炼钢厂废气处理

炼钢厂废气处理

姓名：陈高威学号：2011444367

摘要：当今的中国是个经济大国，生产大国，同样也是一个污染大国。特别是废气污染特别严重，废气中的污染物种类主要有粒子物质、含硫化合物、有机化合物、含氮化合物、一氧化碳、卤素及其化合物等。其中，粒子物质主要是由电力、冶金、石油化工、建材、机械、轻工等部门产生的烟尘、生产性粉尘，以及烟雾。按其粒径大小通常分为: 粗粒粉尘( 直径100 um 以上) 、细粒粉尘( 直径小于100um) 、雾( 0.1~ 10 um) 和烟( 0.001~ 1 um)。含硫化合物主要是指二氧化硫和硫化氢，在工业化国家排入大气中的SO2约70%以上来源于矿物燃料的燃烧，特别是来自火力发电厂。硫化氢则大多产生于炼油、炼焦、煤气、人造丝、硫化染料、橡胶等工业。通过工业废气排入大气中的有机化合物主要是碳氢化合物，如烷烃、烯烃、芳香烃等，另外还有含硫有机化合物、含氮有机化合物和含氯有机化合物。钢铁工业排出的废气及各种粉尘严重污染了环境。据统计，1999年我国钢铁工业二氧化硫排放量为97.8*100000吨,-，在全国工业中居第三位；烟尘排放量44.0*100000吨，占6.2%，居第四位；粉尘排放量150.3*100000，占20.0%.，居第二位。由此可见，钢铁工业中对烟、气、尘的治理十分重要。

关键字：钢铁冶金、废气处理、危害、废气余热的利用、新技术

前言：重金属火法冶金过程中产生大量的含尘烟气，这些冶炼烟气中除了含硫、碳、氮等元素的气态氧化物外，还存在着待提取主金属及其伴生元素的各种固态氧化物，以及这些金属的硫化物和硫酸盐，此外还有铁的氧化物和各种脉石粉尘。它们会降低金属回收率和资源利用率，更为严重的是，烟气的颗粒污染物及其中的有毒元素与化合物会造成环境污染，危害人体健康。

钢铁生产主要包括烧结、球团、炼焦、炼铁、炼钢、轧钢、锻压、铁合金、耐火材料、动力等环节，钢铁厂拥有排放大量烟尘和废气的各种炉窑。努力降低能耗和原料消耗，这是减少废气排放的根本途径之一；改革工艺、采用先进的工艺及设备，以减少生产工艺废气的排放；积极采用高效节能的治理方法和设备，强化废气的治理、回收；大力开展综合利用。

1.钢铁工业废气的主要来源及特点

①原料、燃料的运输、装卸及加工等过程产生大量的含尘废气；②钢铁厂的各

种窑炉再生产的过程中将产生大量的含尘及有害汽体的废气；③生产工艺过程化学反应排放的废气，如冶炼、烧焦、化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气。钢铁企业废气的排放量非常大，污染面广；冶金窑炉排放的废气温度高，钢铁冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒度小、吸附力强，加大了废气的治理难度；在高炉出铁、出渣等以及炼钢过程中的一些工序，其烟气的产生排放具有阵发性，且又以无组织排放多。钢铁工业生产废气具有回收的价值，如温度高的废气余热回收，炼焦及炼铁、炼钢过程中产生的煤气的利用，以及含氧化铁粉尘的回收利用。

2、炼钢厂废气治理

2.1 炼钢厂废气的来源及特点

炼钢厂废气主要来源于冶炼过程，特别是在吹氧冶炼期产生大量的废气。该废气中含尘浓度高，含CO等有毒气态物的浓度也很高。

2.2 炼钢厂废气的治理技术

湿法处理湿法处理有法国的I-C法（敞口烟罩）、德国的KPUPP法（双烟罩）和日本的OG法（单烟罩）等方法。其中OG法由于技术先进、运行安全可靠，是目前世界上采用最广泛的转炉烟气处理方法。OG法先对转炉煤气进行显热回收，用冷却塔将烟气冷却到380℃，再用湿法除尘洗涤净化并冷却至42℃，然后用PA文丘里洗涤器进行二级除尘。该法的总除尘效率达99.5％。.

