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活性焦烟气净化工艺超温分析及控制措施

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发表于 2016-12-31 16:32:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
活性焦烟气净化技术能够在脱硫的基础上实现低温脱硝,同时对粉尘、重金属等污染物有一定的脱除效果。此外,脱硫副产物为高品质硫酸,可回收硫资源,符合循环经济的理念,是当前世界公认的最具前途的多种污染物综合治理技术。
在活性焦烟气净化系统中,吸附塔活性焦床层温度是影响活性焦吸附系性能的关键因素,床层温度一般控制在130~140℃。由于活性焦吸附过程是一个放热和蓄热过程,活性焦床层温度高于150℃时,烟气穿过床层无法带走过多的热量,导致热量累积,吸附塔内活性焦床层会出现整体超温现象。如不及时采取保护措施,活性床层温度会在短时间内升至400℃以上,达到活性焦的着火点,从而严重影响整个系统的正常运行。因此,床层温度控制及出现超温情况下的应对措施是活性焦烟气净化工艺需着重解决的问题。
1超温工况及判定
1.1超温工况介绍
某钢厂采用活性焦烟气净化工艺治理烧结烟气,由于操作失误,温度>150℃的烧结烟气进入吸附塔,通入时间约30min,导致吸附塔出现大面积超温。吸附塔内活性焦床层出现超温后,短时间(约100min)内迅速升至400℃,活性焦床层升温速约4℃/min,此时吸附塔外排烟气温度>150℃。采取措施后,吸附塔内温度开始下降。经过70min后活性焦床层温度降低至约100℃。
活性焦床层超温时,从吸附塔内排出的活性焦物料。超温时从吸附塔底部排出的活性焦颗粒呈灰白色,且现场观察发现排出物料中粉体物料比重明显增加,说明超温引起活性焦燃烧及粉化。活性焦粉化可导致吸附性能下降和活性焦损耗。粉化后的活性焦积累在吸附塔中导致塔体阻力增加,系统能耗上升,同时导致吸附塔下料不畅,容易形成死角。如出现超温时间过长或者吸附塔反复超温会缩短吸附塔寿命,容易造成吸附塔结构变形,严重影响烟气净化系统的安全运行。
1.2超温工况判定
活性焦烟气净化系统运行时,可将以下条件作为超温判据,以便出现超温工况后,操作人员迅速采取应对措施:1)活性焦床层内任意一个测温点温度超过145℃,且升温速率≥0.2℃/min;2)烟气经过活性焦床层后,温升超过10℃且升温速率≥0.2℃/min;3)现场巡检发现塔体保温层变灰白色,保温层外壁温度超过120℃;4)在吸附塔底部物料输送设备观察到有炙热发红活性焦。
2超温原因分析
———入塔烟气温度过高。污染物在活性焦表面的吸附将大量放热,使活性焦床层温度升高[1],烟气穿过活性焦床层后温度会略有增加(约2℃),当进入吸附塔烟气温度高于150℃,烟气不能及时带走反应放热,导致热量累积,造成床层超温。
———吸附塔结构设计不合理。吸附塔为为空塔结构,在活性焦床层部位设置内撑杆和分料挡板等结构。如结构设计不合理,容易造成吸附塔内活性焦流动不顺畅,形成死角。在死角区域,反应放热不能通过物料循环等方式带走,导致热量累积,造成床层超温。
3超温控制措施
3.1超温预防措施
将进入吸附塔的烟气温度控制在140℃以下,可有效的预防活性焦床层超温。可采取的温度控制措施有:
———兑入冷空气降温。在烟道负压段开孔,并设置调节型阀门。烟气温度过高时,打开阀门,利用管道负压将环境空气抽入烟气系统与原高温烧结烟气混合,从而达到降温的目的。兑入冷空气可迅速有效的降低烟气温度,但同时会增加下游风机和吸附塔的负荷,增加系统能耗和投资;烟气量增加会降低烟气与活性焦床层的接触时间,影响净化效果。
———喷水降温。在烟道直管段安装喷头,烟气温度过高时,向烟道内喷入雾化水,通过水雾的蒸发吸热,使烟气降温。喷水降温在降低烟气温度时,不会造成烟气量明显增加。但喷水降温存在腐蚀性问题,下游烟气管道、风机、吸附塔等设施需提高防腐等级,同时烟气中水含量增加会降低氮氧化物去除效果[2]。
———余热利用。将烧结机高温段的烟气引至余热锅炉进行热交换产生蒸汽,蒸汽并入全厂蒸汽管网,或供给汽轮发电机组发电,经过换热后的烟气再与烧结机低温段烟气混合,保证进入活性焦烟气净化系统的烟气温度在140℃以下。余热利用工艺在控制烟气温度的同时,可有效的回收烟气中的热量,如产生的蒸汽用于发电,发电量约为2~3kW˙h/t烧结矿,该工艺降低了企业的生产成本,符合节能减排的发展趋势。
———烟气内循环工艺。烟气内循环工艺是将烧结机机尾高含氧量的高温度烟气和烧结机头部局部高含氧量低温烟气混合,经除尘处理后通过引风机重新返回烧结料面再次利用的工艺。烟气内循环工艺重新利用高温段烟气显热,降低烧结燃料消耗,达到降低外排烟气温度的目的。该工艺在控制烧结烟气温度的同时还可实现:大幅减少烧结烟气的外排总量;大幅度降低烧结烟气处理设施(含污染物质脱除装置)的投资和运行费用;降低单位产品的有害物质排放量;提高热利用率,降低固体燃料消耗等。
3.2超温应对措施
一旦活性焦床层出现超温,需要采取的措施:关闭吸附塔烟气进、出口阀门,并打开保护氮气,使吸附塔内充满氮气并维持塔内微正压(0~200Pa之间)。暂停未超温吸附塔物料循环,加大发生超温的吸附塔的物料循环,密切注意吸附塔内温度和进出气温度变化趋势,如升温速度明显降低或温度不再上涨,则维持吸附塔物料循环。一直维持通氮气直至吸附塔塔内所有活性焦完成一个循环且塔内各点温度回归正常值后,恢复正常运行。如开启保护氮气并加大物料循环后,焦层升温速度无明显变化升温仍超过0.2℃/min,则需对超温床层进行间歇喷水降温,喷水时间不超过2h。停止降温水后,重新开启吸附塔保护氮气。如超温床层温度在300℃以上或塔壁出现穿孔,能观察到明火的情况下,停止吸附塔物料循环,根据超温部位所在位置,现场在塔壁开孔,从消防栓引水至开孔处直接喷淋降温。以上措施为吸附塔活性焦床层超温应对措施,一般来说,开启保护氮气并加大物料循环可有效降低活性焦床层温度,喷水降温为应急保护性措施。
4结语
控制活性焦床层温度,避免出现超温工况是活性焦工艺运行过程中需要重点关注的问题。为避免出现超温工况,活性焦烟气净化系统在设计时,应优化吸附塔结构设计避免形成物料流动死角。运行过程中应严格控制入塔烟气温度在140℃以下,可有效的预防活性焦床层超温。烟气温度控制措施选取时,余热利用和烟气内循环工艺为主要措施,兑入冷空气降温和喷水降温措施为辅助措施。一旦活性焦床层出现超温,需及时开启保护氮气并加大物料循环。如塔内温度持续升高,需向吸附塔内喷水,以降低活性焦床层温度。只有综合采取以上措施,才能避免出现超温工况,保证活性焦工艺系统稳定运行。


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