跟著超低排放技術在電力工作的廣泛，我國大氣污染避免關鍵現已從電力工作向非電工作改動。2018年我國粗鋼產量居世界第一，為9.28億噸，占全球總產量的51.32%。我國的鋼鐵出產以長流程為主，包含了燒結、球團、焦化、高爐、轉爐和軋鋼等多個高能耗工藝環節，工作出產工序多、污染品種雜、排放總量達的特征，使得鋼鐵企業成為大氣污染減排關鍵工作。

在鋼鐵工作中，燒結、球團和焦化工序是高能耗、高排放環節。其間燒結工序的能耗占鋼鐵企業總能耗的約15%左右，燒結機煙氣的污染物排放方針也占到了鋼鐵企業總污染排放方針的70%左右。國家環保部在2012年6月就發布了《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準（GB28662-2012）》，隨后在2019年4月生態環境部聯合各部委發布《關于推動實施鋼鐵工作超低排放的定見》（環大氣[2019]35號），將燒結（球團）煙氣中污染物的排放限值設定為10、35、50 mg/Nm³，根本和電力工作的超低排放標準一起。超低排放限值的出臺推動了鋼鐵工作超低排放技術的晉級，基于“多污染物協同控制”和“全過程耦合”的理念下，誕生了多種覆蓋燒結、球團、焦化、高爐等工序的超低排放辦理技術。

在煙氣余熱回收運用和換熱過程中，許多的硫化物、HF、Cl-、硝酸根離子對傳熱界面的介質具有激烈的腐蝕性，當煙氣溫度低于露點溫度時，腐蝕性物質與煙氣中的金屬離子在水的效果下，極易構成鹽類化合物，板結在換熱器表面，增大阻力，并增加檢修頻率。氟塑料換熱器是一種選用聚四氟乙烯（PTFE）制作換熱界面的新式高效管式換熱器，其繼承了聚四氟乙烯（PTFE）不腐蝕、不結垢、表面光滑易清洗、耐溫功用好、運用壽數長等特征，可長期安穩工作在低溫煙氣環境中。本文將側重評論將氟塑料換熱器運用在燒結（球團）煙氣后置脫硝工藝中的優勢，并評論選用新式氟塑料換熱器在腐蝕性環境下的工藝優化。

1 燒結煙氣超低排放技術

1.1燒結煙氣的特征

燒結煙氣的發生、形狀和污染物的來源不同于燃煤鍋爐煙氣。燒結煙氣中的硫、氮等污染物不只源于燃料的S、N含量和焚燒過程中的工況條件，并且還與原輔料的質量相關，其特征能夠總結為：

（1）煙氣量大且不堅定大。每出產1t燒結礦，機頭煙氣量約4000-6000m³，現在大多數燒結機都300m²以上，煙氣量可到達200萬m³以上。

（2）煙氣溫度不堅定大。隨燒結煙氣工況不同，煙氣溫度在120——180℃范圍內改變。

（3）煙氣中NOx濃度低、不堅定大。一般NOx濃度在200-400mg/m³之間，但最高瞬時濃度或許到達650mg/m³。

（4）煙氣粉塵濃度高，含鐵粉和重金屬。

（5）含濕量大，露點溫度高（65-80度）。為前進燒結層的透氣性，混合前燒結料要加水制粒，水分含量一般在10%左右。

（6）含氧量高。燒結煙氣含氧量在12-18%之間。

（7）含有毒有害氣體。煙氣中除SO₂和NOx外，還含有HCl、HF、呋喃和微量二噁英等。

1.2 燒結煙氣脫硫工藝的選擇

燒結煙氣凈化工藝中，關于脫硫技術，能夠借鑒火電廠的超低排放技術路途。在鋼鐵工作的燒結機脫硫工藝，從前由于標準的一次次改變，導致走了許多彎路。燒結煙氣凈化的脫硫工藝首要有三類：濕法、干法和半干法，每一種工藝都有各自的特征，可根據現場條件進行選擇。由于排放限值的改變、出產條件的改變、產品市場行情的改變終究都會影響每一種工藝的運用遠景。

