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2.2 项目实施难点和创新点
S-SCR脱硝脱二恶英技术的关键问题是对烧结烟气进行再加热,使烟气温度提升到脱硝反应所需的温度。目前国外运行的工程实例均采用国外钢铁行业相对富裕、热值很高的焦炉煤气或天然气作为燃料,直接在烟道中设置火盘式燃烧装置。但我国钢铁行业情况完全不同,焦炉煤气或天然气是高品位资源,在国内钢铁厂属于稀缺资源,价格偏高,如直接借鉴国外技术,势必大幅增加脱硝、脱二恶英工程运行成本;而国内钢铁厂普遍存在高炉煤气相对富裕的现状,如果能利用高炉煤气作为加热燃料,将大幅降低烧结烟气净化经济负担,但是由于高炉煤气热值远远低于焦炉煤气等燃料,直接采用国外管道式加热炉方式,必将影响其燃烧稳定性和操作安全性,甚至出现无法点燃、系统难以实施等问题。因此,在项目实施前,宝钢节能环保技术有限公司(以下简称宝钢节能)经过技术储备和科研项目研发,成功开发出适用于低热值燃料燃烧的烧嘴及用于烧结烟气加热的辅助装置。
2.2.1 适用于低热值燃料燃烧的烧嘴
宝钢节能在充分借鉴国外现有工程经验基础上,与宝钢工业炉合作,通过对高炉煤气燃烧的性能、燃烧条件、烧嘴尺寸、形式等各方面的研究和实验,特别是严格按照国内烧结机现场真实条件,进行了实际工程应用烧嘴的试验和验证,开发出了适用于低热值燃料及烧结烟气再加热系统的专用燃烧器,燃烧器形式及燃烧情况见图4。
通过无数次的分析及热态实验,宝钢节能对燃烧器性能进行了测试、分析和优化,实验结果均达到了预期设计目标,完全具备工程应用的要求和条件。
2.2.2 高温烟气分布装置
由于加热设备布置于烧结烟道以外,加热设备产生的高温烟气需要通入脱硝主烟气内,并要求充分均匀混合,本系统没有现成经验可循。宝钢节能通过高温烟气混合方式CFD分析模拟和物理模型试验,根据脱硝主烟气的负压以及燃料燃烧产生高温烟气的微正压条件,最终确定了加热设备的布置方案和高温烟气列管式喷入脱硝主烟气的混合方式,模拟分析得出,本套方案完全达到了脱硝脱二恶英工艺系统参数要求。
2.2.3 高温烟道与脱硝主烟道的连接
加热炉出口烟气温度高(约1100℃),通过高温烟道送至脱硝主烟道内,由于两种烟道需要承受的温度相差太大,高温烟道与脱硝主烟道各自的热膨胀相对位移偏大,并且烧结机存在频繁启停机现象,因此,必须限制两种温度烟道之间的热膨胀位移偏差。经过多方分析和讨论,宝钢节能最终确定了高温烟道和脱硝主烟道采用不同材质,烟道合理分段、内外保温相结合的连接形式,成功解决了不同温度引起烟道不同膨胀位移问题。
2.2.4 烟气换热器
为降低能源消耗,该脱硝脱二恶英装置设置了烟气换热器(GGH),而大型 GGH在国内应用较少,工程经验缺乏,并且存在易腐蚀、堵塞和运行状况较差的问题。针对这些问题,宝钢节能结合宝钢集团内部实施的GGH设计和运行经验,从设备选型、材质选择、防腐、防堵塞措施的应用、系统调试运行程序、检修维护说明等方面入手,经过设备厂家考察、现场应用情况调研、设备使用维护程序比较等的搜集和归纳,确定采用回转式GGH换热器,同时明确了换热器材质、防腐、防堵塞具体措施,另外优化控制逻辑、完善运行维护程序等,为后续装置的成功投运和长期稳定运行奠定了坚实的基础。
为防止GGH换热元件的腐蚀和堵塞,该项目GGH采用多层换热元件,不同换热元件采用不同材质和高度,同时设置蒸汽吹灰和低压水冲洗两种清洗装置,此外还设置了低泄漏风机,保证GGH漏风率不大于2%。经过以上措施的优化设计,宝钢股份4号烧结烟气脱硝脱二恶英装置用GGH设计换热效率超过了83%,装置规模和性能指标在行业内均处于领先水平。
2.3 项目实施进度
宝钢股份4号烧结机烟气S-SCR脱硝脱二恶英项目已于2015年6月份完成初步设计工作,预计2016年1月完成所有施工图设计。目前已基本完成全部桩基和设备基础的施工工作,下部钢结构和GGH钢框架已送至项目现场,2015年11月底进入钢结构和设备的全面安装阶段。根据项目总体进度计划,2016年9月份将完成所有系统调试并投入正式运行。
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