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熱風爐技術

不用加裝脫硝設備 也能實現超低排放

發布時間:2019-11-05點擊量:223

 

 鋼鐵行業的煙囪排放的氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒物等會對環境造成污染。2019年國家生態環境部、國家發展和改革委員會、財政部、工業和信息化部、交通運輸部五部委聯合下發環大氣(2019)35號文件,對煉鐵熱風爐制定了超低排放標準,于2019年4月份實施執行。新標準要求排煙中的氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒物指標低于200毫克/立方米、50毫克/立方米、10毫克/立方米。為了達標,鋼鐵企業紛紛耗巨資建立了專業的脫硫脫硝除塵設備,這大大增加了企業生產運行成本。而河南省豫興熱風爐工程技術有限公司(下文簡稱豫興公司)使其氮氧化物、二氧化硫、粉塵顆粒的排放遠遠低于今年頒發的新國標,這對煉鐵企業來說,是一場減輕環保壓力降本增效的及時雨。

 

創新研發熱風爐低氮燃燒技術

 

 據豫興公司董事長劉世聚介紹,豫興熱風爐技術研究中心多年來一直重視氮氧化物的排放技術研究,研發并實踐了低氮燃燒技術,可有效解決熱風爐高氮排放這一污染問題,使有毒有害的NOX排放量小于50毫克/立方米,平均在32.83毫克/立方米~42.83毫克/立方米之間,比2019年國家生態環境部規定的超低排放標準200毫克/立方米減少了78.6%~83.5%。這一成果為熱風爐面臨的達到超低排放而需要高額的設備投入和高額的運行成本問題,提供了科學的解決方案,受到了煉鐵廠的歡迎。

 豫興公司的超低排放熱風爐低氮燃燒綜合技術,在不投入脫硝治理和不增加成本的條件下,僅從優化熱風爐燃燒技術本身和設備結構性能方面,就能徹底實現有毒有害氣體的超低排放,可顯著降低煉鐵企業投資成本和運行成本,有效保證環保和企業效益。

                      

四大技術特點助力超低排放

 

 豫興公司技術研發中心氮氧化物的超低排放關鍵技術——低氮燃燒綜合技術研發始于9年前,其具體技術及實施要點如下:

 ——讓煤氣和空氣進入各自對應的環道,由于送風和加熱期的墻體和燃燒器環道墻體均處于高溫狀態,因此進入環道的煤氣和空氣接受墻體一次預熱。當煤氣和空氣交錯進入蓄熱室大墻邊緣,拱頂的下端時,被拱頂上方的噴射設置以每秒鐘25米~35米速度高速噴射,噴射的煤氣和空氣形成的低溫氣幕罩,剛好將高溫區域與拱頂耐火襯隔離開來,在保護了拱頂襯免受高溫和沖刷作用的同時,也使低溫氣幕受高溫輻射加熱預熱,使沒有達到混合部分的煤氣和空氣氣幕層預熱溫度高達500攝氏度~1000攝氏度。通過這重要的第三次預熱,使噴出的煤氣和空氣理論燃燒溫度得到了有效提高,提高了風溫。

——采用長焰預混合燃燒上噴,通過煙筒負壓的作用,使上噴的兩種氣體噴射至拱頂的頂部而折返往下進入蓄熱室床面過程形成自然渦流,在實現了上述預熱的基礎上,高溫氣體再折返形成渦流讓氣流攪拌混合,達到混合燃燒程度更佳的效果。

 ——由于設置的上噴過程除了預熱、渦流攪拌性能外,又特意設置了旋流,而旋流在頂部運動非常激烈,由于采用了渦流的二次氣體攪混混合和旋流的三次攪混混合,使煤氣和空氣混合更加均勻,實現完全燃燒的終極目的。

 ——在實現均勻混合燃燒的同時,由于格子磚的蓄熱換熱能力與降低拱頂溫度的綜合作用,可以實施高風溫。其中,格子磚截面的煙氣流場和冷風流場均勻分布的均壓均流格子磚。通過上述4種技術措施,使熱風爐既取得良好的高風溫效果,又實現了低氮排放,可謂一石二鳥。

 

創新技術在企業開花結果

 

 豫興公司創新研發的低氮排放新技術已在企業開花結果。例如,2012年7月10日投產的山西建邦通才3號1860立方米高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐,在當年10月11日實現了月平均1314.7攝氏度的高風溫歷史紀錄,至今沒有被超越。其所采用的就是上述綜合技術(格子磚為常規的30毫米孔徑19孔格子磚)。在其拱頂溫度平均1409攝氏度,拱頂溫度和送風溫度差94攝氏度的狀態下,可使氮氧化物大大減少,因為氮氧化物生成的拱頂溫度為大于1420攝氏度。2013年,北京科技大學教授程樹森的研究小組對該組熱風爐實施了現場測試,測試結果表明,其氮氧化物生成量為83毫克/立方米。這創造了低氮氧化物生成的歷史紀錄。

 豫興懸鏈線頂燃式熱風爐在河北省境內分布最多,尤其是河北省敬業鋼鐵公司僅目前就有34座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐長期在高風溫運行。為了測試燃燒狀態下熱風爐的性能,豫興公司測試了河北省敬業鋼鐵公司所用的豫興懸鏈線頂燃式熱風爐,測試周期為60分鐘的燃燒周期,平均按照每10分鐘測試一次,以平均值為單位計量。測試結果表明,在燃燒狀態下的熱風爐拱頂溫度均在1300攝氏度以下,送風溫度均在1215攝氏度以上,三座高爐熱風爐一個燃燒周期分五次測得的氮氧化物均分別保持在36毫克/立方米、37毫克/立方米、33毫克/立方米、40毫克/立方米、37毫克/立方米、37毫克/立方米,完全低于國家超低排放指標。

 除了河北敬業鋼鐵公司外,豫興公司還委托權威檢測機構對河北澳森鋼鐵公司、河北縱橫豐南鋼鐵公司、唐山瑞豐鋼鐵公司、秦皇島安豐鋼鐵公司等五家單位的十座高爐配套的30多座豫興懸鏈線頂燃式熱風爐煙氣成分進行了現場實測,測得煙氣成分中氮氧化物排放量如下表:  

檢測結果.jpg

 從目前情況看,豫興公司頂燃式熱風爐可以使煉鐵廠不用考慮建設脫硝治理設備就能滿足2019年國家生態環境部提出的200毫克/立方米以下的氮排放標準。豫興公司熱風爐綜合低氮燃燒綜合技術的成功經驗,為我國煉鐵高爐配套的熱風爐在使用、建設、設計中避免有毒氣體污染環境,實施超低排放,提供了科學的依據,也為煉鐵廠節能降本做了十分有益的貢獻。

 

 

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