轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)鋼廠的應(yīng)用

中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng) 隨著氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展及煉鋼工藝的日趨完善，相應(yīng)的除塵技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善。目前，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的凈化回收主要有兩種方法，一種是煤氣濕法(ＯＧ法)凈化回收系統(tǒng)，一種是煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收系統(tǒng)。

　　日本新日鐵和川崎公司于60年代聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制成功ＯＧ法轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)。ＯＧ法系統(tǒng)主要由煙氣冷卻、凈化、煤氣回收和污水處理等部分組成，煙氣經(jīng)冷卻煙道后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。煙氣凈化系統(tǒng)包括兩級(jí)文氏管、脫水器和水霧分離器，煙氣經(jīng)噴水處理后，除去煙氣中的煙塵，帶煙塵的污水經(jīng)分離、濃縮、脫水等處理，污泥送燒結(jié)廠作為燒結(jié)原料，凈化后的煤氣被回收利用。系統(tǒng)全過(guò)程采用濕法處理，該技術(shù)的缺點(diǎn)：一是處理后的煤氣含塵量較高，達(dá)100ｍｇ/Ｎｍ3以上，要利用此煤氣，需在后部設(shè)置濕法電除塵器進(jìn)行精除塵，將其含塵濃度降至10ｍｇ/Ｎｍ3以下；二是系統(tǒng)存在二次污染，其污水需進(jìn)行處理；三是系統(tǒng)阻損大，能耗大，占地面積大，環(huán)保治理及管理難度較大。

　　鑒于以上情況，德國(guó)魯奇公司和蒂森鋼廠在60年代末聯(lián)合開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)除塵技術(shù)。干法(ＬＴ法)除塵系統(tǒng)主要由蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器和煤氣冷卻器組成。與ＯＧ法相比， ＬＴ法的主要優(yōu)點(diǎn)是：除塵凈化效率高，通過(guò)電除塵器可直接將粉塵濃度降至10ｍｇ/Ｎｍ3以下；該系統(tǒng)全部采用干法處理，不存在二次污染和污水處理；系統(tǒng)阻損小，煤氣發(fā)熱值高，回收粉塵可直接利用，節(jié)約了能源；系統(tǒng)簡(jiǎn)化，占地面積小，便于管理和維護(hù)。因此，干法除塵技術(shù)比濕法除塵技術(shù)有更高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

　　轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在國(guó)際上已被認(rèn)定為今后的發(fā)展方向，它可以部分或完全補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的全部能耗，有望實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐無(wú)能耗煉鋼的目標(biāo)。另外，從更加嚴(yán)格的環(huán)保和節(jié)能要求看，由于濕法凈化回收系統(tǒng)存在著能耗高、二次污染的缺點(diǎn)，它將隨著時(shí)代的發(fā)展而逐漸被轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)取代，這是冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。該技術(shù)已獲得世界各國(guó)的普遍重視和采用，到目前為止，轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在德國(guó)、奧地利、韓國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、盧森堡等國(guó)得到了應(yīng)用，與此同時(shí)，美、英、日也開(kāi)始采用該技術(shù)，應(yīng)用總數(shù)已達(dá)40套以上。

　　自1994年上海寶鋼第一次全套引進(jìn)國(guó)外轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)起，我國(guó)就開(kāi)始了對(duì)該技術(shù)的全面研究工作，并已將其列為“十五”計(jì)劃中重點(diǎn)開(kāi)發(fā)推廣技術(shù)項(xiàng)目。寶鋼引進(jìn)的兩套250ｔ轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)于1997年投運(yùn)。西安重型機(jī)械研究所在跟蹤和研究該技術(shù)的基礎(chǔ)上，于2001年10月對(duì)其進(jìn)行了改造。這是國(guó)內(nèi)第一次對(duì)該技術(shù)的深入研究。繼此之后，山東萊蕪鋼鐵公司2003年8月與德國(guó)魯奇公司及西安重型機(jī)械研究所合作，共同建成了三套120ｔ轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)，其主要設(shè)備是由西安重型機(jī)械研究所供貨和安裝的，2004年7月2日第一套干法除塵系統(tǒng)投運(yùn)，第二、三套干法除塵系統(tǒng)相繼于2004年8月29日、2005年1月2日投運(yùn)。目前三套干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行良好，而且均已通過(guò)驗(yàn)收。繼萊鋼之后，包鋼煉鋼廠于2005年與德國(guó)魯奇公司及西安重型機(jī)械研究所合作，為100ｔ轉(zhuǎn)爐移地改造建成了兩套100ｔ轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)，于2005年底兩套全部順利投運(yùn)。目前，西安重型機(jī)械研究所正在安裝太鋼新建150ｔ不銹鋼兩套轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)。

