燒結低泄露高溫煙氣閥

                               燒結低泄露高溫煙氣閥

                                 上海申弘閥門有限公司
一、之前介紹大口徑超高溫蝶閥優(yōu)異結構，現(xiàn)在介紹鋼鐵燒結余熱發(fā)電煙氣閥門應用前景
為進一步加大鋼鐵行業(yè)節(jié)能技術改造力度，提高能源管理水平及能源利用效率，根據(jù)重點產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃有關要求及工業(yè)節(jié)能工作總體安排，工信部組織編制了《鋼鐵企業(yè)燒結余熱發(fā)電技術推廣實施方案》。鐵企業(yè)燒結工序能耗僅次于煉鐵工序，居第二位，一般為企業(yè)總能耗的9%至12%。中國燒結工序的能耗指標與國家相比差距較大，每噸燒結礦的平均能耗要高20千克標準煤，節(jié)能潛力很大。據(jù)統(tǒng)計，燒結工序的能耗約占冶金總能耗的10～12%。而其排放的余熱約占總能耗熱能的49%。在燒結礦生產(chǎn)過程中，特別是燒結礦由鼓風式環(huán)冷機冷卻過程中會排出大量溫度為250～380℃的低溫煙氣，其熱能量大約為燒結礦熱耗量的30％左右。實現(xiàn)能源梯級利用的性和經(jīng)濟性角度分析，余熱發(fā)電是為有效的余熱利用途徑，平均每噸燒結礦產(chǎn)生的煙氣余熱回收可發(fā)電20千瓦時，折合噸鋼綜合能耗可降低8千克標準煤。燒結余熱發(fā)電技術推廣比例比較低，未來幾年將是發(fā)展高峰期。余熱發(fā)電煙氣閥門燒結余熱發(fā)電重要的輔機設備，直接影響燒結和余熱電站運行穩(wěn)定、廢氣的充分利用以及整個系統(tǒng)運行效率和可靠性，做好高溫煙氣閥門對燒結余熱發(fā)電具有重要意義。我國鋼鐵行業(yè)燒結煙氣的特點
    鋼鐵行業(yè)燒結過程是一個高溫燃燒條件下的復雜物理、化學過程，在高溫燒結過程中產(chǎn)生SO2、 NOx、HCI、HF、CO2、CO、二惡英等多種污染物和粉塵的廢氣。由于燒結工藝及原料成分和配比的不 穩(wěn)定性，致使煙氣成分復雜，煙氣流量、溫度及污染物濃度大幅度變動。我國鋼鐵行業(yè)燒結煙氣特點 為：煙氣量大；SO2濃度變化很大；溫度變化大，一般為80-180度；細粒粉塵多，具有粘性；水分含 量大，不穩(wěn)定；含氧量高，一般為15%-18%；含有多種污染成分，除含有SO2粉塵外，還含有重金屬、 二惡英類、NOx等。這些特點都在一定程度上增加了鋼鐵燒結煙氣治理的難度。

  2、燒結低泄露高溫煙氣閥燒結煙氣脫硫、脫硝技術現(xiàn)狀
    2.1 燒結煙氣脫硫技術
    據(jù)統(tǒng)計，2008年我國重點鋼鐵企業(yè)SO2排放量為110萬t，其中，燒結煙氣SO2排放量為80萬t。由 于前些年我國對燒結煙氣執(zhí)行較低的環(huán)境標準，燒結煙氣脫硫技術在國內(nèi)沒有得到推廣和應用， 相關工藝開發(fā)和技術積累都遠遠不足。隨著國家節(jié)能減排力度的不斷加強，鋼鐵企業(yè)加快了建設燒結 脫硫設施的步伐。
    2.2 燒結煙氣脫硝
    燒結煙氣中除SO2外，還含有大量NOx，需開發(fā)同時具備脫硫、脫硝效果的綜合處理技術。由于燒 結煙氣SO2和NOx的濃度都不高，但總量卻非常大，若分別安裝脫硫、脫硝裝置，不但占地面積大，而 且投資、運行費用高，因此，同時脫硫、脫硝技術越來越受到關注。目前，國外煙氣同時脫硫、脫硝 技術主要有活性炭法、活性焦吸吸附法、循環(huán)流化床法、半干噴霧法、高能輻射一化學法、奧鋼鐵的 MEROS煙氣凈化技術等，但我國還沒有燒結煙氣同時脫、硫硝技術的工業(yè)化應用實例。
  3、“雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝
    “雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝分為吸收、再生和固體分離三個過程。吸收塔內(nèi)用 NaCO3/NaOH吸收SO2，塔外用Ca(OH)2使NaOH再生循環(huán)使用。由于雙堿法再生反應不在吸收塔內(nèi)進行， 避免了吸收塔堵塞及磨損，提高了運行的可靠性，且副產(chǎn)品石膏純度較高。該法適于處理SO2和NOx濃 度較高的煙氣，已在廣鋼2*24m2燒結機上成功應用，脫硫效率達84%以上。

