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利用八鋼歐冶爐高溫?zé)峤馓幚沓鞘猩罾奶接?/h1>
2015-12-25 09:38:58李維浩
新疆鋼鐵 2015年4期
關(guān)鍵詞:豎爐煉鐵氣化爐

李維浩

(寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司)

利用八鋼歐冶爐高溫?zé)峤馓幚沓鞘猩罾奶接?/p>

李維浩

(寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司)

通過(guò)對(duì)歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾同傳統(tǒng)垃圾焚燒爐工藝進(jìn)行對(duì)比,利用歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾,具有二次污染小,無(wú)害化徹底,資源化利用程度高等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)歐冶爐配加污泥球工業(yè)試驗(yàn),其工藝流程能滿足熱解焚燒城市生活垃圾生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)組織需要,并且不需要增加新的工程基建投資,具有可處理多樣形態(tài)生活垃圾特點(diǎn)。

歐冶爐;城市生活垃圾;熱解焚燒

1 前言

隨著人們環(huán)境資源意識(shí)的增強(qiáng),各地政府對(duì)垃圾處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求也逐步提高。傳統(tǒng)的垃圾處理主要采用填埋、堆肥、焚燒等三種技術(shù)方式。這三種方式日益顯示出其缺陷,如垃圾填埋占用大片土地,堆肥法處理量小、效率低;焚燒法容易產(chǎn)生二次污染,特別是二 英(Dioxins)的污染問(wèn)題,使其在工業(yè)應(yīng)用方面受到阻礙。積極開(kāi)發(fā)城市生活垃圾處置路徑,對(duì)于回收資源和減輕社會(huì)負(fù)擔(dān)、降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有重要的意義。

八鋼公司作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),具有完整的鋼鐵冶煉流程及配套環(huán)保、公輔設(shè)施。目前建成投產(chǎn)的歐冶爐下部氣化爐部分和常規(guī)熱解爐相比,在處理時(shí)間、處理量、污染物排放、副產(chǎn)氣體利用以及熱效率上具有明顯優(yōu)勢(shì)。研究分析認(rèn)為,歐冶爐具備處理消納城市生活垃圾的條件,歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾,具有二次污染小,無(wú)害化徹底,資源化利用程度高等特點(diǎn),同時(shí)也能兼顧消納部分社會(huì)危廢,完全可實(shí)現(xiàn)各類(lèi)固廢的資源化,是在特定區(qū)域環(huán)境下處理城市生活垃圾的最有效手段。

2 歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾機(jī)理

城市生活垃圾熱解是指在無(wú)氧或缺氧加熱的條件下,有機(jī)垃圾組分發(fā)生大分子斷裂,產(chǎn)生小分子氣體、熱解溶液和碳渣的過(guò)程,城市生活垃圾熱解過(guò)程可表示為∶

在對(duì)城市生活垃圾的實(shí)際熱解之前,還存在著一個(gè)干燥過(guò)程。即物料中的外部水分和毛細(xì)結(jié)構(gòu)吸附的水分被首先加熱蒸發(fā),將物質(zhì)中的結(jié)構(gòu)水除去,水分析出結(jié)束且物料達(dá)到一定溫度后,才進(jìn)入熱解階段,熱解本身是一個(gè)復(fù)雜且同時(shí)發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。包含有機(jī)大分子的鍵斷裂,有機(jī)分子的異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng),最后生成各種較小的分子。

歐冶爐熱解垃圾是從脫水開(kāi)始,其次是脫甲基生成水和架橋部分的分解次甲基鏈進(jìn)行反應(yīng),醚型結(jié)構(gòu)也能生成CO。溫度再高時(shí),前述生成的芳環(huán)化合物受高溫作用發(fā)生二次熱解反應(yīng),生成二次熱解產(chǎn)物,主要再進(jìn)行裂解、脫氫、縮合、氫化等反應(yīng)。在氣化爐拱頂1050℃特定條件下,垃圾熱解生成的產(chǎn)物全部在體統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用和熔融固化。

由于熱解系統(tǒng)的高溫?zé)o氧條件下進(jìn)行氣化,所以熱解產(chǎn)生的煙氣量比直接焚燒法少,特別是煙氣中的SOx、NOx、HCl、HF、重金屬類(lèi)污染物的含量較少,有利于煙氣的凈化。

3 歐冶爐熱解焚燒處理城市垃圾技術(shù)優(yōu)勢(shì)