干法处理该法是利用高压静电除尘器来净化转炉煤气中的尘。从烟气中回收的铁可作为烧结厂的原料使用。

2.3 烟尘的综合利用

2.3.1 制造克鲁伯海绵铁使含4％～8％水分的烟尘成粒状，再放在输送炉上进行干燥和硬化，然后在回转窑内将锌、铝以及其他金属氧化物挥发掉，最后形成高度金属化的海绵铁。同时还可以生产韦耳茨法氧化物。

2.3.2 作炼钢炼铁的原料烟气经湿法净化后，回收下来的烟尘呈泥浆状，经处理后还可作为炼铁和炼钢使用。

3、采用先进的工艺过程减少废气的产生，在源头控制污染是清洁生产发展的方向。

转炉是实现负能炼钢是衡量一个现代化炼钢厂生产技术水平的重要标志，转炉负能炼钢意味着转炉炼钢工序消耗的总能量小于回收的总能量，即转炉炼钢工序能

耗小于零。转炉炼钢工序过程中支出的能量主要包括：氧气、氮气、焦炉煤气、电和使用外厂蒸汽，而转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。传统“负能炼钢技术”定义是一个工程现了生产过程转炉烟气节能、环保综合利用的技术集成。

转炉负能炼钢技术清洁生产指标：煤气平均回收量达到90 m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/吨钢；排放烟气含尘量10 mg/m3。若按全面推广应用转炉负能炼钢技术，单位产品节能23.6Kg 标煤/吨钢计算，今后若转炉钢生产2亿吨左右规模时，全年将节能236万吨标煤。转炉煤气回收率大幅提高，不仅可减少CO排放使之有效地转化为能源，还可减少烟尘等排放，有效改善厂区环境质量。

4 废气余热回收利用设备的种类及其选用的原则

冶金企业常用的废气余热利用方式有：①安装换热器；②在换热器后安装余热锅炉；③炉底管汽化冷却；④发电(热电联产)；⑤制冷。回收后的热量主要用于预热助燃空气、预热煤气和生产蒸汽。对电炉废气余热回收利用设备的种类及其选用的原则

冶金企业常用的废气余热利用方式有：①安装换热器；②在换热器后安装余热锅炉；③炉底管汽化冷却；④发电(热电联产)；⑤制冷。回收后的热量主要用于预热助燃空气、预热煤气和生产蒸汽。对电炉而言，预热废钢或进料可减少电炉的电能消耗，缩短熔炼时间；对加热炉而言，预热空气、燃料或工件，烟气余热返回炉内，可使火焰稳定、提高燃料温度和燃烧效率以及炉子的热效率。而言，预热废钢或进料可减少电炉的电能消耗，缩短熔炼时间；对加热炉而言，预热空气、燃料或工件，烟气余热返回炉内，可使火焰稳定、提高燃料温度和燃烧效率以及炉子的热效率。

5 各种废气的利用方式

5.1 烧结废气

在钢铁生产过程中，烧结工序的能耗约占总能耗的10%，仅次于炼铁工序而位居第二。在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结机烟气和冷却机废气的显热形式排入大气，既浪费了热能又污染了环境。由于烧结废气的温度不高，以往人们

对这部分热能的回收利用重视不够。但实际上大有文章可做，因为烧结废气不仅数量大，而且可供回收的热量也大。

5.2 高炉煤气

高炉煤气的回收利用比其它废气的回收利用意义更为重大，因为这涉及到冶金企业的气体燃料平衡、减少烧油等重要的能源问题，所以是废气余热、余能回收利用的重点之一，应当加快进程。对钢铁联合企业来说，目标应当是努力降低高炉煤气的放散率，增加混合煤气量，或采用低热值煤气燃烧技术将其用于轧钢加热炉；对独立铁厂而言，则应尽快建设高炉煤气电站

5.3 转炉煤气

据不完全统计，我国目前已投产的转炉达140余座，其中15t以上(含15t)的转炉共有102座。早在“七五”期间，我国冶金企业就已经掌握了转炉煤气回收技术，但此后相当长的一段时间里，一直未得到推广应用。近几年这方面发展很快，已经有上钢一厂、宝钢总厂、武钢和鞍钢等70多家企业的150多座转炉回收了转炉煤气，占应回收量的1/3以上。回收工艺也由原来的手动控制回收发展到了自动监测成分并由计算机控制自动回收；煤气成分由过去CO含量不足40%提高到现在的60%左右；使用范围由过去的自收自用发展到高炉、焦炉、转炉煤气联网，这样既拓宽了转炉煤气的使用范围，又大幅度提高了转炉煤气的回收量。不过，与先进国家接近100%的转炉煤气回收利用率相比，我国转炉煤气的利用水平仍有很大差距，回收利用率只有55%。

由于转炉生产呈周期性，因此排出的烟气余热也是间断的、周期性的，使转炉余热锅炉只能间断地产生蒸汽。为使间断供气变为连续的、稳定的气源，以利于用户使用和转炉冶金工厂锅炉的负荷稳定，可以在供气系统中设置蒸汽蓄热器，这样一般可提高锅炉热效率3%～5%。

