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    提高烧结机烟气脱硫效率的措施

    ??来源:冶金信息装备网 | 发布时间:2019-09-06

      北斗智库亚博AB68管家网讯:介绍了唐钢1#烧结机系统组成及烟气特点。针对投产之初烟气脱硫效果不理想的情况,分析了影响脱硫效果的原因,并采取了一系列措施。通过稳定烧结过程、强化台车篦条管理、定期检查、修复主抽风系统漏风情况、合理控制烧结终点温度、制定合理的启停机操作规程和换台车操作方法、烧结中控和脱硫中控精细配合等措施,烟气系统脱硫效率达到90%以上,达到了国内先进水平。
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      在我国因SO2排放而形成的酸雨危害日益严重,每年造成数千亿的经济损失,SO2及酸雨污染已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。烧结生产过程产生的SO2排放量约占钢铁企业年排放量的40%~60%,控制烧结生产过程SO2的排放,是钢铁企业SO2排放控制的重点。
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      2012年7月,GB28662-2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》正式发布,规定新建烧结机烟气SO2的排放限值为200 mg /m3,其中京津冀、长三角和珠三角等大气污染物特别排放限值地域,SO2的排放限值为180mg /m3;现有企业大气颗粒物的排放限值为80 mg /m3,新建企业及2015年起的所有企业大气颗粒物的排放限值为50 mg /m3,特别限值地区大气颗粒物的排放限值为40 mg /m3。随着烧结矿产量大幅度增加和烧结机的大型化发展,单机废气量和SO2排放量随之增大,以及国家对SO2的排放控制要求日益严格,控制烧结烟气SO2污染势在必行。
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      1 1#烧结机烟气脱硫情况
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      1.1 1#烧结机
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      唐钢1#烧结机于1989年4月14日投产,为单风机单烟道烧结机,有效烧结面积180 m2,环冷面积190 m2。2005年3月1#烧结机经改造有效烧结面积由180 m2扩大到210 m2,主抽风机叶轮增大,风量由16 000 m3/min增至18 500 m3/min。2011年12月烧结机老旧台车全部更新为新台车并对大烟道、风箱和风箱支管进行了更换和涂抹。1#烧结机设备作业率维持在95%以上,日产烧结矿6000 t左右。烧结矿碱度1.9,化学成分如表1所示。烧结烟气参数如表2所示。
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      1.2烟气脱硫系统
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      烧结燃烧过程中产生的烟气通过主抽烟系统排出,主抽烟系统由风箱、大烟道、除尘器、主抽风机及烟囱组成。由风箱抽出的烟气进入大烟道,然后进入大烟道后部的电除尘器和主抽风机,烟气经过主抽风机后的脱硫系统脱硫后再通过烟囱排放。当脱硫系统出现故障停机时,关闭脱硫系统进风烟道阀和出风烟道阀,打开旁路烟道阀,烟气经烟囱排放。
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      1#烧结机烟气脱硫系统2012年6月动工,同年12月投入运行,总投资5 072.48万元,采用密相塔半干法烟气脱硫技术,该技术具有中国自主知识产权,脱硫效率高,运行成本低,副产物可利用,是一种较好的烧结烟气脱硫技术。脱硫系统主要设备由密相脱硫塔、布袋除尘器、增压风机、物料输送、供水、电气及控制、烟气检测等系统组成,如图1所示。
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      需要处理的烟气从烧结主抽风机出口引出,送入脱硫塔的顶部,与经过加湿后的脱硫剂石灰一起从脱硫塔的顶端向下流动,在运动过程中石灰与水、SO2进行系列反应,反应后的物料沉积在脱硫塔和除尘器底部的物料集灰斗内,大部分脱硫灰通过拉链机、螺旋输送机、斗式提升机输送到脱硫塔顶端继续循环使用,少部分从螺旋输送机排出作为脱硫副产物。净化后的烟气再返回主抽烟机后的烟道内,从烟囱外排。
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      其中,脱硫剂为生石灰。脱硫塔体下部设集灰斗,通过链式输送机输送到脱硫塔底部螺旋输送机。脱硫系统用水主要用于高温烟气降温和加湿循环灰。脱硫副产物的主要成分为CaSO4和CaSO3,同时伴随有未反应的CaO。该脱硫副产物作为添加剂或混合料,用于生产建筑材料。
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      1.3脱硫原理
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      密相塔半干法烟气脱硫技术原理是利用干粉状的钙基脱硫剂,与布袋除尘器除下的大量循环灰一起进入加湿器进行增湿消化,使混合灰的水分含量保持在3%~5%,然后循环灰由密相塔上部进料口进入反应塔内。大量循环灰进入塔后,与由塔上部进入的含SO2烟气进行反应。含水分的循环灰有极好的反应活性和流动性,另外塔内设有搅拌器,不仅克服了粘壁问题而且增强了传质效果,使脱硫效率可达90%以上。脱硫剂不断循环使用,有效利用率达98%以上。最终脱硫产物由灰仓排出循环系统,通过气力输送装置送入存储仓。该过程发生的主要反应如下:
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      2影响脱硫效果的因素分析
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      投入使用之初,1#烧结机烟气脱硫系统存在大烟道温度控制不合理,烧结烟气负压、流速不稳定,烧结主抽风机风门与脱硫增压风机风门配合不得当,烧结机启停机、换台车操作不合理,脱硫系统突发故障时处理不得当等问题,造成SO2排放经常超标,脱硫效率仅为75%。烧结工程技术人员对2014年1月份影响1#烧结机烟气脱硫的因素及影响次数进行了统计,结果如表3所示。
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      3 稳定并提高烧结烟气脱硫效率的措施
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      从影响脱硫的因素分析中不难得出:稳定烧结过程,减少烧结料面出洞,提高烧结废气流速、负压稳定性,降低主抽风系统漏风率,合理控制烧结终点温度,优化换台车操作方法,优化烧结机启停机方式以及烧结中控与脱硫中控密切配合,均有利于脱硫反应充分高效地进行,进而提高脱硫效率。
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      3.1稳定烧结过程,确保烧结烟气流速、负压平稳
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      稳定烧结过程,保证烧结烟气流速和负压平稳,是稳定并提高脱硫效果的前提。烧结工程技术人员经过分析得出,影响1#烧结机生产过程稳定的首要因素是除尘灰配加制度,其次是四班烧结参数控制差异和看火工盯岗质量问题。针对这两个方面因素,采取了具体措施。
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      3.1.1优化除尘灰配加制度
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      长期以来,1#、2#烧结机配料、1#烧结机机尾和1#、2 #机成品除尘灰都配加到1 #烧结机配料系统中。由于缺乏有效监管,配加除尘灰的下料量偏大并且不稳定,有时甚至存在不同种除尘灰叠加配入配料系统的现象。这对混合料水分稳定和制粒都造成较大影响,引起烧结过程波动较大,尤其在限产情况下,除尘灰占混合料相对比例较高,影响程度更为突出。因此,烧结工程技术人员优化了1#烧结机配加除尘灰制度。
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      (1)合理安排放灰时间
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      1#、2#烧结机配料除尘灰放灰联系时间为每天上午8:00,1#、2#烧结机成品放灰开始时间为每天中午13:30,1#烧结机机尾放灰联系时间为每天下午16:00。放灰过程严格按规定顺序和时间进行排放,各系统除尘灰不得叠加。
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      (2)对放灰前准备工作和放灰量提出要求除尘灰放灰前由放灰人员与烧结中控联系,烧结中控负责通知相关生产岗位做好放灰准备工作,具备放灰条件以后,烧结中控通知放灰人员开始放灰。放灰期间灰量必须保持稳定,除尘灰下料量保持不超过2 kg /s,不得出现大灰量或断灰现象。更换电场时由放灰人员及时通知烧结中控,做好生产提示。否则烧结车间有权停止放灰作业。放灰制度执行一个月前后1#烧结机混合料水分指标如表4所示。
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      从表4中可以看出,实施新的放灰制度后,混合料水分平均值及标准偏差都呈现下降趋势,混合料水分的稳定率提高促进了混合料粒度及透气性的稳定,使得1#烧结机低水碳条件下生产过程更为稳定。
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      3.1.2制定参数,统一操作
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      烧结操作参数的合理控制是稳定生产过程的重要因素。由技术人员根据每堆混匀矿的配矿结构,结合1#烧结机的特点,制定出混合料水分、配碳、大烟道温度等工艺参数控制范围,并对生产中可能出现的问题进行预测。
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      技术人员每天对各班的参数控制情况进行检查,对发现的参数超标和不按操作标准进行操作的问题,组织专人分析并按规定进行考核。明确的参数控制标准和严细的检查,促进了看火工自我约束能力的加强,四个班操作更加统一,基本上消除了混匀矿换堆和交接班时生产波动的问题,烧结过程更加稳定。
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      此外,车间强化“室外盯岗、挂牌”制度,当班操作烧结机的看火工必须挂牌,并且在室外盯岗,每小时测一次混合料温度,随时观察布料情况、点火状况以及出点火炉后的烧结反应情况,结合配料室所反馈的生石灰消化温度,及时预判生产过程并果断做出调整,确保生产过程稳定。
