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1、唐山港陆钢铁高炉冲渣水白羽治理方案1、概述1.1白羽是怎样形成的湿度大的湿空气，或含湿量大的烟气，在排出烟囱后遇到冷空气迅速放热 降温，湿空气、烟气中部分汽态水凝结成细小水滴，在可见光及太阳照射下表现 为白色烟羽（简称白羽）。从热力学机理上，白羽就是不饱和（无白羽）或饱和 （临界点）的湿空气、湿烟气与空气混合后，迅速传热传质过程，湿空气、湿烟 气进入到了过冷状态，就出现了白羽。不他 二込万以吹纳水義汽，再陡点瀛也不出水、无白羽饱和点：吃饱了， 再也不能曲水蒸汽了， 再降温就出水了。过冷状态：義汽冷熒， 歩成.白羽。图1白羽形成示意图1.2钢铁白羽在钢铁行业,炼铁高炉冲渣水排烟、烧结排汽湿法脱硫
2、烟气、连铸一冷蒸汽、 冷却塔等等场合白羽严重。尤其在高炉冲渣水排烟、烧结排汽湿法脱硫烟气、连 铸二冷蒸汽等处的白羽，温度高、含湿量大、气体中还有腐蚀性物质，对环境影 响较严重，是导致雾霾的原因之一。1.3如何消除白羽从机理上，治理“白羽”，就是使烟囱出口的湿烟气在与空气混合后的传热 传质过程中，混合气体的状态点轨迹不进入到饱和线下的白羽可见区域。由图可见，处理后的烟气工况点湿度小于排烟点，温度高于排烟点。因此, 消除白羽的措施是，脱湿、加热。环境温度图2白羽治理原理图1.4高炉水渣“脱白”的难点高炉水渣的白羽受到高炉渣量、冲渣水温及水量、大气条件、可供利用冷媒 热媒条件等因素制约，为了降低“脱
3、白”投资和运行，如何优化配置和运行方案， 都是白羽治理需要考虑的重点和难点。赛迪根据深厚的高炉水渣系统积累、水冲 渣系统及“脱白”系统的热力学机理研究、通过科学的分析手段对大气条件进行 模拟分析，并结合地方法规，确定了系统的高炉水渣白羽治理方案和运行方案。> “白羽”的严重稈度和大气温度关系海切，“脱白”的大气温度慕准如何 确定？通过大数据分析，结合地方法规的排放原则，得到治理白羽的大 气温度基准。> 铁渣最的波动大，进入蒸汽和渣池热量如何分配，是确定“脱白”系统 能力的重要因索。根据高炉铁渣的波动规律，冲渣水系统特点，进行热力 学模拟计算，合理分配热量比例。> 水渣烟囱点的
4、空气卷吸量的大小，是影响系统投资的重要因素。赛迪根 据水渣系统的结构特点，进行流场分析，合理控制空气比例，达到节省 系统投资的目的。> 如何利用地方排放限值、大气条件、水渣蒸汽条件、卷吸空气条件、可 利用冷热媒条件，综介确定排烟点的参数，是系统整合的关键。赛迪通过多专业协同仿真、设计，确保系统配置最优，投资最深的白羽治理方案， 在确保白羽治理效果的前提下，留有系统增强“脱白”效果的潜力。> “脱白”系统是环保工程，只有社会效益，没有经济效益，如何降低运 行成本，给门控系统带來了很高的要求。赛迪根据对“脱白”机理和排放 限值的深入研究，通过智能化的控制系统，实现优化的运行组合，降低
5、运行成本。2、唐山气象条件根据统计数据，绘制唐山历史逐II最高、最低气温曲线图（图3）,绘制历 史逐时气温累计比例图（图4）SO201010图3唐山地区逐口气温曲线图图4唐山地区逐时气温时间累计比例图40由图表分析，唐山地区在5"C以下的时间累计比例达10%, -5-0°C的时间累 计比例超过10%,并且在白天时，50°C的时间累计比例超过15%,因此，要 彻底的消除白羽，需要至少需要考虑5°C以上的气温条件。3、消除白羽规定河北省有色烟羽排放控制标准规定，“钢铁烧结机、垃圾焚烧炉、危险废物 焚烧炉、污泥焚烧炉、炼焦炉夏季（4刀至10刀）烟温应降低8%以
6、上，含湿 量应降低15%以上：冬季（笛月至次年3月）烟温应降低15%以上，含湿量应 降低30%以上。在对烟气冷凝脱水除湿后，再对冷凝后净烟气进行再热升温, 使其排放温度提高到65C以上，这样，可以确保在环境温度5” C及以上，相 对湿度50%的情况下，可以确保完全无口烟现象，在0°C左右，白烟现象大大 减轻，不会有浓烟现象。”。在该规定中，明确提出了消除白羽的目标是在5°C以上无白羽，0°C时大大 减轻，其中控制指标是烟温减低45%、含湿量减低30%以上（该条件只能参考, 无法直接利用）。4、高炉水渣消除白羽方案 4.1目标及系统能力根据河北省的排放控制标准，雋炉
7、水渣消除白羽的目标为：5°C以上无白羽,0°C时大大减轻，其中控制指标是烟温减低15%.含湿星减低30%以上。同时, 在-5-5°C时，白羽治理系统具有提升消除白羽效果的能力。4.2技术路线唐山港陆钢铁高炉水渣消除白羽的技术路线为，首先通过水冷降低烟气的温 度和含湿量，然后通过热风炉废气对烟气混合加热。4.3相关条件 4.3.1水渣系统条件唐山港陆共有6座高炉，齐座高炉的相关参数见表1。表1离炉及水渣系统基本数据表序 号容积m3平均渣量t/min最大渣量 t/min冲渣水量m3/h冲渣水温°C冲渣后 水温°C冲渣点蒸汽温度°C1#75
