钢铁行业课件.ppt
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1、,钢铁行业污染治理,钢铁行业现状及发展趋势,1,钢铁生产工艺流程及主要产污环节,2,主要污染源、污染物治理措施,3,钢铁行业现状及发展趋势,钢铁产能迅速增长,中国粗钢产量已连续十六年位居世界第一,我国粗钢产量约占世界的一半。,2001-2010年我国粗钢产量与增长速率图,钢铁工业发展趋势,钢铁生产工艺流程及主要产污环节,钢铁生产流程图,钢铁生产流程图,石灰电厂锅炉,原料场工艺流程及产污环节示意图,粉尘、特别是扬尘等无组织排放,烧结是高炉炼铁的配套工序,把铁精矿焙烧结成块状。高炉炼铁冶炼过程中,为了保证料柱的透气性良好,要求炉料粒度均匀、粉末少,机械强度高,铁精矿必须经过烧结成块才能进入高炉。为
2、了降低高炉焦比,要求炉料含铁品位高、有害杂质少,且具有自熔性和良好的还原性能。采用烧结方法后,上述要求几乎全部达到。含碳酸盐和结晶水较多的矿石,经过破碎进行烧结,可以除去挥发份而使铁富集。某些难还原的矿石,或还原期间容易破碎或体积膨胀的矿石,经过烧结可以变成还原性良好和热稳定性高的炉料。通过烧结过程,可以将如高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、污泥等固体废弃物回收利用,使其变废为宝,降低生产成本,实现循环经济。,烧结的目的和意义,钢铁生产流程图,烧结工序生产流程,将各种粉状含铁原料,按要求配入一定数量的燃料和熔剂,均匀混合制粒后布到烧结台车上点火,引燃烧结料中的固体燃料,开始抽风烧结;在高温下,混合料
3、中部分易熔物质发生软化、熔化,将矿粉颗粒粘结成块。这个过程就称为烧结,所得的块矿称之为烧结矿。,烧结台车,烧结工艺流程及产污环节示意图,烧结工序污染源污染物,烧结工序的污染主要来自废气:烧结机头烟气成分复杂,主要含尘和SO2,还含有 SO3、NOX、二噁英、HCl、HF、重金属等多种污染物;烧结机尾烟气、供配料系统、筛分整粒系统产生的污染物以烟粉尘为主。,因此,烧结工序最主要的污染物除了各产尘点产生的烟粉尘,就是烧结机头烟气中的二氧化硫。,排水:生产设备间接冷却水系统的强制排污水,水质良好,通常都串接使用,或回用于烧结混料,不外排。固体废弃物:除尘系统收集的除尘灰,作为含铁原料回用于烧结生产。
4、,随着烧结反应的进行,产生的二氧化硫也逐渐增加,接近烧结完成末期,烧结烟气中的二氧化硫又逐步下降。,SO2浓度(mg/Nm3),烧结过程,300,二氧化硫浓度分布情况,与烧结矿一样,球团也是人造块矿的一种。把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后,在加水润湿的条件下,通过造球机滚动成球,再经过干燥焙烧,固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。球团生产一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。球团主要生产工艺有竖炉、带式焙烧机和链箅机-回转窑三种,目前,应用最广泛、技术最成熟的是链箅机-回转窑工艺。我国球团产量仅占人造块矿的1/5,而欧美国家球团矿
5、产量占人造块矿的比例都在50%以上。球团生产迅速发展:由于天然富矿日趋减少,为提高矿石品位,铁矿石经细磨、选矿后的铁精矿粉粒度过细,不利于烧结抽风;球团生产能耗低于烧结。,球团,球团工艺流程及产污环节示意图,焦化工序生产的焦炭是炼铁生产的重要原料。炼焦是煤炭的综合利用工业,在煤的各种利用方法中,炼焦工艺对煤的利用程度最高。煤在炼焦时,约有75%左右变成焦炭,另外25%左右则变成煤气和化工产品。从煤气中回收的化工产品主要有氨、粗苯、硫磺和焦油等。焦化最主要的生产工序:炼焦和煤气净化,另外还包括备煤、筛焦等生产辅助设施。炼焦的主体设备:焦炉,以炭化室的高度定义焦炉的规格。通常的焦炉有4.3m、6m