干法（鈣法）脫硫：初出資較低，但脫硫功率低、副產物無法處置，不適用于當前的超低排放政策；

干法（活性炭（焦））脫硫：初出資高，可協同脫除多種污染物，運維水平要求高，檢修費用高，不適用于高濃度（2000mg/Nm³以上）煙氣脫硫；

半干法（SDA、CFB）：脫硫功率較高，但副產物無法處置。如強行完結超低排放，其工作費用高。系統啟停時的調試周期較長。

濕法（氨法）：脫硫功率高且安穩，具有協同脫出NO的效果；運維凌亂，本錢高，副產物經濟性差。

濕法（鈣法）：脫硫功率高且安穩，協同脫除效果較差；運維老到，本錢低，副產物簡略處理。

結合燒結煙氣的特征，活性炭脫硫、半干法（CFB、SDA）和濕法（鈣法）脫硫工藝均符合超低排放的要求：活性炭技術適用于硫含量較低的燒結煙氣，能夠協同去除NOx和二噁英等，但副產物純度低，價值低，并且伴跟著近年來活性炭價格的飆升，使得其運維本錢也大幅度前進；半干法技術適用于SO₂含量不高的燒結煙氣，關于高硫煙氣，其完結超低排放的工作費用會大大增加，并且該工藝的副產物處理較為困難；濕法（鈣法）技術十分老到，能夠完全適應燒結煙氣的不堅定問題，副產物處理也能夠完結內部消化，適用范圍廣，但關于其他污染物的協同去除效果不顯著。

1.3燒結煙氣脫硝工藝的選擇

現在在國內燒結機煙氣脫硝方面，存在眾多技術路途，如：選擇性催化恢復脫硝（SCR）、選擇性非催化恢復脫硝（SNCR）、催化氧化脫硝、活性炭脫硝、等離子法脫硝、生化法脫硝等。其間可完結超低排放要求并有具體工程運用案例的工藝，首要有中低溫SCR脫硝工藝、活性炭脫硫脫硝一體化工藝和臭氧氧化硫硝協同脫除工藝三種。

（1）中低溫SCR脫硝工藝：該工藝的原理是在催化劑的效果下向溫度在250-400度的煙氣中噴入恢復劑NH₃，將煙氣中的NO和NOx恢復成氮氣和水，其反應方程式為：

工業上常見的SCR工藝選用釩鎢鈦系的催化劑，不只對NOx脫除功率較高，還能脫除二噁英等，因而該技術具有杰出的運用遠景。在火電工作中SCR的安頓辦法有兩種：脫硝前置和脫硝后置。由于燒結煙氣粉塵含量高并有鐵離子和重金屬的特征，SCR前置工藝在運用過程中極易發生脫硝催化劑中毒、失活等問題，增加運營維護本錢，故燒結煙氣SCR脫硝多選用脫硝后置的安頓辦法。

后置SCR工藝是將脫硫后的煙氣先通過GGH換熱器，升溫到250℃，再用加熱爐加熱升溫到280℃左右后，進入SCR脫硝反應器催化層進行脫硝，脫硝后的凈煙氣再通過GGH與低溫原煙氣換熱降溫后，經煙囪排出。該工藝現在現已成為燒結機煙氣脫硝的干流工藝，本文在后面針對該工藝進行分析優化和評論。

（2）活性炭（焦）脫硫脫硝一體化工藝：該工藝首要運用活性炭（焦）表面吸附才干脫除氮氧化物。吸附的機理有兩種，一種是物理吸附，依賴于活性炭多孔比表面積大的特性，將煙氣中的污染物截留在活性炭內；別的一種是化學吸附，運用活性炭表面的晶格有缺點的C原子、含氧官能團和極性表面氧化物，有針對性的將污染物固定在活性炭表面，其脫硝反應化學方程式為：

該工藝特征總結：1）可完結多種污染物的協同脫除，外排煙氣可視效果好；2）活性碳可再生運用，副產物可完結資源化運用；3）系統初期出資大，對原有工藝不兼容，需撤除原有工藝系統，構成資金浪費，并且活性炭（焦）的價格高漲，導致工作本錢相對較高；4）活性炭再生系統、制酸系統操作凌亂，能耗高；5）系統阻力大。

（3）臭氧氧化硫硝協同脫除工藝：該工藝原理是運用臭氧，將難溶于水的NO氧化成易溶于水的NO₂、N₂O₅等高價NOx，再通過濕法脫硫系統洗刷脫除，其反應方程式如下：

該工藝具有占地小、改造出資低；適用于改造項目中場所狹小，NOx總脫除量小的工程。由于臭氧的制備能耗高、副產物硝酸鹽難以回收、臭氧逃逸等問題，約束了該工藝的推行。

2 氟塑料（PTFE）換熱器在低溫煙氣環境下的運用

2.1 氟塑料換熱器的特征

氟塑料換熱器是指：以含氟聚合物為質料制作換熱器的核心換熱部件的換熱器產品。由于選用了含氟聚合物，所以其換熱器繼承了含氟聚合物的一些特征，例如：耐酸堿腐蝕、耐老化性強、表面光滑不沾粘等。而市面上功用最好的氟塑料煙氣換熱器是選用改性PTFE（聚四氟乙烯，也稱塑料王）加工制作的氟塑料換熱器產品。高分子材料的改性，是指在保存高分子材料絕大部分功用外，針對某一特定運用，對高分子材料的物理、機械功用做針對性的前進，然后使材料能夠更適合這一運用。例如：沃斯坦公司的ALWAFLON系列氟塑料換熱器管材，針對換熱器工作的運用，將PTFE樹脂進行耐溫、耐壓、增強導熱系數等方面的改性，使其成為工作界功用最佳的氟塑料換熱器管材。

