直接排出，受大气温度的影响，烟气中的水蒸汽就会凝结形成湿烟羽。因此，烟气烟羽治理的关键就是排放烟气温度、湿度的控制。本文以某钢铁责任有限公司2*230㎡烧结机烟气烟羽治理方法进行浅谈，希望对钢铁行业烟羽治理的发展带来积极意义。
关键词：烟气脱硫；烟气烟羽；治理方法
0引言
目前国内钢铁行业绝大多数烧结机烟气处理常见以喷淋或湿法脱硫为主，排烟温度降至45℃-55℃，此时的烟气通常是饱和湿烟气，烟气中含有大量水蒸汽，与环境冷空气混合，在降温过程中，所含的水蒸气饱和凝结，凝结水雾滴对光线产生折射、散射，使烟羽呈现出白色或者灰色，被称为“湿烟羽”，“烟气消白”就是指去除湿烟气中的水蒸气[3]。烟气消白消除的不是视觉上的污染，而是比较彻底的消除烟气中的氮氧化物，硫化物，气溶胶，各种烟尘颗粒物及结晶盐颗粒物质。随着国家大气污染防治政策的深入实施，我国钢铁行业环保压力显著增加，烟气消白也日益纳入环保改造项目。
1治理背景
2018年，天津市国内首个地方在大气标准中对烟气排放温度做出限定，规定非采暖季（4月至10月）烟气排放温度≤48℃，采暖季（11月至次年3月）烟气排放温度≤45℃，并且鼓励使用余热对降温后烟气进行再加热，该标准已于2018年7月1日正式实施，标志着我国烟气消白治理进入里程碑阶段[3]。某钢铁责任有限公司2*230㎡烧结机烟气处理设计湿法脱硫系统，系统升级改造需要增加SCR脱硝和消白系统来保证环保达标排放。由于烧结机出口烟气温度平均在130℃-145℃左右，往往运行期间保持脱硝催化剂反应温度要满足320℃-380℃（催化剂设计最低、最高连续运行烟温为295℃-420℃）。过低的反应温度将大大提高副反应的发生，生产（NH4）2SO4或NH4HSO4附着在催化剂表面，堵塞催化剂的通道和微孔，从而大大降低催化剂的活性[3]；过高则增加高炉煤气消耗量和二次换热的困难。因此烧结机烟气的消白治理不仅仅考虑消白系统，更多的要结合脱硝、脱硫系统综合治理，进而消除二次污染并节约资源和经济成本。
2烧结工艺介绍
烧结是指在一定的高温作用下，使铁矿粉末或粉末压坯加热到低于其基本成分的熔点的温度，产生一定量的液相，并与其他未熔矿石颗粒作用，冷却后液相将矿粉颗粒之间发生粘结，烧结体的强度增加，把粉末颗粒的聚集体变成为晶粒的聚结体，从而获得所需的物理、机械性能的制品或材料。其中，带式烧结机是我国冶金钢铁企业使用最为广泛的一种烧结机款型，其技术先进可靠且实用，适用于大、中型规模烧结厂的铁矿粉烧结处理[4]。
带式烧结机是由铺设在钢结构上的封闭轨道和在轨道上连续运动的一系列烧结台车组成。首先将烧结矿中分出的铺底料加至台车上，以保护台车箅条并减少废气中的含灰量然后再将烧结混合料经布料机加至台车上，并保持规定的高度。随之进行抽风点火烧结，随着台车的前进，通过抽风助燃，烧结过程将由料层表面向下不断进行.将混合料由上至下烧透，生成烧结矿。至机尾时烧结完成，台车翻转而将烧结饼倾卸。烧结饼经破碎和筛出热支矿后，送至冷却机冷却。空台车沿下部轨道继续运行回烧结机头部，进行新一轮的加料点火烧结过程，如此循环。而烧结废气则由料层中抽出至台车下的风箱从而并入除尘入口烟道，经脱硝、脱硫处理后排向烟囱。
图1
3可行性方案
本可行性方案采用“先降温、后升温”的技术路线，参照烧结机烟气低温及高炉煤气加热升温的特点，设置一级烟气冷却器、MGGH烟气冷却器、烟气冷凝器、MGGH烟气再热器以及冷却塔等系统[5]。
一级烟气冷却器布置在GGH与增压风机之间的烟道上，主要是将吸收塔入口烟气温度从175℃-185℃冷却至115℃-120℃，保证其烟气温度始终在酸露点以上，这部分余热品味相对较高，烟气冷却降温释放出的热量，可供70℃供热回水升温至90℃去热网供水或去后期余热发电锅炉使用，其换热管材质为DN钢制作。
MGGH烟气冷却器，布置于现有脱硫系统增压风机与吸收塔之间，将115℃-120℃烟气进一步冷却至90℃-95℃进入吸收塔，该部分回收的热量供MGGH烟气冷凝器出口烟气加热使用，其换热管材质为2205制作。
烟气冷凝器，对现有脱硫系统吸收塔出口烟囱进行改造，将塔顶锥段部分改为侧出式水平烟道，将烟气冷凝器布置于此处，将吸收塔出口约50℃-53℃的饱和烟气降至48℃/45℃（非采暖季工况/采暖季工况），其换热管材质为氟塑料PFA制作。