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      图2为采取稳定烧结措施前后烧结终点温度的变化情况。生产过程的稳定,促进了烟气流速、负压平稳,系统的脱硫效率提高约3%。
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      3.2强化台车篦条管理
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      1#烧结机的台车为2012年1月份更换的新车,截止到2014年1月已经在线运行两年时间,部分篦条开始氧化变细,生产中偶尔出现篦条脱落料面出洞现象。每次料面出洞都会引起烟气压力和流速变化,影响到脱硫反应的稳定进行。为此,加强了烧结机篦条的管理。
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      (1)在烧结机机头加装了篦条监视器,方便看火工和中控工加强监控。
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      (2)在烧结机机头平台对倾斜的篦条进行了整理并视情况加新篦条。
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      (3)对篦条老化严重的台车进行更换。
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      (4)在烧结机机头处备好500 mm × 500 mm的皮子,一旦出现大面积的篦条脱落,用皮子进行应急处置,确保烧结生产过程中料面不出洞。
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      新的篦条管理措施,不仅杜绝了烧结机生产过程中料面出洞造成烧结烟气流速、负压波动的现象,脱硫效率提高约1.5%,而且新的篦条管理措施成为了4台烧结机共用的篦条管理标准,促进了烧结车间篦条管理的标准化。
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      3.3定期检查、修复主抽风系统漏风情况
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      1#烧结机实际运行中,由于游板调整不到位和主抽风系统因腐蚀、磨损,导致的漏风情况造成了吸入脱硫系统的冷风量增加,降低了脱硫塔内部温度,制约了脱硫加水量,降低了脱硫剂活性,影响了脱硫效率。
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      针对台车游板漏风情况,台车实行包保责任制,由包保岗位工定期对台车游板进行调整。按照游板螺丝间隙(台车前进方向)前边调游板间隙的螺丝母到台车3 mm,后边调游板间隙的螺丝母到台车5mm的标准进行调整,并且车间每周检查1次台车游板处漏风情况,对不按规定标准调整游板造成漏风的,每次考核台车包保岗位工50元,该措施的实施杜绝了游板处漏风。
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      定期检查烧结机的大烟道、风箱支管、膨胀节等漏风情况并建立相关台账,对生产中能处理的部位安排各车间小修人员及时处理,对生产中不能处理的部位必须采取临时堵漏风措施,尔后利用计划检修时间进行处理。每次计划检修之前由专门人员负责汇总各处漏风并报检修单位处理,在检修时专人负责检查漏风部位修复情况,确保检修质量。
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      这些措施减少了进入脱硫系统的冷风量,使得脱硫塔内部温度在烧结终点温度正常情况下稳定在110 ℃以上,脱硫加水量稳定在4 t /h以上,脱硫效率提高2%。
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      3.4合理控制烧结终点温度
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      烧结机大烟道温度对烟气脱硫效果的影响至关重要,适宜的大烟道温度有利于脱硫剂在密相塔顶加温后活性增加,有利于雾化水分均匀地分布在脱硫剂颗粒表面,使脱硫剂与SO2反应更快更充分。
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      在低于适宜温度时,脱硫剂不能加水,达不到脱硫效果,甚至还可能导致脱硫剂结块,体密度增加,造成提升机电流增加等不利情况。有时使烧结废气中的水蒸汽在脱硫过程中由于温降结露而使灰尘粘附在脱硫布袋除尘器的布袋上,造成压差升高脱硫困难。
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      大烟道温度高会造成脱硫塔内部生石灰脱硫剂中的水分过快蒸发,使脱硫反应时间变短,影响脱硫效果。实践中,烧结废气在脱硫系统中在100 ℃以上时,废气中的水分基本上不会结露析出,但废气温度超过120 ℃又会使脱硫效率变差。1#烧结机废气从大烟道到脱硫系统基本上有20 ℃温降(1#机大烟道及其他管路做了保温,冬天夏天温降大致相同)。
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      因此,1#机大烟道温度控制在120~140 ℃较为合适,当烧结机终点温度在340~380 ℃时,大烟道温度基本符合要求。该措施提高脱硫效率3%。
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      3.5阶梯布料,分阶控制风门启停机