    3.1 燒結低泄露高溫煙氣閥反應機理
    3.1.1 脫硫機理
    向吸收塔內(nèi)注入吸收液NaOH，控制其pH值為11-12，發(fā)生化學反應為：
                            2NaOH+SO2——NaSO3+H2O
                            NSO3+SO2+H2O---2NaHO3
    吸收塔排出液進入再生池內(nèi)與石灰石發(fā)生反應，使吸收液得到再生。
    部分SO3可被煙氣過剩的O2氧化成SO4，在反應池中與Ca(OH)2發(fā)生反應，生成CaSO4和NaOH,后者 則循環(huán)利用。
    3.1.2 脫硝機理
    燒結煙氣中90%以上的NxO為NO，因此，脫除NOx主要是去除煙氣中的NO。由于NO在純水中的溶解 度比較低，如何NO在溶液中的溶解度是提高燒結煙氣NOx脫除效率的關鍵技術。
    據(jù)美國加州伯克利能源與環(huán)境公司勞倫斯實驗室David Little John和北京中科院環(huán)境科學研究 中心王一中早年研究發(fā)現(xiàn)，在SO3、HSO3、SO2和水共存的水溶液中，NOx的分壓下降，并確認體系中 有（ONSO3）生成，并且NOx和HSO3之間的反應符合準一級反應。由于燒結煙氣中存在Fe，F(xiàn)e作為一種 催化劑和氧化劑能促進NO在溶液中的氧化吸收，使NOx和SO2同時處于邊吸收、邊氧化的過程中。
    3.2 工藝條件及特點
    3.2.1 工藝條件
    在液相條件下，NO轉(zhuǎn)化的必要條件為：液相中必須有SO3、HSO3存在；氣相中必須有NOx和SO2存 在；必須有Fe作為氧化催化劑，以促進NO在溶液中的氧化吸收；脫硫液中含有SO3、HSO3，并且其含 量大于一次性的脫硫濃度；優(yōu)化改進后的旋流板塔促使液流能均勻、連續(xù)地分布在旋流板上，使煙氣 與吸收液充分接觸，滿足了Fe與NO之間及NO與SO3之間所需接觸率和時間條件。
    3.2.2 工藝特點
    “雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝的主要特點為：氣液接觸面積大，處理負荷高，適應燒結煙 氣量大、SO2濃度變化大的特點，脫硫、脫硝效果穩(wěn)定；液相氧化，同時脫硫、脫硝，適應燒結污染 物在脫硫同時處置NOx要求；閉路循環(huán)，污染物*，無二次污染；管式給液，氣、液相流速高， 產(chǎn)生沖刷效應，不結垢，不堵塞；除霧裝置，可*解決水分含量大且不穩(wěn)定的問題；工作溫度 為80-200度，適應于燒結煙氣溫度變化大的特點。

 
二、燒結余熱發(fā)電煙氣特性
燒結余熱回收主要有兩部分：一是燒結機尾部廢氣余熱，二是熱燒結礦在冷卻機前段空冷時產(chǎn)生的廢氣余熱。這兩部分廢氣所含熱量約占燒結總能耗的50%，充分利用這部分熱量是提高燒結能源利用效率，顯著降低燒結工序能耗的途徑之一。
燒結機煙氣復雜，具有如下特性:

一、煙氣量大。燒結工藝是在*開放及富氧環(huán)境下進行，過量的空氣通過料層進入風箱，進入廢氣集氣系統(tǒng)。一般1噸燒結礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。

二、含二氧化硫排放濃度大。隨著原料來源的不同、燒結工藝參數(shù)的變化，原料中的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為60％～90％，燒結煙氣中二氧化硫含量變化范圍800～3000mg/m3。

三、含塵濃度大。煙塵中主要以鐵及其化合物為主，還含有鈣、硅等，有時使用不同的原料，
還可能含有微量重金屬元素。

四、煙氣溫度變化大。隨燒結工礦的變化，煙氣溫度一般在85℃～180℃。五、含濕量大，煙氣含水量一般在10％左右。

六、含有體。煙氣中含有一定量的硫化物、氮氧化物、氯化氫、氟化氫等。此外，還含有對人體健康有極大危害的二惡英和呋喃等。煙氣中含塵濃度一般大于
200mg/m3，鐵礦石燒結熟料，粒徑大多在100μm，部分粒徑大于0.5mm的顆粒。且粉塵琢磨性較強，燒結煙氣中含有的鐵化合物，產(chǎn)生結垢現(xiàn)象?，F(xiàn)在利用的燒結煙氣溫度包含環(huán)冷機的鼓風煙氣，高溫煙氣能達到400℃左右。燒結余熱發(fā)電煙氣特性燒結余熱Z15X回收主要有兩局部:一是燒結機尾部廢氣余熱，了一二是熱燒結礦在冷卻機前段空冷時出現(xiàn)的廢氣余熱。這兩局部廢氣所含熱.約占燒結總能耗的50%.充足愚弄這局部熱臉是進步燒結動力愚弄效率，顯若低沉燒結工序能耗的路線之一。高溫煙氣閥門的結構及閥內(nèi)件有很大的差異。燒結機煙氣特性:l)煙氣t大。一樣平常l噸燒結礦大約出現(xiàn)4000一6000mha煙氣。2)含二氧化硫排放濃度大。3)絲口軟密封閘閥含塵濃度大。煙塵中主要以鐵及其化合物為主，還含有鈣、硅等，有時使用不同的原料，還也許含有微里重金屬元素.4)煙氣溫度變化大。隨燒結工礦的變化，煙氣溫度一樣平常在85℃一180℃。5)含漢t大，差異。煙氣含水蘭·般在10%左右。事實上高溫煙氣閥門的結構及閥內(nèi)件有很大的差異。煙氣中含塵濃度一樣平常大于200mg/m;，鐵礦石燒結熟料，拉徑大多在100m，烘干機。局部拉徑大于o.smm的領拉。且粉塵琢磨性較強，燒結煙氣中含有的鐵化合物，出現(xiàn)結垢地步。今朝愚弄的燒結煙氣溫度包羅環(huán)冷機的鼓風煙氣，高謐煙氣能到達400℃左右。