6、、7m、7.63m等等。,焦化,循环洗油,干法:焦尘湿法:含尘水蒸汽,粗苯,终冷排污水,剩余氨水,焦油渣,喷洒循环氨水,焦尘,荒煤气,煤焦尘、荒煤气燃烧废气,炼焦煤,配煤槽,粉碎机,焦炉煤塔,焦炉,集气总管,初冷器,电捕焦油器,鼓风机,脱硫装置,脱氨装置,终冷塔,脱苯装置,净煤气,熄焦,破碎筛分,储运设施,成品焦炭,焦尘,焦油氨水澄清槽,焦油储槽,粗焦油,再生器,再生器残渣,焦化工艺流程及产污环节示意图,熄焦:将赤热焦炭冷却到便于运输和贮存温度的焦炉操作过程。两种熄焦方式:干熄焦和湿熄焦。干法熄焦工艺是在干熄炉中利用冷的惰性气体(氮气)将焦炭熄灭,吸收了红焦热量的惰性气体一次除尘器除尘后进入干
7、熄焦余热锅炉换热,将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽,被冷却的惰性气体经多管旋风二次除尘器净化后再由循环风机鼓入干熄炉循环使用。湿法熄焦工艺是在熄焦塔中利用水将熄焦车内的焦炭熄灭。湿熄焦工艺成熟可靠,投资小,占地少,设备简单,操作简便,是目前应用最广泛、应用时间最长的熄焦工艺。,干熄焦和湿熄焦,煤气净化系统通常由冷凝鼓风装置、脱硫装置、脱氨装置和脱苯脱萘装置等工序组成,不同的煤气净化工艺流程主要表现在脱硫和脱氨工艺方案的选择上。脱氨工艺主要有:水洗氨蒸氨氨分解工艺:利用蒸氨废水或软水吸收煤气中的氨,富氨水送蒸氨塔用蒸汽蒸馏,蒸氨塔顶的氨汽送氨分解炉,氨汽中的氨在高温和催化剂的作用下分解为氢气和氮气。
8、无水氨工艺:用磷铵溶液吸收煤气中的氨后送解吸塔用蒸汽解吸,解吸出的氨汽经冷凝冷却后成为浓氨水,浓氨水再送精馏塔用蒸汽进行精馏,经冷凝后得到无水氨产品。硫铵工艺:用含游离酸的母液吸收煤气中的氨,生成硫铵产品。,焦炉煤气净化,焦炉煤气脱硫,炼铁是将金属铁从烧结矿、球团矿和天然块矿等含铁矿物(主要为铁的氧化物)中还原出来的工艺过程。焦炭是最主要的还原剂,同时可以向高炉中喷吹一定量的煤粉替代焦炭,降低成本。除此之外,还需添加一定量的石灰石、生石灰等熔剂和造渣剂。炼铁的主体设备:高炉,以炉腔的容积定义高炉的规格,从几百到几千立方米不等。高炉(blast furnace)通过向高炉下部的风口鼓入预热的热空
9、气,而提供热空气的装置就叫热风炉。,炼铁,含SO2烟气,噪声,粉尘,烟尘,荒煤气,剩余煤气送煤气柜,铁矿石,烧结矿,焦 炭,石灰石,辅 料,上料系统,炉顶布料,热风炉,鼓风机,除尘系统,铸铁机,循环水系统,新INBA法水冲渣,水淬渣,净循环水,炉体冷却水,送炼钢,水处理设施,浊循环水,高炉渣,冲渣水,污泥,铁水,铁块,煤粉制备,煤粉,尘、噪声,烟尘、噪声,高炉,高炉炼铁工艺流程及产污环节示意图,高炉煤气含有25%左右的CO,是钢铁企业重要的二次能源之一,在进行回收利用前,需要对其进行净化。高炉煤气中初始含尘浓度5g/m3以上,两种净化工艺:干法除尘、湿法除尘。湿法除尘:洗涤塔加文氏管形式,或者
10、双文形式,洗涤后的污水汇集后经水处理系统处理后循环使用。湿法除尘工艺的缺点:(1)运行中需要大量的水;(2)污水含有有害物质,污染环境;(3)炉顶煤气由200250通过喷水降至3555,二次能源浪费。因此,钢铁企业鼓励推广高炉煤气干法除尘工艺,“三干”之一,采用重力除尘器+袋式除尘器。,高炉煤气净化,炼钢是提纯、调质过程,将铁水中的C、P、S等杂质去处,同时根据产品的需求,添加一定量的合金元素,改变钢水的性能。两种常见炼钢流程:转炉炼钢、电炉炼钢。转炉、电炉的规格从几十吨到几百吨不等。,炼钢,炼钢、精炼工艺流程及产污环节示意图,转炉煤气含有60%左右的CO,是钢铁企业重要的二次能源之一。转炉煤
11、气中初始含尘浓度5g/m3以上,两种净化工艺:干法除尘(LT法)、湿法除尘(OG法)。湿法除尘工艺的缺点:(1)运行中需要大量的水;(2)污水含有有害物质,污染环境。因此,钢铁企业鼓励推广转炉煤气干法除尘工艺,“三干”之一,采用电除尘器,但由于OG法工艺成熟,目前大多数转炉煤气净化仍采用OG湿法工艺。,转炉煤气净化,连铸工艺流程及产污环节示意图,活性石灰工艺流程及产污环节示意图,主要污染源、污染物治理措施,钢铁生产主要污染情况总结,钢铁工业开发的主要对象是多种黑色金属和非金属矿物。冶炼加工过程中,消耗大量的矿石、燃料和其他辅助原料,每生产1吨钢需要消耗67吨物料,这些物料中的80%均转化为废物