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      原有的烧结机启停机操作时,需要“停抽”,才能达到烧好烧透的目的。烧结机启车时脱硫塔温度上升到86 ℃,开始脱硫等待时间过长。同时,“停抽”时烧结烟气流速、温度急剧升高,负压急剧降低,脱硫塔温度高于150 ℃造成脱硫剂水分蒸发过快,烟气与脱硫剂反应的时间缩短,反应不能充分进行,造成脱硫效率偏低。
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      经摸索,将1#烧结机启车时的混匀矿吃入量规定为45 kg /s,布料开始阶段料层厚度规定为500mm,布料台车进入点火炉3块车之后,点火煤气量适当上调,布料台车进入点火炉10块车之后,主抽风机风门开启15%,再进入2块车后,开到20%,尔后视情况开启主排风机风门(在与脱硫中控联系好的前提下,最大风门变化量5% /3 min),依照料头位置顺次开启各风箱的翻板,在布料40块车之后逐渐增加料层厚度,直到70块台车时料层调整为正常。计划停机时,配料系统停机前10 min将混匀矿吃入量减为45 kg /s,与此同时,烧结机开始减薄料层,配料系统停机后将主抽风机风门减为正常生产开度的50%,保证台车布料厚度逐渐减薄,混合料槽空仓后减至400 mm。
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      采用“阶梯布料,分阶控制风门”的精细化操作方法,烧结机启车时,不需要“停抽”操作,料头到机尾料层就能烧好烧透,缩短了烧结机启车时脱硫塔温度上升到86 ℃的等待时间。不仅使烧结废气流速、温度、负压更为稳定,同时避免了脱硫塔温度高于150 ℃时脱硫剂水分蒸发过快,脱硫效率不理想的情况。“阶梯布料,分阶控制风门”作业标准符合正常脱硫的要求,脱硫系统效率提高1.5%。
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      3.6精细化布料,关机尾风箱风门换台车
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      原有的换台车操作方式只将所换台车上的料层厚度减为400 mm,待所换台车到25#风箱换车处,直接关闭主抽风机风门更换台车。这种换台车方式需要在短时间内关闭主抽风机风门,烧结烟气负压波动剧烈,造成短时脱硫效率降低,甚至超标。
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      针对该情况,烧结机换台车时采取的方法就是精细化操作,适当压料。1#烧结机换台车时,料层厚度曲线如图3所示,其中,前5块台车为正常生产的料层,厚度为700 mm;第6块台车为所要换的台车,料层厚度减薄为390~410 mm;第6~16块车为了换台车后机尾废气尽快恢复正常而减薄料层,厚度为640~660 mm;第16~65块车为防止过烧进行压料,厚度为710~720 mm;第65~75块车换台车时正好在点火炉和保温炉的下面,为了保证透气性进行料层减薄,厚度为640~660 mm。
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      通过这种布料方法,换台车时在仅关闭机尾23#~27#风箱的情况进行下,由于主抽风机风门不动,烟气流速,负压平稳正常,再加上合理的料层厚度控制,烟气温度也较平稳,完全适应脱硫生产。“精细化布料,关机尾风箱风门”的换台车作业标准提高脱硫系统效率1%。
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      3.7烧结和脱硫中控精细配合
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      烧结主抽风机风门与脱硫增压风机导叶配合不得当,会造成烧结出口压力超出脱硫系统-1 500~+ 500 Pa的最优压力范围,低于-1 500 Pa会造成脱硫系统漏风率增加,高于+ 500 Pa会造成脱硫系统密封不严处冒灰,均会影响脱硫效率,甚至出现亚博AB68事故。烧结机系统与脱硫系统的运行工况直接关系到烧结出口压力是否符合要求。
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      因此,烧结机中控与脱硫系统中控之间的联系配合,是影响脱硫系统与烧结机系统同步运行率的重要因素。经过摸索,制定了烧结和脱硫中控在系统启停机、正常生产以及脱硫突发故障时联系配合作业标准。
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      3.7.1启停机时
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      (1)启机联系配合作业标准
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      ①烧结主抽风机启机前30 min,烧结中控通知脱硫中控并将烧结机全部风箱关闭。
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      ②需启主抽风机前,烧结中控通知脱硫中控,待接到脱硫增压风机启机通知后,通知主抽风机岗位启动主抽风机,烧结中控将15#、16#、17#风箱各打开一半。
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      ③烧结主抽风机启机后风机阀位逐步开启,每次开启5%,提升至15%。
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      ④烧结机点火前5 min通知脱硫中控,点火后,调整主抽风机风门前通知脱硫中控。