5.4 电炉烟气

在电弧炉的热平衡中，烟气显热一般占电炉热量的20%。目前，国内电弧炉烟气的余热利用尚不普及。回收利用电炉烟气常用的两种装置是废钢预热器和余热锅炉。从二者回收能量的数量来看，余热锅炉回收的热能较多(为预热废钢的2.5倍)；但若从能量质量的角度看，则是预热废钢的方式高，即预热废钢回收的热量中可用

能较多、能级较高、热价较高；从主体设备的生产工艺来看，也以预热废钢为优。因为电炉炼钢是以炼钢为目的，回收废气余热来预热废钢具有综合效益。

5.5 轧钢加热炉烟气

目前，我国轧钢加热炉烟气余热回收率平均为20%～25%。重点可通过以下措施来提高轧钢加热炉烟气回收利用率：采用高保温性能、高密封性能的轻型地上烟道和高回收率的多行程优化排列的翅片或插入件强化传热的金属换热器；采用绝热性能良好的热回收管路；采用炉顶间隔墙来改善炉内热交换及降低排烟温度；采用能在高预热温度下以全热风方式工作的高效燃烧装置。保存烟气余热的有效方法是采用上排烟或钢板烟道，使炉尾排出的烟气全部流经换热器。整个烟道和烟管的密闭性使进入换热器的烟气温降不超过20～30℃。冶金企业略高些，地方中小企业要低一些。宝钢轧钢加热炉烟气的余热回收率已达到45%以上

6、钢铁工业清洁生产的发展趋势

钢铁工业是国民经济的支柱产业，其高能耗高污染的特点对可持续发展构成了潜在的威胁。提高钢铁工业的三废治理水平和能效水平，实现清洁生产是当前面临的重要任务。采用先进的减废治废的工艺措施、将资源进行合理充分的利用，是实现节能、环保，清洁生产的有效途径。

6.1 采取先进的除尘设备和废气净化措施对烟、气、尘进行治理，将粉尘作为其他工序的原料。改湿法熄焦为干法熄焦，改转炉湿法除尘为干法除尘，利用煤气等生产过程中的废热及副产能源，减少能源消耗等。

6.2 发展和采用高度循环和闭路循环用水技术，把循环用水技术引入生产全过程，使废水和污染物实现循环利用，将废水和污染物作为资源予以应用，从根本上解决钢铁工业废水对环境的污染和生态循环问题。

6.3 以固体废弃物回用于钢铁主体工艺为首选方案，尽可能做到就地消化。

6.4 继续做好平炉改转炉和电炉工程，采用转炉)精炼)连铸和电炉)精炼)连铸的先进炼钢节能工艺，搞好连铸上下工序的配套和衔接。

钢铁工业是导致环境污染的主要行业之一。要有效降低环境污染，促进钢铁生产的可持续发展，必须应用先进的清洁生产工艺削减污染源，发展环保技术进行末端治

理，综合利用二次能源，组织厂内物料循环，节能降耗，使之更好地与环境相协调。

7、钢铁企业废气污染控制新技术

7.1 废气治理设备大型化、集中化建设规模大、单机功率大、设备集中程度高是大型钢铁企业的发展方向，这就要求环保方面废气治理设施也要朝着设备处理能力大、设备集中、自动化程度高的方向发展。

7.2 采用高效、节能的净化设备根据钢铁企业废气污染的特点，以及对固体颗粒物的控制技术的发展，目前国内外采用的高效净化设备主要为袋式除尘器、电除尘器、文丘里洗涤器等三种高效除尘器。设备的高效、系统的节能，要求净化设备从结构、性能、以及装备水平等方面，进一步加以改善。袋式除尘器要改善过滤性能，改进清灰方式、提高滤速以及改良滤料材质；电除尘器要改善气流分布，采用脉冲电源，超高压宽间距结构、推广屋顶电除尘器以及解决高比收尘问题；文丘里洗涤器要改进喉口结构、高效低阻力等新技术。排灰装置的改进是防止粉尘的二次飞扬、减少污染转移、实现粉尘综合利用的有效措施。

7.3 钢铁企业高温烟气净化以干法为主干法净化与湿法净化相比，高炉、转炉等煤气回收净化过程中，可降低高炉燃烧比15kg/t-20kg/t（铁）；干法净化用于热风炉和锅炉时，热效率可提高30%-35%；用于200t转炉，每炉可节约用电100kWh，节约用水25t，降低成本30%。目前国内外钢铁厂在进行高温烟气冷却处理中，主要是妥善处理好余热利用，烟气降温幅度的控制以及冷却方式的确定。在防爆措施中主要控制成分、消灭火种、防爆以及完善系统监测仪器等措施。

7.4 在酸雨问题越来越严重的今天，世界各国对形成酸雨的污染物—二氧化硫的控制要求越来越严格，因此必须积极努力发展烟气脱硫技术。

参考文献

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