　　轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)

　　簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)工藝流程為：約1550℃的轉(zhuǎn)爐煙氣在ＩＤ風(fēng)機(jī)的抽引作用下，經(jīng)過(guò)煙氣冷卻系統(tǒng)(活動(dòng)煙罩、熱回收裝置及汽化冷卻煙道)，使溫度降至800～1200℃后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)有若干個(gè)雙介質(zhì)霧化冷卻噴嘴，對(duì)煙氣進(jìn)行降溫、調(diào)質(zhì)、粗除塵，煙氣溫度降低到150～200℃，同時(shí)約有40%的粉塵在蒸發(fā)冷卻器的作用下被捕獲，形成的粗顆粒粉塵通過(guò)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸入粗灰料倉(cāng)。經(jīng)冷卻、粗除塵和調(diào)質(zhì)后的煙氣進(jìn)入圓筒形靜電除塵器，煙氣經(jīng)靜電除塵器除塵后含塵量降至10ｍｇ/ｍ3以下。靜電除塵器收集的細(xì)灰，經(jīng)過(guò)扇形刮板器、底部鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和細(xì)灰輸送裝置排到細(xì)煙塵倉(cāng)。經(jīng)過(guò)靜電除塵器精除塵的合格煙氣經(jīng)過(guò)煤氣冷卻器降溫到70～80℃后進(jìn)入煤氣柜，氧含量>2%的煤氣通過(guò)火炬裝置放散。整套系統(tǒng)采用自動(dòng)控制，與轉(zhuǎn)爐的控制相結(jié)合。

　　轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)主要構(gòu)成及技術(shù)特點(diǎn)

　　1　蒸發(fā)冷卻器

　　轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)，含有大量ＣＯ的高溫?zé)煔饫鋮s后才能滿足干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行條件。蒸發(fā)冷卻器入口的煙氣溫度為850～1200℃，出口溫度約為200℃才能達(dá)到靜電除塵器的條件。為此，采用若干個(gè)雙流噴嘴調(diào)節(jié)最佳水量降溫。雙流噴嘴的水量可根據(jù)進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器內(nèi)的干燥氣體的熱含量隨時(shí)調(diào)整。通入的蒸汽使水霧化成細(xì)小的水滴，水滴受煙氣加熱被蒸發(fā)，在汽化過(guò)程中吸收煙氣的熱量，從而降低煙氣溫度。

　　蒸發(fā)冷卻器除了冷卻煙氣外，還可依靠氣流的減速以及進(jìn)口處水滴對(duì)煙塵的潤(rùn)濕將粗顆粒的煙塵分離出去，達(dá)到除塵的目的?；覊m聚積在蒸發(fā)冷卻器底部由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸出。

　　蒸發(fā)冷卻器還有對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)改善的功能，即在降低氣體溫度的同時(shí)提高其露點(diǎn)，改變粉塵比電阻，有利于在靜電除塵器中將粉塵分離出來(lái)。除了煙氣冷卻和調(diào)節(jié)以外，占煙氣中總灰塵含量約40%的粗灰也在蒸發(fā)冷卻器中進(jìn)行收集。

