[00120148]转底炉烟气余热发电及富锌烟尘回收技术

本项目为武汉都市环保工程技术股份有限公司自主研发项目。武汉都市环保工程技术股份有限公司开发 本项目技术的背景如下： （1）开发本技术是我国钢铁行业发展及国家节能减排的客观要求。 基于钢铁冶炼资源就地循环先进理念,结合钢铁企业含铁、含锌等固体废弃物综合处理要求,目前国内部分钢厂积极跟踪具有国际先进冶炼水平的转底炉直接还原工艺,以钢厂部分含锌高炉粉尘、转炉污泥和轧钢氧化铁皮等固体废弃物为原料,采用转底炉工艺,生产金属化球团,作为转炉炼钢的冷却剂,具有良好的循环经济效益。 然而,转底炉生产过程中伴生有大量高温含锌粉尘废气,且粉尘中富含大量的碱金属及氯离子、SO2等中高温腐蚀性成分,严重影响其综合经济效益和环境效益。同时,由于我国环境污染问题日趋严重,国家环保政策、要求日益提高,因此,开发转底炉烟气处理及余热发电技术,不仅符合我国钢铁行业发展趋势,而且满足日益提高的环保要求。 （2）开发本技术是公司主营业务发展的必然要求。 武汉都市环保工程技术股份有限公司隶属于中国中冶集团,是中冶集团在环保领域设立的公司,主要从事钢铁冶金行业的环保热电、污水处理、废气治理和固废处理等方面的技术研发、设计、工程咨询、总承包服务。转底炉直接还原技术是我国钢铁生产的新工艺,转底炉烟气处理及余热发电技术涉及废气治理和余热利用,属于武汉都市环保工程技术股份有限公司主营业务之一。 （3）开发本技术是公司自主创新、技术研发内在驱动产生的必然结果。 武汉都市环保工程技术股份有限公司拥有专门的研发团队,致力于新技术的开发。虽然目前转底炉直接还原工艺在国内应用不多,但是武汉都市环保工程技术股份有限公司几年前就开始致力于转底炉烟气处理及余热发电技术的研究,做好了充分的技术储备。 技术原理：转底炉出口高温烟气通过引风机引入锅炉,加热锅炉内的水产生过热蒸汽,蒸汽推动汽轮机做功带动发电机发电。 实际达到的性能指标（示范工程）：对于处理量为2×20万吨/年的转底炉配套 本课题开发的转底炉烟气余热发电及富锌烟尘回收系统,可实现供电量6.98×107 kWh/a,节约标准煤22475.6 t/a,当减排CO2量69800 t/a,回收锌灰2520 t/a。主要创新点如下： （1）针对转底炉1000～1200℃的高温烟气,采用“高温缓冲辐射换热+中低温对流换热”有效回收烟气余热。 （2）针对高温转底炉烟气中富含Cl、碱金属（Na、K）和Zn等特殊成份,采用“喷射钙粉改变烟尘物性+对流换热管束母材表面喷涂防腐蚀金属层+并联低温换热器组”,一方面减少烟气中的腐蚀成分,另一方面提高换热设备的抗腐蚀性,从而延长设备使用寿命,保障系统的安全可靠运行。 （3）针对转底炉烟气中含有NOx、Cl、烟尘等污染物,采用“钙粉喷射控制酸性气体+布袋除尘器除尘”,控制转底炉烟气达标排放。 项目的技术成熟程度： 本项目目前已取得如下主要研究成果,技术上已逐渐成熟和完善 （1）转底炉烟气处理及余热发电技术。基于高温转底炉烟气中富含Cl、碱金属（Na、K）和Zn等特殊成份的物性特点,开发了稳定可靠、经济可行的转底炉烟气处理及余热发电技术,在环保处理转底炉烟气的同时,高效回收转底炉烟气余热。 （2）转底炉烟气专用余热锅炉。开发了高温段、低温段转底炉烟气专用余热锅炉,采用“高温缓冲辐射换热+中低温对流换热”有效回收烟气余热,蒸汽参数为3.8MPa、450℃。 （3）“三高”烟气输送技术。针对高温、高粘性、高腐蚀性的“三高”转底炉烟气,开发了“烟道内壁打耐材+优化结构设计”的专门烟气输送技术,降低烟道阻力,防止或降低烟气腐蚀性,提高系统运行的可靠性,延长系统使用寿命。 （4）“优化锅炉设计除尘+立式旋流除尘+布袋除尘”的转底炉烟气除尘综合技术。即在余热锅炉的前部设置大腔体的沉降室,利用重力沉降,部分除尘;在省煤器出口与布袋除尘器入口之间设置立专门的旋流除尘器,采用已或国家授权的“立式旋流除尘混风技术”专利技术,对余热锅炉炉后烟气进行一次除尘;在旋流除尘器后设置布袋除尘器,采用优选滤袋,结合旁路设置、离线吹灰等技术,对余热锅炉炉后烟气进行二次除尘。通过“优化锅炉设计除尘+立式旋流除尘+布袋除尘”三级除尘技术,使转底炉烟气热能被高效回收利用的同时,烟气排放达到国家相关环保标准。 （5）转底炉烟气处理及余热利用自动控制技术。由于转底炉烟气的“三高”特性,余热回收难度较大,作为钢铁企业余热利用的电厂而言,必须优化过程监测和控制系统。都市环保公司结合本工艺实际,开发了“机随炉、炉随气（烟气）”的DCS集散控制系统,满足电厂工艺所必须的运行、控制、监视及实时在线管理功能,实现转底炉“三高”烟气的达标排放,充分回收利用烟气余热二次能源。 适用范围：本研发项目适用于所有直接还原铁生产工艺配套的高温烟气余热回收利用和烟气净化处理系统,以及类似工程中。 本研究已在日照华生资源有限公司建成2×20万吨/年的转底炉上配套转底炉烟气余热发电及富锌烟尘回收技术系统,自工程投运以来,已实现长期稳定运行,技术成熟可靠,能源回收效率高。 通过本项目的研究,实现了转底炉烟气处理及余热发电系统的稳定运行,在下一步深入研究过程中,可对以下几个方面做进一步研究或优化： （1）针对转底炉烟气“三高“特性,进一步完善防腐措施,包括防腐材料选择、金属喷涂,结构优化等措施,降低防腐成本,提高系统的可靠性,延长使用寿命。 （2）进一步完善现有的烟气密封系统,包括密封结构和密封材料,减少或避免烟气外漏,提高密封系统的可靠性,提升系统热回收效率。 项目研究过程中所获专利： （1）转底炉烟气处理及余热发电系统,授权号：ZL201120537152.7。 （2）转底炉烟气余热回收锅炉,授权号：ZL201120537153.1 （3）立式旋流除尘混风器,授权号：ZL201120555466.X。