冷凝再热技术在钢厂烟气消白中的应用

　　摘 要：我国多数钢铁厂采用湿法脱硫工艺，脱硫后从烟囱排出的烟气接近饱和湿烟气状态，当其与外界冷空气混合后，烟气中的水蒸气发生凝结，经大气折射、散射后形成肉眼可见的白色烟羽。本文介绍了消除白色烟羽的三种工艺路线，详细介绍了烟气冷凝再热工艺在某钢厂消白项目中的应用情况，同时对系统的工艺组成、技术参数、优势特点等进行阐述。

　　关键词：钢铁厂;饱和湿烟气;冷凝再热技术;MGGH;消白

　　钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，但又属于重耗能、重污染行业，在生产过程中会使用大量化石燃料，同时向环境排放大量的污染物。其中，氮氧化物和SO2是产生酸雨的罪魁祸首，为控制SO2排放问题，国家环保部门制定了相关的标准来要求钢铁企业采取一定措施以减少SO2的排放。

　　目前，钢厂脱硫工艺大多以湿法脱硫为主，其中80%以上为石灰石石膏法。该工艺技术成熟，脱硫效率可达90%以上，随着国家对SO2排放要求的不断提高，可以预见在未来，石灰石膏法会占据更大的市场份额[1]。但是，由于湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气，其中含有大量液滴、可溶性颗粒物以及气态可凝结颗粒物、可溶性盐等，此类物质会随着烟气一起排入大气，造成污染环境。同时由于脱硫出口烟气温度偏低(45～55℃)，在与外界空气混合后温度进一步降低，从而使烟气中的水蒸气凝结成小液滴，经大气折射、散射后形成肉眼可见的白色烟羽[2]。

　　针对白色烟羽的消除，目前主流的工艺路线有三种[3，4]：冷凝法、直接/间接加热法、冷凝再热法。其中，冷凝法是通过对饱和湿烟气进行直接降温，烟气中的水蒸气遇冷液化、水分析出，从而降低烟气中的绝对含湿量，达到减弱白色烟羽的目的。常见的冷凝工艺有烟道冷凝和浆液冷却，但因受冷源温度以及造价的限制，烟气降温幅度有限，水分无法完全析出，白色烟羽无法被完全消除。直接/间接加热法是通过对末端烟气进行加热升温，降低烟气的相对含湿量。常见的直接加热技术包括热风混合加热、燃气直接加热、热空气混合加热技术，间接加热技术包括回转式GGH、管式GGH、MGGH等。理论上该方法可以完全消除白色烟羽，但要求加热温度较高，系统能耗大。冷凝再热法是将冷凝法和加热法结合，首先对饱和湿烟羽进行降温处理，使烟气中的大部分水蒸气液化析出，降低绝对含湿量，然后再加热烟气，降低相对湿度，实现白色烟羽的消除[5]。钢铁行业常见的冷凝再热技术包括“烟道冷凝+MGGH”“浆液冷却+MGGH”。

　　2019年我司承包了某钢厂的烟气消白项目，采用“浆液冷却+MGGH”工艺路线，以下对项目过程中的消白工艺、技术参数以及实施效果进行介绍。

　　1 项目概况

　　某钢厂现有200m2烧结机，脱硫系统进口烟气处理量为790000Nm3/h(湿基);脱硫塔入口烟气温度为166～185℃，出口烟气温度为60℃;脱硫系统单层浆液循环量为1000m3/h，脱硫后烟气经烟囱直接排入大气中。由于该厂白色烟羽现象十分严重，观感欠佳，且烟囱处伴随严重的“烟囱雨”现象，给钢厂的声誉以及周边村民的生活造成了很大困扰，故要求对白色烟羽进行彻底治理，要求在非极端天气下，烟囱出口无白烟。

　　2 系统原理

　　由于脱硫塔出口烟气温度较高，且受到现场热源情况以及场地条件限制，直接冷凝法和直接加热法都不适合本项目，因此最终选用“浆液冷却+MGGH”工艺路线，具体流程如下图所示。

　　1主抽风机出口烟气;2GGH冷侧;3SCR脱硝;4GGH热侧;5烟气冷却器;6热媒水循环泵;7烟囱;8烟气加热器;9湿式电除尘;10脱硫塔;11浆液循环泵;12浆液冷却器;13冷却水循环泵;14冷却塔

　　“浆液冷却+MGGH”工艺流程图

　　该工艺首先需要改造原有的浆液循环系统，在原脱硫塔浆液循环管上设置浆液冷却器，使脱硫浆液先通过浆液冷却器后再到喷淋层进行喷淋。浆液冷却器的一侧通浆液，另一侧通冷却水，冷却水通过换热器使浆液温度下降。喷淋浆液后，脱硫塔内烟气温度随之降低，从而使脱硫塔内的蒸发量减少，烟气的绝对含湿量降低。

　　同时，在脱硝出口(即脱硫塔入口)烟道上增设烟气冷却器，在湿式电除尘器出口烟道上增设烟气再热器，两者采用热媒水系统进行换热，构成MGGH系统。通过利用SCR脱硝出口的高温烟气加热热媒水，热媒水进入烟气再热器加热湿式电除尘器出口的饱和烟气，从而降低烟气的相对含湿量，达到消白的目的。

　　3 工艺系统组成

　　(1)循环冷却水系统附属设备。主要部件包括：①过滤器。浆液冷却器的冷却水侧进口管道设置过滤器，以防止冷却水中的杂物堵塞换热器和水泵。②系统管道、阀门。本次系统改造涉及浆液管道及循环冷却水管道，其中浆液管道按原系统管道配置。③热控仪表。在烟气冷却器和烟气再热器的进出口处设置温度和差压传感装置，在水侧设置流量计等。④冷却塔。根据实际需要配套设置循环冷却水的冷却塔。

　　(2)浆液冷却器。针对脱硫浆液含固量高、杂质多、易腐蚀磨损等特性，选用的液液金属板式换热器具有传热效率高、抗堵塞、耐腐蚀、阻力低等优点。

　　(3)煙气冷却器和烟气再热器。烟气冷却器和烟气再热器采用气水换热器，具有传热效率高、抗腐蚀性能强、抗积灰性能优良、结构紧凑、体积小等优点。

　　(4)清灰系统。采用耙式吹灰器对烟气冷却器进行清灰处理，烟气再热器采用水冲洗装置。

　　(5)热媒水循环系统及附属设备。主要部件包括：①系统管道、阀门。本次系统改造涉及原烟气管道及热媒水管道，其中原烟气管道按原系统管道配置。烟气冷却器和烟气再热器水侧进出口设置手动阀门、过滤器及其阀组。②热控仪表。浆液冷却器进出口设置温度和压力远传测点，水侧设置流量计。③补水装置。由于热媒水在循环过程中会有少量蒸发，因此增设一套补水装置。

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文章名称： 冷凝再热技术在钢厂烟气消白中的应用

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