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节能减排讲座

发布时间:2013-01-25 编辑:互联网

1、节能减排的概念
    节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。 
我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出:希望到2010年,单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。这两个指标结合在一起,就是我们所说的“节能减排”。
    2、节能减排的现实意义
    我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。 
    3、钢铁行业节能减排技术
    3.1高炉煤气净化系统
    3.1.1高炉煤气的特点
    高炉煤气是高炉炼铁过程中所得到的一种副产品,其主要成分CO、CO2N2H2等,CO约占27%~30%CO2、H2约占8%~12%N2约占1.5%~1.8%N2约占55%~57%,一般炉顶压力:高压0.2~0.25MPa,常压0.03~0.05MPa,炉顶煤气温度:正常150~250,事故时可达600℃,煤气含尘量:高压约30g/Nm3;高炉煤气属于重要的二次能源,热值一般为3500-3900kJ/Nm3左右。高炉煤气的化学组成情况及其热工特征与高炉燃料的种类、所炼铁的品种以及高炉冶炼工艺特点等因素有关。
    3.1.2高炉煤气净化常用方法
    高炉煤气净化常用的方法有两种,一种是湿法除尘,一种是干法除尘。
    湿法除尘一般采用两级串联文氏管加脱水器的工艺,干法除尘采用惯性除尘器加布袋除尘器的工艺。
     3.1.3高炉干法除尘简介
    煤气净化是炼铁生产的重要环节,高炉煤气是钢铁企业重要的二次能源,吨铁煤气热量相当于170-180kg标煤。传统的煤气净化是用湿法除尘,存在着诸多缺陷:需要大量的清洗用水,产生大量污水且难以处理,能耗多、能量损失大。干法除尘具有用水量极少、无污染、能耗小、运行费低的优点,属于节能减排项目。 
     3.1.4高炉干法除尘效益
    高炉煤气干法除尘技术具有节能、节水、环保和降低生产成本等多重效益。采用全干法除尘技术后,与传统湿法除尘技术相比,节约投资35%-40%,吨铁节约循环水7—9立方米,节电60%—70%,新增发电30%-40%,同时杜绝了大量有毒污水、污泥的产生。据专家测算,目前我国共有高炉785座,大于1000立方米的高炉近300座,全国大中型高炉普遍装备这一技术后,每年可节约新水0.5亿立方米、节约循环水15亿立方米,节电50亿千瓦时,节省焦炭160万吨,创造直接经济效益32亿元。
    3.1.5高炉干法除尘的优势
    (1)除尘效率高,可达99-99.9%。 
    (2)煤气质量好,净煤气含尘量受脏煤气含尘量波动的影响较小,除尘后含尘量低于10mg/m3,通常在5mg/m3以下。 
    (3)节省能源,提高高炉生产的经济效益,干法净化装置以高炉炉顶压力为动力,不需另耗能量。滤袋除尘的脉冲反吹,机械化除灰系统耗电量很小,又不连续运转。煤气含水份少,降低了煤气燃烧过程中本身所含水份的汽化热损失,煤气温度高、燃烧效率高。采用干法净化系统的热风温度可提高约100℃、可达1060℃;可使焦比降低,每年节省焦炭3-8吨左右,并延长了热风炉寿命。
    (4)节约用水,全干法除尘工艺在除尘过程中不需要使用水洗和冷却,只是在灰的输送过程中加湿时使用极少量的水,节水效果显著。
    (5)改善环境,不存在环境二次污染。 
    (6)投资及运行费用低,由于全干法除尘技术省却了湿法除尘的洗涤塔和沉降池等投资,占地少,节省征地费用,总投资为湿法工艺投资的60-70%,且建设速度快。投资节约30-40%,运行费用仅为湿法净化系统的50%。
     3.1.6布袋除尘器种类
    (1)按其进气方式可分为上进气和下进气两种方式。
    采用上进气时,含尘气流从袋室上部进入除尘器,粉尘沉降方向与净煤气的流向一致,灰尘易降落。但是滤袋须设置上下两块花板,结构复杂,且不易调节滤袋张力。
    采用下进气时,含尘气流从袋室底部进入除尘器,结构简单,但是在滤袋中气流是自下而上,与粉尘的沉降方向相反,容易使粉尘重返滤袋表面,影响清灰效果,并增加阻力。
    (2)按滤尘方向可分为外滤式和内滤式两种。
     外滤式布袋除尘器指含尘气体由滤袋外侧向滤袋内侧流动,粉尘被阻留在滤袋外表面。外滤式可采用圆袋或扁袋。袋内须设置骨架,以防滤袋被吹瘪。脉冲喷吹、高压气流反吹等清灰方式多用外滤式。
     内滤式布袋除尘器指含尘气体由滤袋内侧向滤袋外侧流动,粉尘被阻留在滤袋内侧表面。内滤式多用圆袋、机械震打、逆气流、气环反吹等清灰方式多用内滤式。
    (3)按通风方式可分为吸出式和压入式两种。
    除尘器设在风机负压段,除尘器内空气被风机吸出形成负压。吸出式除尘器必须采用密闭结构。