8、01.151.3173660-6970-10040-1002#12001.51.7522643#5500.841.018004#5500.841.018005#750I.I51.317506#7501.151.317504.3.2冷却水条件采暖季时冷却水采用现有的采暖水，供回水温度为44°C/67°C,采暖水最需 要根据现有采暖水系统的质量平衡、热量平衡评估。非采暖季时冷却水采用现有的高炉循环水的回水，回水温度约40°C,水量 不受限制。4.3.3热风炉废气条件根据750m1高炉热风炉消耗煤气量（表计计量），计算废气量约31t/h,其 余高炉的废气量按比例折算。热
9、风炉废气温度为140-150°Co4.4水冷降温脱湿水冷降温脱湿采用板式换热器或翅片管换热器。80-100°C的水渣蒸汽和卷吸空气进入板式换热器，降温脫湿后降温至60°C, 湿度降至150g/kg干空气。在采暖季时，冷却水采用现有的采暧水，以充分利用水渣蒸汽的余热。换热 器的进水为采暖水的回水，温度为44°C,换热器出水最高温度为67°C,当铁渣 量较小时，换热器出水温度将低于67°Co换热器出水与现有的采喙水系统如何 协同，需要根据现有采暖水系统的质最平衡、热量半衡确定。在非采暧季时，冷却水采用现有的高炉循环水回水，回水温度约40C
10、,循 环水经过换热器后，温度升至50-65°C后返回现有的循环水系统。水渣蒸汽有较强腐蚀性，换热器采用2205双相不锈钢，确保换热器寿命。 4.5废气加热经过水冷降温脱湿后的约60°C湿空气，进入混合加热器，与来自热风炉约 14CTC的废气混合换热，出口温度约为75-903Co混合加热器内湿空气侧将会有冷凝水析出，因此空气侧材质需考虑防腐，采 用2205双相不锈钢。其余部分材质采用普通碳钢。4.5管道系统4.5.1湿空气管道系统从冲渣点到混合加热器的湿空气在输送过程中有温降，将产生凝结水，该凝 结水具有很强的腐蚀性，因此该段管道采用玻璃钢材质。在管道上的阀门采用防腐材质。湿
11、空气管道系统根据管道布置设置排水放水设施。为了确保冲渣点不外溢蒸汽，冲渣点需保持微负压，因此系统配置引风机， 引风机电机采用变频电机，可根据湿空气量的变化变频运行，实现节能。引风机 安装在水冷换热器和混合换热器之间。引风机采用防腐蚀材质。4.5.2热风炉废气管道系统热风炉废气温度在140-150°C,采用碳钢卷焊管道，采用外保温。在废气管道上设置废气引风机，电机采用变频电机，可根据系统加热的需 要调节废气量，并降低运行电耗。4.5.3混合气体管道系统从泯合换热器到现有的水渣烟囱间的泯合气体，温度为超过饱和温度，不会 有凝结水析出，因此该管道采用碳钢卷焊管道，为了减少管道内气体降温，拟
12、采 用外保温。4.5.4冷却水管道系统水冷换热器的外部冷却水管道采用碳钢无缝钢管。4.6系统控制高炉水渣白羽治理系统的治理，受到水渣蒸汽的温度、湿度等内因，大气温 度、湿度等外因的制约，同时外部冷却水、废热温度和量的影响，是一个多因素 相互干扰的过程，内在模型较为复杂。该系统的自控控制拟采取以下措施，确保白羽治理的效果，并做到成本最优。建立大气温度、饱和湿度数据库、运行成本（空冷器电耗、废气引风机电耗 等）数学模型；根据不断变化的大气条件、冲渣条件，以运行成本为优化目标，确定最佳的 排烟点、最佳的运行组合。采用数值分析寻求全局最优解，并采用智能迭代 算法，使实际运行曲线快速逼近最优曲线，使得实
13、际运行成本最低。；还可配置具有自学习功能的可视化分析控制系统，根据图像分析芯片，辨识 “白羽”特征参数，辨识冲渣点散发“白羽”的特征参数，口动调整系统各 设备运行状态，实现运行成本最优化的“脱白”。5、主要设备技术规格5.1水冷换热器各高炉水渣白羽治理系统水冷换热器主要技术规格见表2。表2水冷换热器主要技术规格序a容积m3换热面积mf换热量kW采暖水量m3/h采暖水进 水温度 °C采暖水 出水溫 度°C冲渣点蒸 汽温度°C1#7507600284-3874460-6740-1002#120011000400-5703#5505000190-2704#5505000
14、190-2705#7507600284-3876#7507600284-3875.2湿空气引风机各高炉水渣白羽治理系统湿空气引风机主要技术规格见表3。表3湿空气引风机主要技术规格序号容积m3流量（工况）m3/h全压Pa电机功率m3/h1#75070000-30001102#120092000-30001453#55040000-3000654#55040000-3000655#75070000-30001106#75070000-30001105.3废气引风机各高炉水渣白羽治埋系统废气引风机主要技术规格见表4。表4废气引风机主要技术规格序号容积m3流量（工况）m3/h伞FFPa电机功率m3/h1#75040000-2000452#120055000-2000653#55026500-2000304#55026500-2000305#75040000-2000456#75040000-2000456、投资估算