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美国熄焦塔新技术

时间:2014-07-30 10:27:12|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

熄焦系统的主要作用就是使推出的红焦从约1050℃冷却至环境温度,再进行下一步的运送。在美国西部各州,大多数应用的是湿熄焦技术。主要技术要求是焦炭水分必须保持在5%以下,以利于其在高炉上…

熄焦系统的主要作用就是使推出的红焦从约1050℃冷却至环境温度,再进行下一步的运送。在美国西部各州,大多数应用的是湿熄焦技术。主要技术要求是焦炭水分必须保持在5%以下,以利于其在高炉上使用。
另外,熄焦工艺会造成污染物的排放。颗粒物质(PM)的排放是其主要部分,尤其是可吸入的灰尘,如PM10(<10μm)和PM2.5(<2.5μm),这些颗粒物质伴随气体的排放。
在美国,对每一个批准计划新建的熄焦塔,对颗粒物质排放量都作了限制,这些规定基于其每年的排尘额度。这些数值经过转换后,就可得到各排放因素的明细。从前,排尘额度是300g/t焦炭,而现在美国新建的熄焦塔排尘额度约130g/t焦炭。减排颗粒物质只有采用先进的新技术才能实现。
1.1熄焦塔颗粒物质排放的来源及减排的技术措施
颗粒物质排放的主要来源如下:
①红焦与水接触时产生的;
②每次熄焦后没有定期清理熄焦塔内部,其折流板上的颗粒物质也是一个来源;
③熄焦水不是新水,而是二次利用水或是重复利用水,水中含有一定量的颗粒物。在美国对此有一些限制。除此以外,还有粒度>2μm的悬浮物,以及可沉淀固体。
熄焦塔减少颗粒物质排放的可行措施如下:
◆“快速”和强力冷却以捕获颗粒物质,确保在整个熄焦过程中水分的快速渗透。
◆喷雾水流精细布置,将上升的颗粒物质进行预浓缩-分离。
◆用折流板分离颗粒物质。
◆每次熄焦过程快结束时,喷撒水雾有序地进行折流板除尘,以防止颗粒物质存积。这时采用的水要求很干净。
◆一个经改进的熄焦水处理设备,它包含一个自动刮刀,用于清除由熄焦水引入的颗粒物质。
◆熄焦车与熄焦塔之间密封,尽可能地避免在熄焦塔底部的侧排放。
总体来说,就是对整个熄焦系统进行合理设计,包括熄焦水输入的路线和时间排列顺序,这可以影响蒸汽流的状态、外部空气的进入等等。以此尽可能地在熄焦塔内进行灰尘分离。对于这项设计,随着一个个工程不断积累,实践经验将在未来继续发挥重要作用。
迄今为止,在熄焦塔内清灰的细节,还很不确定,熄焦塔内的过程对于一个完整的理论概述来说还是太过于复杂。进一步改进熄焦工作、更多的研究和改进是十分迫切的。
1.2 颗粒物质监控的方法
由于政府的要求,世界各地普遍进行了颗粒物质的监控。经常采用和实际得到证明的监控方法是“莫尔霍尔方法”(Mohrhauer method)(前标准VDI2066)。这种方法的缺陷是捕集细小灰尘不均衡。等速方法(isokinetic methods)尝试着解决这种缺陷。这种方法已经完善,用于处理气源稳定的废气。但在熄焦塔,情况完全不同,例如蒸汽含量高、蒸汽流速极不稳定,在一次熄焦过程中,蒸汽流速在15m/s到接近0之间变化。这项测验方法不适合在这种情况下应用。因此,把不同情况下的排放水平进行比较,会导致错误的结论,一定要坚决避免。很明显,熄焦塔强烈需要改进颗粒物质的监控方法。在恶劣的操作环境下,既要关注监控方法的可靠性,又要关注其可操作性。
1.3 用于颗粒物质减排的CSQ熄焦系统
最先进的湿熄焦系统CSQ(就是稳定熄焦)是基于现代大型焦炉和熄焦车的高装水平的特点而开发的。此技术是干熄焦技术的替代技术。CSQ提升了环保指标。干熄焦的气体排放来自于快速换热,而此技术的颗粒物质的排放接近于干熄焦系统,甚至还要更少,水的迅速覆盖几乎立刻阻止了气体的产生。另一方面,CSQ的投资、操作和维护费用比干熄焦系统低很多。
其工艺由底部熄焦(主要部分)和顶部熄焦(次要部分)组成,熄焦时间极短。在这一“高速”的熄焦过程中,焦炭迅速被熄灭。高机械应力作用在底部的焦块上,产生大量焦尘。这些焦尘要在其被排放前予以清理。在熄焦塔内加上了一个罩子,以防止下落的焦炭掉到熄焦车外边,另外更减少了底部焦炭的溅落。
为大幅度减少冒出来的熄焦蒸汽中的尘量,CSQ上安放双层折流板,上下两层。CSQ技术应用在很多新建焦化厂,如德国施韦尔根厂、浦项光阳厂和韩国现代厂。在这些熄焦塔试运行过程中,CSQ技术降低颗粒物质排放的显著效果得到确认。颗粒物质的排放会被降低到15g/t焦炭的安全水平之下,当前世界大多数政府对传统的熄焦塔所要求的排放值是25-100g/t,与此相比这个数值是低的。
1.4 美国新式熄焦塔的特点
美国新建立的熄焦塔许多采用CSQ技术。其中有3个在美国钢铁公司克莱尔顿蒙瓦利厂。这些CSQ的技术特点如下:
①改善水质的沉淀净化器,以净化熄焦水。
②当前的USS-LOMO熄焦系统没有更换。
相比于传统的顶式熄焦工艺,LOMO式装置使水向熄焦车深处渗透更好,从而使一次熄焦强度更强,时间更短。
③产生的蒸汽高度更高(50m)。
④双折流板系统。
⑤上部喷雾用以预浓缩,并对喷口加以刮擦清理。
⑥上折流板清理系统。
双折流板系统是减排颗粒物质的最重要措施之一。儋姆斯(Zeimes)估算了蒂森克虏伯施韦尔根厂CSQ系统的减排效果,其结果如下:
①上层折流板的主要目的是分离细小灰尘。这些折流板用塑料制成,上部开孔的内部间隔更小,相关粒度颗粒物质分离的效率是74%。
②下层折流板用不锈钢制成(为的是防止烧坏),其设计开孔的内部间距大一些,以分离较大颗粒的灰尘。
③这两个分离系统相结合,其总体分离效率达98%。

 

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