除尘器设在风机正压段,含尘气流经风机压入压入除尘器,使除尘器在正压下工作。压入式正压除尘器净化后的气体可直接排到大气中,不需要放散烟囱,净气也不需要采用密封结构,构造简单,节省管道,造价较吸入式低20%-30%。但是风机运送的是含尘气体,磨损比较严重。
这是指的环境除尘,处理的气体是无害气体。对于高炉煤气处理系统来说,从高炉出来的煤气带压,布袋除尘器属于正压布袋除尘器,但是要保正气密性,防止煤气外泄。
    (4)按清灰方式可分为机械式振动、逆气流清灰方式、脉冲喷吹清灰方式、气环反吹式及复合清灰方式。
    利用机械装置振打或摇动悬吊滤袋的框架,使滤袋产生振动而清落积灰。它包括人工振打、机械振打、和高频振动等方式。
    振动清灰方式的机械结构简单,运转可靠,但机械振打的震动强度分布不均匀,要求的过滤风速低,而且对滤袋的损伤较大。目前采用这种方式的越来越少。
    逆气流清灰方式是利用与过滤器流相反的气流,使滤袋产生变形并使之产生振动而使粉尘层脱落。反向气流的作用只是引起附着于滤袋表面的粉尘脱落的原因之一,更重要的是滤袋的变形导致粉尘层的脱落。
    逆气流清灰在整个滤袋上的气流分布均匀,振动不剧烈,对滤袋的损伤较小,但清灰作用较弱,因而,允许的过滤风速较低。
    脉冲清灰方式是将压缩空气(或惰性气体)在极短时间内(不超过0.2s)高速喷入滤袋,同时诱导数倍于喷射气量的气体,使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和振动,产生很强的清落积灰的作用。
    根据脉冲气流与净化气流流动方向异同,有逆喷和顺喷两种方式。逆喷视为两股气流方向相反,净化后的气流由袋口排出;顺喷视为两股气流方向一致,净化后的气流由滤袋底部排出。
    喷嘴反吹清灰方式是一个带狭缝的圆环或平板喷嘴设置在滤袋的外侧,与高压管道风机相接。喷嘴贴近滤袋的表面做上下往复运动,正对着滤袋的狭缝喷出高速气流,清除附着于滤袋内侧的粉尘层。此时,滤袋的其余部分仍处于全负荷运行中,除尘器可以连续运行。
    喷嘴反向射流的清灰能力强,可采用较高的过滤风速,但清灰方式较复杂,费用高,且容易损伤滤袋。
    3.1.7高炉布袋除尘器常用形式
    国内高炉煤气布袋除尘所采用的除尘器类型为反吹风内滤式布袋除尘器和低压长袋外滤式脉冲布袋除尘器两种。国产反吹风布袋除尘器从1986年开始正式用于净化高炉煤气。由于其清灰强度低,过滤负荷小造成基建投资大、除尘箱体多、清灰频繁。随着除尘技术的发展,脉冲阀、电磁阀、脉冲膜片的故障率减少,全国各炼铁企业都对原除尘器实施技改,开始运用低压长袋外滤式脉冲除尘器。
    3.1.8新型高炉煤气干法布袋除尘系统的特点
    高炉煤气干法布袋除尘系统是节能环保的综合项目,不仅除尘效率高,同时除尘系统不用水,可以减少污染并改善煤气质量。该系统有以下特点:
   (1)改变煤气温度调节方式
    当高炉遇到煤气高温或低温,炉况不稳定时,会造成布袋除尘器烧袋或者结露糊袋,传统技术采用设置冷热交换器来解决这一问题,而冷热交换器处理量小,不能满足大型高炉的生产需要。采用炉顶打水和增加荒煤气放散阀组工艺,有效控制高炉炉顶压力,保证高炉的正常运行,为解决干法布袋除尘系统遇煤气高温或低温这一难题提供了全新途径。
   (2)增加粗除尘装置
    在重力除尘器后增设一套旋风除尘器,大大减轻了布袋除尘器的过滤负荷,延长布袋使用寿命。
   (3)增加布袋除尘器箱体直径,减少箱体数量
    由于大型高炉煤气发生量多,势必要成倍增加箱体数量,而每个箱体上均有阀门、补偿器、一次仪表等,这使得整个干法除尘器的故障点大量增多,同时占地面积也大大增加。为解决大高炉干法除尘器箱体数量多、可靠性低的缺点,增加了布袋除尘器箱体的直径,现在直径可达6000mm;大大缩小占地面积、简化工艺流程,且满足过滤面积的要求。
   (4)选择合适滤袋
    高炉煤气净化采用的袋式除尘器配置的滤料,国外都是采用诺梅克斯针刺毡。诺梅克斯滤料耐温200℃以下,价格比较高; 氟美斯(FMS)滤料是中国研制的,用芳纶与玻纤混合,这种复合滤料,可耐260℃以上的高温。过滤精度也比较高,烟尘排放浓度<5mg/m3,极大地提高了高炉煤气的品质。滤袋平均寿命1年半以上,价格也比较低。得到了钢铁企业的普遍认可。 FMS针刺过滤毡系列产品具有耐高温、高强度、抗酸碱腐蚀、耐磨、抗折等特点,经过不同的表面化学处理与后整理技术,还具有易清灰,拒水防油、防静电等特点;并有适合150~200℃、200~250℃、250~300℃等不同温度段的系列化产品。FMS滤料与玻璃纤维滤料相比,其耐磨性、抗折性及剥离强度有明显的提高,可承担高过滤负荷。过滤速度可达1.0m/min以上,运行阻力低。与合成化纤耐高温滤料相比,克服了化纤滤料伸长率大、变形大、耐温低、耐腐蚀性差的弱点;尺寸稳定性、强度更好,并且价格低于其它耐高温化学纤维。比较适用于高炉煤气净化。
   (5)配套设施更加完善
    针对干法系统运行中阀门和补偿器都有不同程度的磨损、阀门的密封圈熔化等现象,选用的阀门和补偿器内喷涂了耐磨的涂层,密封圈选用了耐高温、高强度的材料,运行周期大大延长。