柳钢烧结烟气脱硫塔湿烟囱高度的计算

柳钢烧结烟气脱硫塔湿烟囱高度的计算

2010 年第2 期冶金环境保护

柳钢烧结烟气脱硫塔湿烟囱高度的计算

易慧王责明钟威

(柳钢技术中心 ,广西柳州545002)

摘要本文采用P 值法对柳钢烧结机头烟气脱硫系统湿烟囱的高度进行计算,并分析了不同建

设高度对周围区域环境影响的程度,为今后烧结机头烟气脱硫系统烟囱的高度设计提供借鉴.关键词烧结烟气氨法脱硫烟囱高度设计

1前言

广西柳州钢铁 (集团 )公司 (以下简称柳

钢)2 ×83m 烧结机头烟气脱硫工程是国内首

例钢铁企业成功实施运行的烧结烟气氨法脱

硫工程 .该项目针对冶金工业烧结机头烟气特

点 ,采用自主研发的 ,具有自主知识产权的”

氨一硫铵烧结烟气深度脱硫工艺”技术和”

双循环三段式脱硫塔”装置 ,利用焦炉煤气中

的废氨作为脱硫剂吸附烟气中的二氧化硫.该

项目的实施 ,不仅填补了国内烧结机头烟气脱

硫空白 ,而且二氧化硫脱除效率

>95% 以上 ,实现了烧结烟气深度脱硫,污

染物减排的目的;所产生的硫铵副产品为优

质的化工产品 ,具有较好的市场前景.该项

目的实施 ,使企业真正实现了”以废治废,循

环发展”.2008年 2 月 ,该项目在科技成果

鉴定中被中国金属学会认定为达到国际先进

水平 ;同年 9 月 ,被中国环保产业协会确定为

“国家重点环境保护实用技术示范工程”.

本工程采用氨法脱硫,烧结机机头的烟

气通过增压风机升压后进入脱硫塔,在脱硫

塔中先经过降温除尘段,然后进入吸收段,在

吸收段与脱硫塔上部喷晒而至的吸收液(亚

硫酸铵和氨水的混合液)逆向接触并发生化

学反应 ,生成亚硫酸铵经过滤,氧化 ,蒸发结

晶最终得到硫铵副产品,去除 SO,的烟气经

由除雾器除去水雾后,由布置于脱硫塔顶部

的烟囱排人大气.烟囱设在脱硫塔顶,采用

塔基湿烟囱 ,原设计总高63 米 ,经实际运行 ,

外排烟气含水量较大,在南风 ,低气压等极端

天气下 ,尾气下沉 ,形成浅雾 ,影响感官 ,同

时,烟气中所含NO 也影响烧结办公楼,综

合料场等区域岗位职工的健康.

为避免烟气下沉的影响,可采用增加脱

硫塔湿烟囱高度,或经烟气GGH( 气气换热器) 处理 ,或增设烟气加热器使脱硫后的

60qC 烟气升至露点80%以上等技术方案解决.其中采用烟气加热或冷凝技术占地大,投资和施工难度较高,而增加脱硫塔湿烟囱

高度却是一种既满足大气污染的扩散稀释要

求又节省投资的方法.

2烟囱高度计算方法的选取

在工程设计中烟囱的设计计算 ,主要是

已知污染源有害物的排放量 ,确定烟囱高度的计算 ,常用的有三种方法 :

(1)保证地面最大浓度不超过容许浓度

的计算方法 .此方法是假定风速不变的情况

下导出的 ,而当风速小于平均风速时 ,地面浓度就超标 .

(2)保证地面绝对最大浓度不超过容许

浓度的计算方法 .此方法不论风速大小,地面浓度皆不会超标,但按此方法设计的烟囱较高 ,造价也较高 .

(3)P 值法是为防止空气污染,限制污染

物的排放量而提出的一种控制理论.它规定每一种污染物必须小于容许排放量,否则这个污染源是不合格的.

为保证脱硫塔出口烟气不影响职工正常

冶金环境保护2010 年第 2 期

的工作和生活 ,本文采用第三种方法P 值法对烟囱高度进行了重新设计计算.柳钢脱硫塔2008年1月1日至 2009年1月 1日污染物排放量在线烟气监测的日平均值 :烟尘

18.93kg/h, 二氧化硫31.29kg/h, 氮氧化物63.50kg/h.

3 烟囱有效高度日.的设计计算

3.1 设计依据

Q=P×10～ ?H.(1)

式中 :Q—— SO:容许排放量 ,设计烟囱

高度时为SO:的实际排放量,kg/h;

P——排放指标 ,kg/(h?m).

3.2 计算结果

P 值按式 (2)计算 :

P=P0P1P2P3P4(2)

式中 :P.——平均风速稀释系数,

kg/(h?m).

P0=15.37 ×Co?U(3)

其中 :C.——《大气环境质量标准》中所

规定的二氧化硫日平均浓度容许值,mg/m;——

烟囱出口处的平均风速,m/s.

U:ZU10

z——系数 ,城区取 1.778.

..——烟囱所在市同名称气象台距地

5 年风速平面 10m 高度处定时观测的最近

均值 .柳州市为 1.6m/s.

P——横向稀释系数,城区取 5.5.

P:——风方位系数 ,农村地区和城区取 1. p——排气筒密集系数,城市远郊区及

农村 ,P,一般取 0.6;城区内 P 按下式计算 : P,

[1+P.()](4)

其中 :污染分担率咖 .=(1 一 P.)P(5) p,——面源污染分担率,查《环境工程

设计手册》中表 1.7.3 可知 P 为 0.55. p——区域污染分担率,查《环境工程

设计手册》中表 1.7.3 可知 p 为 0.95.

AX:f1 ——烟囱平均间距,经计算

柳钢烟囱平均间距为2081.7m.

咖——多源系数 ,取 60m.

P3=0.4256

p——政治经济系数,取 0.06.

将 P 值的计算结果代人式(1),得到

He=l84.3m

4 烟囱几何高度H 的设计计算

4.1 设计依据

H=He 一△日 (6)

式中 :△日——烟气抬升高度,m,经计算

烟气热释放率Q>2092kJ/s( 计算过程见下文), 且烟囱出口处烟气温度 Ts(333K) 与环境温度 (柳州地区多年逐月平均温度 293.5K)

的差值大于35K, 故用下式计算△日 :

AH=n.?Q:H?U(7).

式中 :n0 取 0.29,n1 取 0.6,n2 取 0.4.

Q——热释放率 ,kJ/s.

4.2 计算结果

Q按式 (8)计算 :

一

71

Q–353.5Q(8)』