優質的氟塑料換熱器應具備如下特性：

（1）耐酸堿腐蝕。可作業在PH1-14的環境下。

（2）表面光滑，不沾黏。不易積灰和結垢，不沾黏煙氣中的其他化學物質，易清洗。

（3）耐老化性強，運用壽數長。

（4）具有自清潔性。選用柔性換熱管，作業過程中的輕微振動，避免塵土的堆積。

（5）無需壁溫控制，輔機系統簡略，能耗低。

（6）設備重量輕，削減了地基處理和鋼架耗量。

2.2 氟塑料換熱器的規劃關鍵

氟塑料換熱器雖然繼承了氟塑料原料耐腐蝕、易清洗、不易積灰、壽數長等長處，但氟塑料導熱系數低的特性也被繼承了。為前進換熱器的傳熱功用，需要在氟塑料產品的結構規劃和材料改性等多個方面進行綜合考慮。

從結構方面考慮，氟塑料換熱器歸于管式換熱器產品，為前進換熱器的傳熱功率，需前進換熱器的比表面積，全部氟塑料換熱器均選用了薄壁、細管的結構形式。由于氟塑料換熱器工作并沒有相關的工作標準，許多公司從下降本錢的角度，盲目選用薄壁（壁厚小于0.8mm）、細管（外徑小于10mm）的換熱器管制，從理論核算上前進了換熱器的功用，甚至于核算出了比金屬換熱器還高的傳熱系數，而實踐運用過程中，缺點頻發，短期內設備要報廢，不只對客戶構成了經濟損失，也使得氟塑料換熱器產品功用被客戶誤解。

關于氟塑料換熱器的管制標準，應充分考慮傳熱、壓降、承壓、安穩性和剛度等方面。傳熱和壓降等方面，巨細管徑各有優勢；承壓方面不只需考慮結構規劃，還和材料自身的特性有關，例如100℃時關于PP材料來說，結構上怎樣規劃也不或許到達含氟材料的承壓功用（現已融化了），承壓還和系統的工作參數設定有關，合理的工作參數協作聯動控制系統，能有用避免超壓現象的呈現。剛度和安穩性是結構規劃方面有必要考慮的問題，根據下表：

從表中能夠看到，12×0.8的換熱管的抗彎才干是8×0.8換熱管的2.49倍（73.94/29.68=2.49），是10×1.0換熱管的1.28倍（73.94/57.96=1.28）；

而抗扭才干則相差更大，12×0.8的換熱管的抗扭才干是8×0.8換熱管的3.74倍（443.62/118.71=2.49），是10×1.0換熱管的2.67倍（443.62/289.81=2.67）。

由此可見，管徑12mm的換熱管，其抗彎才干和抗扭才干遠遠大于管徑10mm和管徑8mm的換熱管。

2.3 氟塑料換熱器的運用工藝

氟塑料煙氣換熱器現已是一種老到的換熱器產品了。其在國內完結的運用工藝首要有三類：1）HRS余熱回收工藝；2）HDS煙氣冷卻再熱工藝；3）GCS煙氣冷凝工藝。

選用氟塑料換熱器做HRS余熱回收，一般安頓在濕法脫硫前。這種安頓的長處首要能夠解決煙氣溫度不堅定大對脫硫系統構成的沖擊，可代替超溫噴淋系統；其次溫度的下降也能夠前進脫硫功率；再次煙氣余熱能夠充分搜集，即便在露點之下，也不會對后續的脫硫系統構成腐蝕；終究避免了選用金屬換熱器的腐蝕、結構問題。

選用氟塑料換熱器做HDS/WGGH/MGGH系統，首要無需壁溫控制，輔機系統簡略，能耗低；其次露點一下工作也不會構成系統缺點，大大增加了安穩性；終究安頓靈活，可大大緩解煙囪和尾部煙道的腐蝕問題。

煙氣冷凝收水工藝GCS系統是專門對氟塑料換熱器定制的一種運用工藝。該工藝是用冷源通過氟塑料換熱器給脫硫后的豐滿濕煙氣降溫，然后分出液態水，通過換熱管表面匯流到底部收水槽回收運用。由于在脫硫后的豐滿濕煙氣在50-60℃之間，恰好是煙氣的露點溫度，金屬材料無法長期在露點溫度下作業，故有必要選用氟塑料換熱器。并且氟塑料換熱器的細管結構，能大大增加此工藝點的傳熱系數，通過核算，運用在此工藝中的氟塑料換熱器最大傳熱系數可達200W/（m2.K），遠高于金屬換熱器。