MGGH烟气加热器，布置于烟气冷凝换热器后，利用MGGH烟气冷却器回收的热量将48℃/45℃（非采暖季工况/采暖季工况）的烟气加热至71℃/68℃（非采暖季工况/采暖季工况）后通过烟囱排放至大气，其换热管材质为氟塑料PFA制作。
其中，MGGH系统采用闭式循环二次换热系统，该系统功能为完成烟气和水之间的换热。水在烟气冷却器中吸收烟气热量，通过循环水泵输送到烟气再热器，把热量传给从吸收塔出来的净烟气，烟气侧入口过渡段设有导流板，以保证换热器烟气流畅均匀。MGGH系统还配备取样系统定期检测循环水电导率，通过加药系统添加30%NaOH溶液将循环水PH值控制在9-9.5，以保护碳钢循环管道。
冷却塔属热交换设备系统，其利用空气对通过其的水冷却，冷却塔冷却过程中同时把水汽化潜热带入空气。
具体流程图详见图一。
4调试试验
2019年08月10日10时，两台烧结机烟气消白系统安装完毕后仅投运一级烟气冷却器，由于当时烟气冷凝器和MGGH未投运，湿度较大，烟羽现象特别明显。此时吸收塔入口烟气温度为111℃，吸收塔出口及烟囱入口温度为55℃，对两台烧结机烟气烟羽情况进行了拍摄记录，如图一所示。
2019年08月13日8时50分，两台烧结机烟气消白系统安装完毕后进行投运调试，由于当时湿度相对较大，加之烟气冷凝器冷凝调试效果不明显，出现明显的少许烟羽现象。此时吸收塔入口烟气温度为110℃、吸收塔出口温度为55℃、烟气冷凝器出口温度51.1℃、烟囱入口温度为69.8℃（干烟气），对两台烧结机烟气烟羽情况进行了拍摄记录，如图二所示。
2019年08月20日11时，两台烧结机烟气消白系统调试完毕，由于吸收塔入口烟温和烟气冷凝器、MGGH未达设计值出力，烟囱出口出现烟羽基本消失现象。此时吸收塔入口烟气温度为100℃、吸收塔出口温度为53℃、烟气冷凝器出口温度49.2℃、烟囱入口温度为69.5℃（干烟气），对两台烧结机烟气烟羽情况进行了拍摄记录，如图三所示。
2019年06月15日15时31分，两台烧结机烟气消白系统调试完毕后运行正常，此时环境温度32℃、吸收塔入口烟气温度为96.5℃、吸收塔出口温度为52℃、烟气冷凝器出口温度52.6℃、烟囱入口温度为69.2℃（干烟气），烟囱出口烟羽完全消失，SO2、NOX、粉尘含量均达标排放，对两台烧结机烟气烟羽情况进行了拍摄记录，如图四所示。
各参数记录表：
5结束语
通过上述实验和分析，在系统运行正常的工况下，可以看出有色烟羽的消除与当时的环境温度、环境湿度、排烟温度、排烟湿度等参数密切相关外，还与颗粒物的排放有关[6]。排烟中颗粒物的含量高，水蒸气凝结丰富，既是在远高于露点的情况下，水蒸气也能够凝结形成烟羽，单排烟中颗粒物≤5mg/m3时，对水蒸气的凝结明显减小。
参考文献
[1]赵春丽,吴铁,等.钢铁行业烧结烟气脱硫现状及协同治理对策建议[J]《环境工程》,2014,32（10）：76-78
[2]朱廷钰，刘青，李玉然，等.钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术[J]《科技导报，2014，32（33）：51-56
[3]天津市地方强制性标准《火电厂大气污染物排放标准》（DB12/ 810—2018）
[4]某钢铁责任有限公司2*230㎡烧结机烟气治理升级改造技术文件
[5]李怡宏.烧结烟气余热回收利用技术现状分析[C]//2008全国能源与热工学术年会论文集.2008
[6]张劲松,孙捷,张发捷.烟气成分及SCR脱硝系统运行特性对烟羽形成的影响《热力发电》,2017,46（12）：108-113
作者简介
陈伟利，男，汉族，河南省许昌市，大唐环境产业集团股份有限公司许昌项目部，工程师，大学本科，工学学士，研究方向为热能与动力工程专业，擅长于电力安装、烟气脱硫脱硝运营管理。
论文作者:陈伟利
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：烟气论文; 吸收塔论文; 温度论文; 冷凝器论文; 烧结机论文; 系统论文; 烟囱论文; 《电力设备》2019年第13期论文;