歐冶爐熱解焚燒技術(shù)在處理城市生活垃圾方面的應(yīng)用沒(méi)有先例。研究分析認(rèn)為與直接焚燒法相比,歐冶爐熱解焚燒技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(見(jiàn)表1)∶

(1)在熱解過(guò)程中城市生活垃圾的有機(jī)物成分能轉(zhuǎn)化成可利用能量形式,其經(jīng)濟(jì)性更好。熱解產(chǎn)生的燃?xì)饪芍苯幼鳛檫€原豎爐的還原氣;

(2)熱解焚燒的二次污染小,可簡(jiǎn)化污染控制問(wèn)題,對(duì)環(huán)境更加安全;

(3)熱解焚燒過(guò)程是在條件下進(jìn)行的,減少了二惡英前體物的生成,可以有效遏止二 英類(lèi)有毒物質(zhì)的產(chǎn)生和排放;

(4)歐冶爐熱解可處理不適用于焚燒的城市生活垃圾固體廢物;

(5)熱分解殘?jiān)?jīng)過(guò)高溫處理(熔融)進(jìn)入爐渣,作為生產(chǎn)水泥、建材的原料。

表1 八鋼歐冶爐熱解處理城市生活垃圾和傳統(tǒng)焚燒爐處理對(duì)比表

4 歐冶爐熱解焚燒處理城市垃圾關(guān)鍵技術(shù)

(1)使用歐冶爐的熱解焚燒技術(shù)在燃燒機(jī)理上與普通焚燒技術(shù)具有明顯的差異。該技術(shù)以歐冶爐氣化爐拱頂1000~1050℃高溫還原氣體為熱解環(huán)境條件,當(dāng)廢棄物加入氣化爐內(nèi)后,在氣化爐拱頂巨大的高溫還原氣空間內(nèi),經(jīng)水分蒸發(fā)、有機(jī)物分解等一系列反應(yīng)。

(2)經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤獾拇罅6任镔|(zhì)下降到氣化爐料面上,隨物料下降到爐缸,部分含碳物質(zhì)在下降過(guò)程中被礦石還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣化,大部分含碳物質(zhì)到風(fēng)口和氧氣反應(yīng)進(jìn)行燃燒,少部分含碳物質(zhì)進(jìn)入渣鐵參與滲碳反應(yīng),最終灰渣在高溫環(huán)境下融化進(jìn)入爐渣。

(3)經(jīng)過(guò)高溫干餾的小粒度物質(zhì)隨還原煤氣進(jìn)入熱旋風(fēng),大部分被熱旋風(fēng)除塵器捕集到,少部分隨還原煤氣進(jìn)入還原豎爐,在豎爐內(nèi)隨煤氣流上升過(guò)程中被爐料進(jìn)行撲捉到。然后隨DRI爐料一同下降到氣化爐內(nèi)參與冶煉,并得到回收。被熱旋風(fēng)除塵器捕集到的小粒度物質(zhì),使用氮?dú)庾鳛檩d體氣源,通過(guò)粉塵流化罐、TP室等,經(jīng)氣化爐粉塵燒嘴反吹入氣化爐拱頂,并配加氧氣助燃,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部高效循環(huán)利用。

(4)焚燒產(chǎn)生的SO2隨還原煤氣進(jìn)入還原豎爐,其中90%以上的SO2在通過(guò)還原豎爐內(nèi)堿性散狀爐料過(guò)程中,被爐料中CaO捕捉形成CaS等物質(zhì),然后隨爐料一同再下降到氣化爐內(nèi),經(jīng)爐缸造渣過(guò)程進(jìn)入爐渣固化。