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      ⑤脱硫中控接到烧结中控主抽风机启机通知后,15 min内做好增压风机启机前的准备工作。
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      ⑥接到主抽风机启机通知后,启动增压风机,增压风机启动后导叶开启至20%,增压风机启动后通知烧结中控。
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      ⑦增压风机导叶根据主抽风机阀位同步调整,要求至少高于主排阀位5%,直至系统正常运行开度。
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      ⑧在调整过程中,若烧结出口压力进入预警区间,在收到脱硫中控提示后立即停止风门操作,待脱硫增压风机导叶调整完毕,出口压力预警解除后,方可继续进行操作。
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      (2)停机联系配合作业标准
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      ①配料系统停机后,将主抽风机风门按照5% /3 min减为原来开度的50%,每次调整烧结中控必须通知脱硫中控。
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      ②脱硫中控接到通知后,根据烧结出口压力,调整降低脱硫增压风机导叶开度,每次调节<5%。
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      ③烧结机料面整体温度上升过程中,按照5% /3 min逐渐关小直至减为0,停主抽风机,每次操作烧结中控必须通知脱硫中控。
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      ④根据布袋除尘器入口温度降低增压风机导叶开度,每次调节<5%,但必须维持导叶开度≥20%。
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      ⑤主抽风机停机后,增压风机导叶开度降至10%,10 min后停增压风机。
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      烧结中控和脱硫中控启停机时的精细化配合,提高脱硫效率1%。
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      3.7.2正常生产时
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      正常生产时,为了确保烧结出口烟气压力不超出-1 500~+ 500 Pa脱硫系统最优压力范围,烧结中控调整主抽风机风门之前提前通知脱硫中控,待征得脱硫中控的允许后,再进行主抽风门的调整,调整幅度不超5%间隔不小于3 min,并且记录好风门调整前后的出口烟气压力。脱硫增压风机调整导叶开度≥5%时,脱硫中控通知烧结中控。
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      烧结中控和脱硫中控正常生产时精细化配合,提高脱硫效率3%。
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      3.7.3脱硫系统突发故障时的联系配合
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      在脱硫系统出现异常情况时,如:脱硫增压风机停机、主排出口压力出现正压。烧结中控接到脱硫中控通知要求关闭主排风门或进行其他操作时,烧结中控必须马上执行,防止出现脱硫塔顶喷灰等亚博AB68事故。该措施杜绝了脱硫塔顶喷灰的恶性事故。
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      4应用效果
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      2014年12月17~19日,经河北省环境监测中心站监测,脱硫设施出口废气污染物浓度值符合《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)标准要求,脱硫效率均在90%以上。烧结脱硫系统进、出口监测数据如表5所示。
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      5结论
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      (1)唐钢炼铁部烧结车间1#烧结机烟气脱硫系统经过一段时间试运行,脱硫效率达到了90%以上。
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      (2)通过提高脱硫效率,唐钢1#烧结机机头脱硫系统的运行每年可减少了SO2的排放753.88 t,减少烟尘排放180.10 t,降低了酸雨和PM2.5的危害,解决了制约企业发展的环境瓶颈问题。
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      (3)唐钢1#烧结机提高烟气脱硫效率的成功措施为2#、3#、4#机烟气脱硫系统的高效运行提供了宝贵经验。

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