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制氮机厂家汉迅行业资讯 - 一种新型焙烧烟气净化技术的开发与应用

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  1刖目云南铝业股份有限公司“九五环境治理,节能技术改造”工程采用国内先进的186kA大型预焙电解槽,年产电解铝10万t,配套建有一座80室敞开式焙烧炉,以低压煤气作为燃料,5个火焰系统,设计年产预焙阳极炭块6万t.焙烧所用生阳极炭块是采用某钢铁公司焦化厂生产的中温煤沥青(软化点C环球法)作为粘结剂,其用量为生产制品重量的13.5%~15%.在焙烧过程中,这些煤沥青有50% ~60%分解成为含有沥青焦油和少量二氧化硫等有害成分的浓浓黄烟,除一部分在焙烧炉火道内被烧掉外,其余的随废气进入环形烟道。同时,若预焙阳极中配有电解残极,则焙烧后也将残极逸出物带入烟气。可见,焙烧烟气中,除燃料的燃烧产物和填充料的粉尘外,还含有大量的沥青挥发物及残极逸出物。众所周知,沥青烟气中含有较强的致癌物质一3,4苯丙芘。因此,控制和治理焙烧烟气是一个相当重要的问题。

  纵观国内焙烧烟气的治理,大都采用湿法和干法两种净化技术。湿法净化污水处理较为困难,很容易造成二次污染;干法净化从流程上看,净化的主要目的是净化残极逸出物即氟化物,而且工艺流程较复杂,投资较大。实际生产中根据各大型铝厂焙烧炉烟气实测的数据显示,烟气中氟含量实测值比设计值低80%以上,仅为0. 13~0,15kg/1.Al,与电解烟气干法净化的排氟含量相比,未超过铝厂氟化物排放标准1Cmg/Nm3,所以焙烧烟气中对氟的净化可视为不必要。为此,云南铝业股份有限公司与贵阳铝镁设计研究院共同设计开发了一种新型的焙烧烟气净化方式用于生产。

  2新型净化系统的设计条件和排放标准2.1系统设计条件沥青(焦油):200烟气压力:一25003000Pa2.2烟气成份表1烟气成份元素含量2.3净化后排放标准表2烟气排放标准/(mg°Nm名称粉尘沥青烟氟化物二氧化硫大量排放标准3新型系统工艺技术方案3.1系统工艺流程焙烧烟气从车间环型烟道先进入重力沉降室,除去烟气中的大颗粒粉尘,再经全蒸发式冷却装置喷水雾化冷却,使烟气从110 90C后进入电捕焦油器,捕集下的沥青焦油密封收集并定期运输到某钢铁厂作燃料使用,净化后的烟气经排烟风机达标排放。(见)工艺流程。2主要设备结构及工作原理该系统的核心设备是电捕焦油器,其结构为管式筒型结构,即此方案电捕焦油器采用管式电场,它是由阴极电晕线和阳极沉淀管同心安装组成,所形成的电场电力线是发散的。其结构与板式电场完全不同,板式电场是由相同尺寸的阴极块和阳极块平等安装所组成,形成的电场电力线是平形的。就本方案来讲,电场外形为筒型。筒的上下部为锥体上单管电场通过管内的焙烧烟气,在直流负高电压的作用下,沥青烟微粒子发生电离,产生大量的自由电子和正离子,正离子被电晕线(阴极线)吸引而失去电荷,自由电子和随即产生的负离子(即沥青烟雾微粒被激化带负电荷)向沉淀管(阳极管)定向移动,积聚于沉淀管壁,从而达到捕捉烟气中的沥青和尘埃。沉淀管收集到的沥青液滴,逐渐形成流体往下锥体流淌,集中回收。从沉淀管上部出来的气体就是己经被净化后的气体通过450kW的高压排烟机排入大气。