(5)固廢中的各類(lèi)碳?xì)浠衔镌跉饣癄t全部轉(zhuǎn)化為CO、H2,這部分氣體進(jìn)入豎爐后做為還原劑代替入爐的焦炭被再次利用。

(6)氣化爐下部高溫區(qū)溫度約1500℃以上??捎行刍蟛糠种亟饘?,同時(shí)非揮發(fā)性重金屬進(jìn)入爐渣,可有效固化重金屬。

5 歐冶爐處理消納污水處理廠污泥實(shí)踐

八鋼歐冶爐于2015年6月18日投產(chǎn),目前具備日產(chǎn)鐵3600t的能力,同時(shí)產(chǎn)22萬(wàn)m3/h的高熱值煤氣供八鋼各用戶使用,其副產(chǎn)品爐渣全部做為礦渣微粉廠原料利用。2015年8月18日~2015年8月21歐冶爐進(jìn)行配加污泥球工業(yè)試驗(yàn),最大噸鐵加入量60kg,相當(dāng)于年可處理污泥量近10萬(wàn)t,歐冶爐各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)良好,充分證明歐冶爐工藝技術(shù)流程完全具備污泥處理能力。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)城市生活垃圾熱解焚燒機(jī)理進(jìn)行分析,八鋼歐冶爐符合處理城市垃圾實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化處理原則,同時(shí)能將城市垃圾中碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為可利用的CO和H2等還原氣體得到有效利用,能有效克服垃圾焚燒產(chǎn)生的二英污染問(wèn)題。

(2)通過(guò)對(duì)歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾同傳統(tǒng)垃圾焚燒爐工藝進(jìn)行對(duì)比,利用歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾,具有二次污染小,無(wú)害化徹底,資源化利用程度高等優(yōu)勢(shì)。

(3)通過(guò)歐冶爐配加污泥球工業(yè)試驗(yàn),其工藝流程能滿足熱解焚燒城市生活垃圾生產(chǎn)過(guò)程控制和生產(chǎn)組織需要,并且不需要增加新的工程基建投資,具有可處理多樣形態(tài)生活垃圾特點(diǎn)。

八鋼歐冶爐熱解焚燒處理城市生活垃圾,可實(shí)現(xiàn)環(huán)境及社會(huì)效益最大化,是在特定區(qū)域環(huán)境下處理城市生活垃圾的最有效手段。最終八鋼歐冶爐實(shí)現(xiàn)三大功能∶鋼鐵制造——鐵水生產(chǎn);能源轉(zhuǎn)換——煤轉(zhuǎn)換成副產(chǎn)煤氣;城市生活垃圾消納——消納自身產(chǎn)生的粉塵,協(xié)同處置有機(jī)、含鐵、含碳、含油類(lèi)等廢棄物。

圖4 鐵口結(jié)構(gòu)對(duì)比

5 結(jié)束語(yǔ)

歐冶爐爐作為當(dāng)今世界最先進(jìn)的工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原技術(shù),可彌補(bǔ)傳統(tǒng)的高爐煉鐵對(duì)原燃料的苛刻要求,實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保煉鐵,但在國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型冶金爐生產(chǎn)過(guò)程中均出現(xiàn)了出鐵后期二次鐵流大,鐵口難維護(hù)的問(wèn)題,甚至發(fā)生爐缸燒穿,是影響爐體安全長(zhǎng)壽的限制性環(huán)節(jié)。

COREX氣化實(shí)踐生產(chǎn)表明,爐內(nèi)較短的料柱、粒煤為主燃料的生產(chǎn)工藝,無(wú)法解決爐缸內(nèi)透氣、透液性差的問(wèn)題,是導(dǎo)致二次鐵流的根本原因。

八鋼歐冶爐通過(guò)優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu),加入適當(dāng)比例的塊焦,改善氣化爐缸內(nèi)透氣、透液性,改善炮泥質(zhì)量、規(guī)范爐前作業(yè)及氣化爐鐵口,以及對(duì)爐缸設(shè)計(jì)的改進(jìn),明顯降低了二次鐵流量,可形成穩(wěn)定的鐵口泥包,做到均衡出鐵。

[1]王筱留主編.鋼鐵冶金學(xué).北京∶冶金工業(yè)出版社.

Discussion on the Technique of High-temperature Pyrolysis to Dispose the MSW by OY Furnace in Bayi Steel

LI Wei-hao
(Ironmaking Branch,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group)

By comparing pyrolysis incineration MSW by OY furnace with traditional incinerator,it could be found that pyrolysis incineration MSW by OY furnace has several advantages∶low secondary pollution,complete innocuity disposal and high degree of resource utilization.Based on the results of industrial test that adding sludge balls into OY furnace can achieve the process control and production organization of MSW incineration.Also,it does not need to increase investment of capital construction,to handle various morphological MSW.

OY furnace;MSW;pyrolysis and incineration

X799.3

A

1672—4224(2015)01—0039—03

聯(lián)系人:李維浩,男,51歲,煉鐵主任工程師,烏魯木齊(830022)寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司第一煉鐵分廠

E-mail:liwh@bygt.com.cn

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