現在氟塑料換熱器的運用工藝還在增加，例如：石油煉化工藝中的有機氣體換熱、化工工作中濃硫酸的制備、電力工作的濕煙羽辦理等，這些工藝都運用了氟塑料換熱器的耐腐蝕性、耐高溫（200℃以下）沖擊、耐老化性的特征，本文中下面的內容便是結合這些特性，運用氟塑料換熱器優化燒結煙氣在超低排放的工藝條件，起到增加系統安穩性和節能的效果。

3 優化燒結（球團）煙氣的超低排放工藝

從本文中對燒結煙氣減排路途的選擇可知，濕法（鈣法）脫硫+SCR后置脫硝工藝是燒結煙氣辦理的最佳工藝。現在國內燒結廠大部分已建造濕法（鈣法）脫硫塔，假設改建活性炭一體化辦理工藝，必然構成許多資金的浪費；半干法（SDA、CFB）工藝假設要完結超低排放方針，工作費用會大幅度增加，并且副產物無法處理，增加企業的環保壓力。SCR后置脫硝工藝現已成為燒結煙氣脫硝的干流工藝，但用加熱爐加熱低溫煙氣，會構成許多的動力消耗。通過與業主方及專業組織的聯合研發，沃斯坦公司推出并實施了余熱回收加熱凈煙氣+煙氣脫水來協作燒結煙氣的SCR后置脫硝工藝，如下：

此工藝和傳統的燒結后置SCR脫硝工藝比照，增加了一套冷凝系統和一套用于煙氣余熱回收運用的MGGH系統。

在濕法（鈣法）脫硫FGD后的煙道上，增設一套冷凝系統，將脫硫出口的豐滿濕煙氣從55℃降溫到48℃，可大大下降豐滿煙氣中的含水率（約從16%下降到9%左右），含水率的下降首要可削減煙氣的焓值，然后在后續的升溫過程中削減能量消耗；其次煙氣中含水率的下降，還能夠有用防控脫硝催化劑的中毒，延長催化劑的運用壽數；終究冷凝回收的水，可作為脫硫系統的補水，然后下降脫硫系統的水耗。冷凝系統對脫硫出口的煙氣還具有污染物系統脫除的效果，對脫硫后煙氣中的粉塵、氣溶膠、硫酸鹽、SO₃等有顯著的脫除效果。

該工藝中的MGGH系統是將進脫硫前的燒結煙氣余熱回收，用來加熱脫硫后的豐滿濕煙氣。該系統首要控制了脫硫入口處的煙氣溫度，避免脫硫煙氣溫度不堅定對脫硫功率的影響；其次脫硫前燒結煙氣溫度的下降，能夠減小煙氣體積，增加脫硫系統的脫硫功率；再次MGGH系統的再熱器，將脫硫后的豐滿濕煙氣加熱構成過熱煙氣，能大大緩解和消除后續脫硝GGH設備的腐蝕和堵塞問題，并且脫硝用金屬GGH的防腐等級也可下降，然后下降脫硝GGH的本錢；終究余熱加熱凈煙氣削減了后續工藝中加熱爐的能量消耗，具有顯著的經濟價值。以某360m²燒結機為例：

1、高爐煤氣價格：0.1元/m³;熱值按800kcal/m³核算；

2、燒結機進行時間按8000小時/年核算；

3、MGGH冷卻降溫為：130℃-105℃ ，MGGH再熱升溫為：40℃ -65 ℃

4、GCS降溫為47℃-40℃

5、煙氣量為1425000m³/h

選用熱風爐的工藝：

熱風爐直接將煙溫從47℃升到65℃所消耗的高爐煤氣為11700×104m³/年，合人民幣1170萬元/年。

按照此核算，多投入的設備可在2—4年回收本錢。（此核算未含熱風爐、MGGH及GCS的設備出資進行設備折舊及相關運維費用）。

4 結語

氟塑料煙氣換熱器作為一種新材料制作的換熱器產品，具有耐腐蝕、耐高溫、耐老化性、不結垢、易清洗、重量輕等長處，能有用改進中低溫煙氣環境下換熱器產品的工作安穩性，可對煙氣余熱進行深度回收運用，對露點溫度的豐滿煙氣也可完結冷凝提水等工藝需求。跟著國家節能政策的不斷前進，以及環保政策的日趨嚴格，尤其是對鋼鐵工作燒結煙氣減排限值的出臺，都將要求對現有辦理工藝的晉級優化，氟塑料換熱器恰恰能夠成為助力燒結煙氣減排辦理工藝優化晉級的利器。