12、,这些废物以废气、废水、固体废弃物的形式对周边环境造成影响。,钢铁生产主要污染情况总结,第一类是生产工艺过程中排放的废气:如冶炼、炼焦和钢材轧制过程中产生的烟尘、SO2和其他有害气体,废气,第二类是燃料在炉窑中燃烧产生含尘和SO2的烟气,第三类是原燃料、成品在运输、装卸和加工时中产生的粉尘,除此之外,钢铁企业还是CO2温室气体排放大户,钢铁生产主要污染情况总结,一直以来,钢铁企业废气的治理主要集中在除尘,废气的治理,近年来,烧结烟气脱硫工作正全面实施,NOx浓度较低,源头广,治理经济性较差,难度大,特征污染物逐渐引起关注,钢铁生产主要污染情况总结,第一类是生产工艺过程中冷却、冲洗等净循环水系统
13、、浊循环水系统的排污水,主要含有悬浮物和石油类,废水,第二类是炼焦及焦炉煤气净化过程中产生的酚、氰废水,第三类是冷轧工序产生含酸、碱、油、乳化液的废水,除此之外,高炉煤气、转炉煤气湿法洗涤产生的含悬浮物的废水,钢铁生产主要污染情况总结,生产工艺复杂,冶炼过程中冷却和冲洗需要大量用水,废水的特点,废水排放口分布较广,焦化酚氰废水治理难度较大,钢铁生产主要污染情况总结,高炉水渣、钢渣等冶炼渣,固体废弃物,各除尘系统收集的尘泥,固废的特点,产生量巨大,大部分废弃物具有回收价值,原料场污染治理措施,原料场最主要的污染物:粉尘,特别是扬尘等无组织排放。,无组织排放治理措施:在料堆表面洒水、喷洒覆盖剂;设
14、置皮带通廊,防止运输时产生粉尘;在料场周围建设防风抑尘设施;采用全封闭料仓。有组织排放治理措施:在配料槽、转运站、破碎筛分设施等产尘点设置抽风除尘装置。常见的除尘器为袋式除尘器,出口浓度可控制在30mg/m3以下;个别落后企业,还采用旋风除尘器或者多管除尘器,出口浓度一般在150mg/m3左右。,除尘,多管除尘器,旋风除尘器,静电除尘器,袋式除尘器,文丘里湿式除尘器,除尘效率低基本已淘汰个别小钢厂有使用出口浓度:150mg/m3,主流:除尘效率高的过滤式除尘器30mg/m3,烧结机机头机尾50mg/m3,高炉、转炉煤气洗涤10mg/m3,皮带通廊,转运站,防风抑尘网,全封闭料仓,烧结污染治理措
15、施,烧结的污染主要来自废气:烧结机头烟气复杂,主要含尘和SO2,还含有 SO3、NOX、二噁英、HCl、HF、重金属等多种污染物;烧结机尾烟气、供配料系统、筛分整粒系统产生的污染物以烟粉尘为主。,因此,烧结工序最主要的污染治理措施除了通风除尘外,最重要的就是烧结机头烟气脱硫。,烧结工序主要产污节点,烧结脱硫装置建设位置,钢铁生产流程图,烧结工序主要产污节点,烧结烟气脱硫和火电烟气脱硫的原理都是一样的,利用碱性脱硫剂与烟气中的二氧化硫等酸性物质发生酸碱中和反应,从而实现脱除二氧化硫的目的。火电烟气脱硫经过多年的摸索,技术已比较成熟,运行经验丰富;但烧结烟气脱硫才刚刚起步。火电脱硫90%以上为湿法
16、工艺,那烧结能参照火电脱硫工艺吗?,烧结脱硫工艺的选择,湿法优点在最低的Ca/S下,有很高的脱硫效率;有很大的用户群,因此在设计、制造、安装、运行、维护等各方面都积累了丰富的经验。缺点烟气变湿带来的腐蚀和结垢问题;工艺流程复杂,因而投资大、维修费用也高;占地大,对于用地紧张的企业会有困难;主流石灰石石膏工艺的脱硫产物为石膏,在国内的现实情况下综合利用有困难,而堆放带来的问题也不少;电耗和水耗高;有废水排放,需要设置废水处理系统;多污染物控制能力差。,烧结烟气的特点,受铁矿石、燃料成分、生产要求变化的影响,二氧化硫浓度变化大,一般在400-2000mg/Nm3之间,少数在5000mg/Nm3;温
17、度变化大,可从80到180;流量变化大,波动幅度在40%以上,烧结机启停频繁;水分含量大,在10-13%之间,且不稳定;含氧量高,在15-18%之间;含有多种污染成分,除含有二氧化硫、尘外,还含有HF、HCl、重金属、二恶英类等。烧结烟气的特点决定了不能完全照搬火电行业的技术和经验。,干法还是湿法?,影响湿法脱硫系统安全可靠运行最大的问题就是腐蚀和结垢,烧结机工况的剧烈波动将导致比火电脱硫更严重的腐蚀和结垢。烧结烟气中含有多种污染物,HCl、HF、重金属和二恶英,湿法系统无法去除或者将导致废水、副产物利用困难等问题。从行业来说,采用干法工艺更加适合。但也必须考虑企业的个性。,钢铁烧结烟气脱硫技
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