  33电捕焦油器的计算分析焙烧烟气净化,配有4套电场,每套电场内安装有324个单管沉淀管,每根沉淀单管高为45m,内径200mm,每根沉淀管中心同心安装一根电晕线,外径为2mm,整个系统烟气总流量大概为1.4~ 3.3.1对一个筒型电捕器的有效面积计算一套电场筒体共有324根单管,其电场有效3.3.2对于单管工作,起始电晕激化烟气时,产生的起晕场强:起晕场强有关,还与烟气温度、负压、管壁和电晕线的光洁度、气体的2、S2、N2等有密切的关系。

  对于管式电捕焦油器的工作效率的计算由德意希一安德森方程可以计算出电捕器的工作效率,如果能可靠地测定烟气流量Q,沉淀管有效面积S,管式电场设计所定的效驱进速度Wp―般为0.05~0.2m2/s根据本系统:取E二S:沉淀管有效面积m2 E:阴阳极之间产生的场强V阴阳极间所加的电压b管半径a电晕线半径即:电场工作时,起晕场强为9.还需要说明的是:电场捕集沥青的效率不仅与Q:烟气流量m3/sWp:沥青粒子的有效驱进速率3.4净化电场自动控制简要分析作为电捕焦油器其电场的产生及其自动控制,乃是净化设备正常安全运行的关键所在。

  下面简略地分析其主电路工作原理:(见)主电路是以交流380V作为电源,通过升压变Td(范围在20kV~72kV)来提高交流电压,然后再经高压硅整器SCR把高压交流变为全波直流负高压(效率为90%)并送往RL管式电捕焦油器,形成负高压静电场。值得分析的是作为电捕器外壳是直流源的高端0V,为安全电压,而电晕线是直流源的低端(一20kV~― 72kV)这样操作人员及检修人员可以在电捕器的外壳上安全地巡视和维护。其中:A、V为一次侧交流电流、电压;mA、kv为二次直流电流、电压。SCR1、SCR2为控制硅整流;升压器Td的原级有K1、K2、K3三档,K1=8kV、K2=54kV、K3=72kV直接决定二次电压值。

  35本电捕器的性能特点控制系统具有较高的可靠性,采用电流闭环控制方式保证工作电流,工作电流大于额定电流,当系统出现火花或短路、过压或开路故障时,均能自动报警,并切断主回路。

  设备启动、停止和状态切换均采用软控制方式,使其在各状态下操作不会受到冲击和损坏电器元件。

  高压整流变压器输出供电波形平稳,伏安特性良好。

  运行中,出现火花、闪络及短路、开路等情况,不仅可以自诊自调,而且设有声光报警装置及防爆泄压措施。

  电场高压进线采用三点吊挂进线,具有多点进电安全保障。

  设备可靠运行时间较长,对沉淀极和电晕极表面附着的沥青不需拆御清理,优于板式结构。

  该系统不会产生污水而造成二次污染,优越于湿法净化工艺。

  如果焙烧环形烟道着火,能够自诊断提前关闭进出电场的阀门,以免烧坏设备。

  捕集器的沥青容易回收利用。

  4试运行期间测定数据系统自1999年12月运行以来,运行较为正常,工作效率稳定。

  5讨论以上新系统的设计,是针对目前焙烧炉烟气实测中发现氟含量很少而沥青焦油浓度较大的实际情况而提出的。在技术上还需要不断完善。如工艺管路的设计上要力求降低烟气流的阻尼,减小排烟机的负荷,以达到节能降耗;保温系统的各级控制阀设计如何更趋合理化等。

  由于我厂使用的粘结剂为中温沥青,挥发份较高而结焦值较低,因而沥青热解挥发物较高温改质沥青作粘结剂要多得多,故沥青指标亦是非常重要的。

  对焙烧烟气进行净化,减少污染物排放,是保护人类生存环境的重要手段,但如何控制烟气量,减小净化系统的负担,更值得探讨。实际中从粘结剂的使用及焙烧工艺技术上作进一步深入细致的研究,把沥青热解挥发物尽量在火道中燃烧,大大降低烟气量才是根本。

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