　　2　靜電除塵器

　　靜電除塵器為圓筒形靜電除塵器，它是轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)中的關(guān)鍵除塵設(shè)備，其主要技術(shù)特點(diǎn)為：①優(yōu)異的極配形式。由于轉(zhuǎn)爐煤氣的含塵量較高，在進(jìn)入電除塵器時(shí)，一般為40～55ｇ/Ｎｍ3，而除塵器出口的排放濃度要求小于10ｍｇ/Ｎｍ3。這就要求電除塵器具有非常高的除塵效率，而除塵效率高低的主要因素就取決于其極配設(shè)計(jì)的合理性。該除塵器分為4個(gè)獨(dú)立的電場(chǎng)，平行布置。每個(gè)電場(chǎng)均采用了ＺＴ24型陽(yáng)極板，由于煙氣溫度較高，所以陽(yáng)極板采用了一種耐溫材料。針對(duì)4個(gè)電場(chǎng)的先后順序，陰極采用了不同的形式和材質(zhì)。通過(guò)對(duì)投運(yùn)設(shè)備的檢測(cè)，證明了該極配形式能夠保證除塵效率。②良好的安全防爆性能。由于轉(zhuǎn)爐煤氣屬于易燃易爆介質(zhì)，對(duì)設(shè)備的強(qiáng)度、密封性及安全泄爆性提出了很高的要求。該除塵設(shè)備采用了抗壓的圓筒外形，而且在錐形進(jìn)出口各裝有可靠的泄爆裝置，從而保證了除塵器長(zhǎng)期運(yùn)行的安全可靠性。③除塵器內(nèi)部的扇形刮灰裝置。電除塵器內(nèi)部刮灰裝置是電除塵器中非常重要的一部分，電除塵器排灰是否順利，會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該除塵器的刮灰裝置采用齒輪帶動(dòng)弧形齒條傳動(dòng)，并采用干油集中潤(rùn)滑，保證了刮灰裝置的順利運(yùn)行。④耐高溫鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。由于該除塵設(shè)備除塵效率高，所以有大量的灰需要即時(shí)輸送出去。設(shè)備采用了可靠的耐高溫鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)進(jìn)行輸灰，確保輸灰順暢。

　　3　煤氣冷卻器

　　煤氣冷卻器在靜電除塵器后主要起洗滌降溫作用，把經(jīng)過(guò)靜電除塵器除塵的合格煙氣(150～200℃)降溫到70～80℃后排入煤氣柜。煤氣冷卻器內(nèi)上部裝有兩層噴水系統(tǒng)，合格煙氣從煤氣冷卻器下部進(jìn)入頂部排出，從而達(dá)到降溫作用。

　　4　控制系統(tǒng)

　　ＬＴ控制系統(tǒng)共分三個(gè)控制回路：蒸發(fā)冷卻器的溫度控制、風(fēng)機(jī)流量控制、切換站氣體成分控制。整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是靜電除塵器的控制，其性能特點(diǎn)是根據(jù)吹煉、停吹、振打等三種工作狀態(tài)，進(jìn)行火花跟蹤控制、間歇供電、反電暈檢測(cè)、峰值跟蹤控制并提供各種保護(hù)功能。按設(shè)定好的程序?qū)﹄妷汉碗娏鬟M(jìn)行調(diào)節(jié)，以發(fā)揮最大的電流效率，確保安全生產(chǎn)。

　　蒸發(fā)冷卻器的溫度控制根據(jù)出入口煙氣溫度、流量調(diào)節(jié)噴水量，確保煙氣出口溫度在控制范圍內(nèi)。煙氣在汽化冷卻和除塵裝置中的流量由流量控制系統(tǒng)確定。煙氣流量可通過(guò)煙氣流量調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制，這種控制可通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，使?fàn)t口保持微正壓。汽化冷卻煙道中的靜壓力是決定煙氣流量調(diào)節(jié)的主要參數(shù)，另外對(duì)煙氣流量調(diào)節(jié)起作用的影響參數(shù)是吹氧量和煙氣量，在轉(zhuǎn)爐正常作業(yè)中，1臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)處理這三個(gè)參量并將此作為修正參量輸給風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)。對(duì)于在煉鋼過(guò)程中進(jìn)行的加料作業(yè)，如礦石或石灰石，或者輔助作業(yè)，ＬＴ系統(tǒng)的煙氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)將根據(jù)給定的程序做出反應(yīng)。

　　切換站氣體成分控制是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)煙氣成分分析確定切換站的動(dòng)作。當(dāng)煙氣中ＣＯ含量大于規(guī)定值30%、氧氣含量小于規(guī)定值2%時(shí)，回收煙氣閥打開(kāi)。煙道轉(zhuǎn)換所用閥門配有調(diào)節(jié)元件，流線型通道形狀調(diào)整膜，便于在煙氣切換時(shí)平衡系統(tǒng)的壓力，防止在轉(zhuǎn)爐口煙氣捕集點(diǎn)發(fā)生喘振現(xiàn)象。

　　轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)自動(dòng)化控制范圍從汽化冷卻煙道開(kāi)始到煤氣冷卻器結(jié)束，設(shè)一級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化，與轉(zhuǎn)爐本體、汽包等自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，組成以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)。其自動(dòng)化控制水平高，具有自適應(yīng)功能的控制軟件，使得干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行更加符合煉鋼工藝的實(shí)際變化情況。