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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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