使用請求懇求，保證體例一般運轉(zhuǎn)。燒結余熱發(fā)電煙氣閥門在不同使用位悅的煙氣參數(shù)是不一樣的，煙氣的溫度、腐蝕性決議閥門的布局，學會水下推進器。質(zhì)料遴選有著很大的區(qū)別。高請求懇求的閥門用于低參數(shù)的位置，填充了工程本錢，低請求懇求的閥門用在高參數(shù)的位置，給工程埋下事故的閘閥z41h16c德患。(2)閥門布局合理，便于維護。在饜足工況使用條件下把閥門策畫紛亂化，不但填充障礙點.而且還進步閥門的坐褥本錢。(3"月門策畫思考使用中可預見性的問粗。閥門在使用中一些也許出現(xiàn)的題目，雙控水。在閥門策畫中加以消化、征服，防止使明桿彈性座封閘閥用運轉(zhuǎn)出現(xiàn)的Z945T-10因Z41W-25P閥門問腸影響徽個體例的一般運轉(zhuǎn)，進步體例的運轉(zhuǎn)效率。3燒結余熱發(fā)電煙氣閥門策畫計劃煙氣閥門主要用干煙氣的切斷或調(diào)治介質(zhì)，衛(wèi)生潔具配件。應充足重點思考一下幾個方而。3.1策畫應充足思考煙氣溫度與閥門的質(zhì)料運轉(zhuǎn)的剎時高沮對閥門的影響很大，聽聽閥門。要確保不會出現(xiàn)嫩性變形。高溫煙氣閥門的布局及閥內(nèi)件有很大的差異，如導向間除、閥板轉(zhuǎn)動間殊軸Z45H-10C承方式不銹鋼電動閘閥等。除了從策畫Z545X大口徑彈性座封閘閥制造方面管制外，還要針對高溫條件下的各種物感機能，機械z41h16機能發(fā)生變化，理會Z15T質(zhì)料的機械性熱脹冷縮、材城在高溫狀況下的不同變形等對閥門使用機能的影響。特別是大口徑閥門，工況條件影響閥門鑄鋼閘閥的變形要素較多且變形且不易管制，事實上水位計。所以應思考環(huán)境要素的影響。3.2策畫應充足思考煙氣的粉塵對閥門的影口向粉塵對閥門的使用影晌是盡頭大，粉塵容易進人閥軸和滑動軸承之問，使之Z941H-16C卡死閥軸，招致閥門不能一般啟閉影響體例的一般運轉(zhuǎn)。外1式軸承不但可以防止粉塵侵入，而且可以淘汰高溫煙氣對軸承的傳熱不銹鋼內(nèi)螺紋閘閥。想知道冷卻塔配件。閥門底部策畫清灰口，閥門積灰吃緊采取清灰，對于球形止回閥。偏護推廣機構出現(xiàn)過力矩或燒壞電機。特別是煙氣中含塵濃度一樣平常大于20omg/mha，且粉塵琢磨性較強，燒結煙氣中含有的鐵化合物，如沒有階段性的清算會加快粉塵在潤板與閥體上結垢，想知道在處理能力和傳質(zhì)性能上均有所改善。

三、鋼鐵燒結余熱發(fā)電煙氣閥門設計原則
1、根據(jù)不同的工況區(qū)別設計，以滿足使用要求，保證系統(tǒng)正常運行。鋼鐵燒結余熱發(fā)電煙氣閥門在不同使用位置的煙氣參數(shù)是不一樣的，煙氣的溫度與腐蝕性和閥門的結構形式、材料的選擇有著很大的區(qū)別。高要求的閥門用于低參數(shù)的地方，增加了工程成本，低要求的閥門用在高參數(shù)的地方，給工程埋下事故的隱患，這樣做是不可取的。
2、閥門結構簡單，便于維護。在滿足工況使用條件下把閥門設計復雜化，不但增加故障點，而且還提高閥門的生產(chǎn)成本。作為設備沒有永遠不出故障的時候，不能維護的閥門產(chǎn)品就不是成熟的產(chǎn)品，在設計中應該把日常維護融入閥門設計的一個很重要的環(huán)節(jié)。
3、閥門設計考慮使用中可預見性的問題。把閥門在使用中一些可能出現(xiàn)的問題，在閥門設計中加以消化、克服，可以避免使用運行出現(xiàn)的因閥門問題而影響整個系統(tǒng)的正常運行，提高系統(tǒng)的運行效率。

