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热风炉技术

不用加装脱硝设备 也能实现超低排放

发布时间:2019-11-05点击量:157

 

 钢铁行业的烟囱排放的氮氧化物、二氧化硫、粉尘颗粒物等会对环境造成污染。2019年国家生态环境部、国家发展和改革委员会、财政部、工业和信息化部、交通运输部五部委联合下发环大气(2019)35号文件,对炼铁热风炉制定了超低排放标准,于2019年4月份实施执行。新标准要求排烟中的氮氧化物、二氧化硫、粉尘颗粒物指标低于200毫克/立方米、50毫克/立方米、10毫克/立方米。为了达标,钢铁企业纷纷耗巨资建立了专业的脱硫脱硝除尘设备,这大大增加了企业生产运行成本。而河南省豫兴热风炉工程技术有限公司(下文简称豫兴公司)使其氮氧化物、二氧化硫、粉尘颗粒的排放远远低于今年颁发的新国标,这对炼铁企业来说,是一场减轻环保压力降本增效的及时雨。

 

创新研发热风炉低氮燃烧技术

 

 据豫兴公司董事长刘世聚介绍,豫兴热风炉技术研究中心多年来一直重视氮氧化物的排放技术研究,研发并实践了低氮燃烧技术,可有效解决热风炉高氮排放这一污染问题,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/立方米之间,比2019年国家生态环境部规定的超低排放标准200毫克/立方米减少了78.6%~83.5%。这一成果为热风炉面临的达到超低排放而需要高额的设备投入和高额的运行成本问题,提供了科学的解决方案,受到了炼铁厂的欢迎。

 豫兴公司的超低排放热风炉低氮燃烧综合技术,在不投入脱硝治理和不增加成本的条件下,仅从优化热风炉燃烧技术本身和设备结构性能方面,就能彻底实现有毒有害气体的超低排放,可显著降低炼铁企业投资成本和运行成本,有效保证环保和企业效益。

                      

四大技术特点助力超低排放

 

 豫兴公司技术研发中心氮氧化物的超低排放关键技术——低氮燃烧综合技术研发始于9年前,其具体技术及实施要点如下:

 ——让煤气和空气进入各自对应的环道,由于送风和加热期的墙体和燃烧器环道墙体均处于高温状态,因此进入环道的煤气和空气接受墙体一次预热。当煤气和空气交错进入蓄热室大墙边缘,拱顶的下端时,被拱顶上方的喷射设置以每秒钟25米~35米速度高速喷射,喷射的煤气和空气形成的低温气幕罩,刚好将高温区域与拱顶耐火衬隔离开来,在保护了拱顶衬免受高温和冲刷作用的同时,也使低温气幕受高温辐射加热预热,使没有达到混合部分的煤气和空气气幕层预热温度高达500摄氏度~1000摄氏度。通过这重要的第三次预热,使喷出的煤气和空气理论燃烧温度得到了有效提高,提高了风温。

——采用长焰预混合燃烧上喷,通过烟筒负压的作用,使上喷的两种气体喷射至拱顶的顶部而折返往下进入蓄热室床面过程形成自然涡流,在实现了上述预热的基础上,高温气体再折返形成涡流让气流搅拌混合,达到混合燃烧程度更佳的效果。

 ——由于设置的上喷过程除了预热、涡流搅拌性能外,又特意设置了旋流,而旋流在顶部运动非常激烈,由于采用了涡流的二次气体搅混混合和旋流的三次搅混混合,使煤气和空气混合更加均匀,实现完全燃烧的终极目的。

 ——在实现均匀混合燃烧的同时,由于格子砖的蓄热换热能力与降低拱顶温度的综合作用,可以实施高风温。其中,格子砖截面的烟气流场和冷风流场均匀分布的均压均流格子砖。通过上述4种技术措施,使热风炉既取得良好的高风温效果,又实现了低氮排放,可谓一石二鸟。

 

创新技术在企业开花结果

 

 豫兴公司创新研发的低氮排放新技术已在企业开花结果。例如,2012年7月10日投产的山西建邦通才3号1860立方米高炉配套的豫兴悬链线顶燃式热风炉,在当年10月11日实现了月平均1314.7摄氏度的高风温历史纪录,至今没有被超越。其所采用的就是上述综合技术(格子砖为常规的30毫米孔径19孔格子砖)。在其拱顶温度平均1409摄氏度,拱顶温度和送风温度差94摄氏度的状态下,可使氮氧化物大大减少,因为氮氧化物生成的拱顶温度为大于1420摄氏度。2013年,北京科技大学教授程树森的研究小组对该组热风炉实施了现场测试,测试结果表明,其氮氧化物生成量为83毫克/立方米。这创造了低氮氧化物生成的历史纪录。

 豫兴悬链线顶燃式热风炉在河北省境内分布最多,尤其是河北省敬业钢铁公司仅目前就有34座豫兴悬链线顶燃式热风炉长期在高风温运行。为了测试燃烧状态下热风炉的性能,豫兴公司测试了河北省敬业钢铁公司所用的豫兴悬链线顶燃式热风炉,测试周期为60分钟的燃烧周期,平均按照每10分钟测试一次,以平均值为单位计量。测试结果表明,在燃烧状态下的热风炉拱顶温度均在1300摄氏度以下,送风温度均在1215摄氏度以上,三座高炉热风炉一个燃烧周期分五次测得的氮氧化物均分别保持在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,完全低于国家超低排放指标。

 除了河北敬业钢铁公司外,豫兴公司还委托权威检测机构对河北澳森钢铁公司、河北纵横丰南钢铁公司、唐山瑞丰钢铁公司、秦皇岛安丰钢铁公司等五家单位的十座高炉配套的30多座豫兴悬链线顶燃式热风炉烟气成分进行了现场实测,测得烟气成分中氮氧化物排放量如下表:  

检测结果.jpg

 从目前情况看,豫兴公司顶燃式热风炉可以使炼铁厂不用考虑建设脱硝治理设备就能满足2019年国家生态环境部提出的200毫克/立方米以下的氮排放标准。豫兴公司热风炉综合低氮燃烧综合技术的成功经验,为我国炼铁高炉配套的热风炉在使用、建设、设计中避免有毒气体污染环境,实施超低排放,提供了科学的依据,也为炼铁厂节能降本做了十分有益的贡献。

 

 

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