四、燒結余熱發(fā)電煙氣閥門設計方案
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥、煙氣閥門主要用于煙氣的切斷或調(diào)節(jié)介質(zhì)目的， 當該閥作為調(diào)節(jié)使用的煙道蝶閥在選型時應該滿足一下條件；從蝶閥的結構特點可知：在開啟角小于10°時，由于閥板由一定厚度，其流通截面的變化幾乎等于零；開啟角大于70°時，由于閥的轂部（即軸和軸套）由一定厚度，其相對流量的變化很小，已起不到多少調(diào)節(jié)的作用了；在開啟角達到73°時，其旋轉(zhuǎn)的作用力矩達到大值，甚至使閥顫動而不能穩(wěn)定，所以，一般都以25°~70°作為蝶閥的有效工作范圍。在確定閥徑的計算中，常選用蝶閥的大流量開度為60°這是因為蝶閥的特性在60°以內(nèi)是近似等百分比特性，超過60°，特性就改變了。為了使用這一段等
百分比工作特性，取大流量時蝶閥開啟角度為60°，但是，為充分利用閥的流通能力，也可以選70°為大開啟角，這樣在設備選用上比較經(jīng)濟。

1、設計應充分考慮煙氣溫度對閥門的影響
在考慮閥門的使用溫度時，應該要充分考慮瞬間的溫度對閥門的閥門材質(zhì)的影響，同時要充分考慮瞬間的具體時間概念，在條件允許的情況下應該要高于使用溫度150°作為對閥門的使用溫度要求。確保閥門在高溫情況下的塑性變形不會對閥門的影響。高溫煙氣閥門與其它煙氣閥門不同，其閥的結構及閥內(nèi)件有很大的差異，如導向間隙、閥板轉(zhuǎn)動間隙軸承方式等。除了從設計制造方面控制外，還要針對高溫條件下的各種物理性能、機械性能發(fā)生變化，分析材料的機械性熱脹冷縮、材質(zhì)在高溫情況下的不同變形等對閥門使用性能的影響。高溫煙氣閥門主要起截流或調(diào)節(jié)流量的作用, 特別是大口徑閥門, 工況條件影響閥門的變形因素較多且變形量不易控制, 所以結構設計應考慮環(huán)境因素的影響。
2、設計應充分考慮煙氣的粉塵對閥門的影響
由于粉塵對閥門的使用影響是非常大，粉塵容易進入閥軸和滑動軸承之間，使之卡死閥軸，導致閥門不能正常啟閉影響系統(tǒng)的正常運行。因此軸承必須采用外置式，不但可以避免粉塵進入軸承，而且外置可以減少高溫煙氣對軸承的傳熱。
閥門考慮煙氣中粉塵量大，為了解決煙氣中的粉塵對閥門的使用影響，因此我們在閥門閥體適當?shù)奈恢迷O置吹灰口，運行一段時間后，可以接入壓縮空氣，把吸附在閥板和管壁粉塵吹落。同時閥門底部設計清灰口，當管道積灰嚴重的情況下，打開卸灰口，卸掉積壓在管道的灰塵，然后再開啟閥門，這樣既保護了執(zhí)行機構不因為閥門積灰產(chǎn)生過力矩或燒壞電機，使閥門正常運行。特別是煙氣中含塵濃度一般大于200mg/m3，且粉塵琢磨性較強，燒結煙氣中含有的鐵化合物，如沒有階段性的清理會加速粉塵在閥板與閥體上結垢，導致閥門不能正常啟閉。 采用“雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝，實施同步流程對鋼鐵行業(yè)燒結煙氣進行脫硫、脫硝， 必將推動鋼鐵行業(yè)燒結煙氣脫硫、脫硝工藝技術的進展，是今后我國推廣應用的主要方向，也是以節(jié) 能減排和循環(huán)經(jīng)濟模式解決污染難題，促進可持續(xù)發(fā)展，建設環(huán)境友好型社會的途徑。
3、設計應充分考慮閥門的機械強度和結構形式
閥體外部設置合適的加強筋，法蘭應具有較大的強度，從而提高閥門的機械強度，保證閥門受熱和管道應力拉伸不變形。閥門直徑較大，閥板采用采用鋼板焊接，由于煙氣溫度的不穩(wěn)定性，當溫度短時出現(xiàn)超過設計范圍時，閥板容易出現(xiàn)變形，閥板變形后泄漏率大，而且無法修復。因此閥板采用鑄造，具有較高的機械性能，確保閥門的正常使用。與本產(chǎn)品相關論文：1150度高溫蝶閥在催化裂化裝置應用