國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵技術(shù)及其發(fā)展方向

1、2010年 6月 第26卷第3期煉鋼SteelmakingJun.2010國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵技術(shù)及其發(fā)展方向 郭紅,程紅艷,陳林權(quán)(中冶華天工程技術(shù)有限公司煉鋼室,安徽,馬鞍山243005摘要:介紹了近年來國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵采用的技術(shù),即傳統(tǒng)0G法、新型OG法、半干法和干法除 塵(LT法,總結(jié)了各種技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況、達(dá)到的效果及存在的問題,比較分析了各種技術(shù)的冷卻方 式和能源消耗的優(yōu)缺點(diǎn),著重闡述了干法除塵T藝節(jié)能和環(huán)保的巨大優(yōu)勢,指出了干法除塵為國內(nèi)轉(zhuǎn)爐 煙氣凈化回收的發(fā)展方向。對進(jìn)一步推廣和應(yīng)用干法除塵工藝有一定參考和借鑒作用。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐煤氣;凈化回收;干法除塵中圖分類號:TF06

2、6.38文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1002-1043(2010030071-04Technologies of removal of converter fume dustin China and its trend of developmentGU0Hong,CHENG Hong-yan.CHEN Lin-quan(Hua Tian Engineering&Research Incorporation IAmited,Maanshan 243005,China Abstract:The present paper systematically introduces the existi

3、ng technologies of converter gas dedusting in China in the recent years,namely conventional wet process (OG,new-style wet process(new OG,semi dry process and dry process,summarizes the development,effect and existent problems of different processes,compared their cooling ways and consumption of ener

4、gy sources,describes particularly the economical and environmental advantages of dry process,and puts forward the developing direction. Key words:B(F gas;purification and recovery;dry dedusting中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)正處于結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級的 時(shí)期,面臨著日益嚴(yán)峻的資源和環(huán)境壓力,必須走 資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展之路?；?收和利用好轉(zhuǎn)爐煤氣對于煉鋼節(jié)能降耗,減輕環(huán) 境污染意義重大。1現(xiàn)有技術(shù)及存在的問題轉(zhuǎn)

5、爐煙氣出爐口的溫度約為14001600、粉塵濃度702(g/m3,離開爐口后,通常都 采用汽化冷卻煙道或水冷煙道冷卻至900 1000oC,然后進(jìn)入煙氣除塵系統(tǒng),使粉塵濃度降 低,以滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)和煤氣用戶的要求。目 前,我國轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)主要有濕法、干 法、半干法等除塵系統(tǒng)。濕法除塵主要有:1兩級 文氏管+兩級彎頭脫水器+濕旋脫水器;2兩級 文氏管+兩級彎頭脫水器(見圖I;3噴淋塔+ 第2級文氏管+兩級彎頭脫水器。1.1傳統(tǒng)OCT系統(tǒng)1985年,寶山鋼鐵股份公司(以下簡稱寶鋼 一期300t轉(zhuǎn)爐引進(jìn)了日本的OG技術(shù)和設(shè)備,即 所謂的第3代OG法技術(shù)。本流程的核心是二級 可調(diào)文氏管喉口,

6、其作用主要是控制轉(zhuǎn)爐爐口的 微差壓和二文的喉口阻損,進(jìn)而在煙氣量不斷變 化的情況下,不斷調(diào)整系統(tǒng)的阻力分配,從而達(dá)到 最佳的凈化效果。國內(nèi)在立足自主開發(fā)的基礎(chǔ) 上,對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)消化吸收,使(G法技 術(shù)在我國得到了較快的發(fā)展而占據(jù)主要地位,并 取得了成熟經(jīng)驗(yàn),成為國內(nèi)回收轉(zhuǎn)爐煙氣的主要 方法。系統(tǒng)全過程采用濕法處理,該技術(shù)存在的缺 點(diǎn):一是處理后的煤氣含塵量較高,不能達(dá)到10 mg/m3以下,要利用此煤氣,還需在其后部設(shè)置電作者簡介:郭紅(1981一,女(漢族,中冶華天工程技術(shù)有限公司煉鋼室,工程師,碩士,從事煉鋼工藝設(shè)計(jì)工作。72 煉鋼 第26卷除塵器進(jìn)行精除塵,將其含塵質(zhì)量濃度降低至

7、10 mg/m3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,所以能耗大,占地面積 大。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場數(shù)據(jù):傳統(tǒng)的兩文(G 系統(tǒng)在使用一段時(shí)間后,往往因?yàn)檗D(zhuǎn)爐超裝、提高 汽化冷卻煙道 吹氧強(qiáng)度、風(fēng)機(jī)葉輪沾灰、噴嘴和設(shè)備堵塞等許多 原因,系統(tǒng)總阻力很容易超過風(fēng)機(jī)全壓,必然導(dǎo)致 煙囪排放超標(biāo)、或爐口大量冒煙。如果不改動(dòng)文 氏管,就只有加大風(fēng)機(jī)一個(gè)選擇,這是國內(nèi)很多鋼 廠實(shí)際采用的方案,也是很不得已或很不經(jīng)濟(jì)的 辦法。復(fù)用水系統(tǒng)圖1二文二彎濕法除塵工藝流程應(yīng)該承認(rèn),轉(zhuǎn)爐OG技術(shù)的引進(jìn)、國產(chǎn)化,對 我國提高轉(zhuǎn)爐煙氣的除塵效果和煤氣回收水平、 實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼產(chǎn)生了積極作用。但隨著國家

8、的節(jié) 能減排要求的提高,第3代OG系統(tǒng)已不能滿足 這些要求。1.2飽和塔文系統(tǒng)(新型OG法1999年馬鋼三煉鋼在50t轉(zhuǎn)爐上采用了此 項(xiàng)技術(shù)。該技術(shù)對傳統(tǒng)的OG法進(jìn)行了技術(shù)改 進(jìn),即將二文可調(diào)喉口改為環(huán)縫洗滌器,簡稱 RSW,還取消了一文喉口,代之以飽和器,即所謂 第4代OG法,或稱新型OG法,見圖2。該技術(shù) 具有流程簡潔、單元設(shè)備少、阻損小等特點(diǎn)。二文 采用RSW技術(shù),除塵效率高,易于控制,并且不 易堵塞。噴淋塔阻力約1kPa,將節(jié)省的阻力增加到 二文上,粉塵濃度降低了,但系統(tǒng)總循環(huán)水量減少 不是很多;且風(fēng)機(jī)葉輪的清灰周期也沒有延長1。 2001年寶鋼集團(tuán)上鋼一廠分公司在150t轉(zhuǎn) 爐上采用

9、了此項(xiàng)技術(shù),環(huán)縫文氏管改為倒裝式,解 決了布水不均和系統(tǒng)阻力分配問題,排放濃度降冷卻煙道圖2新型0G法除塵工藝流程低了,但循環(huán)水量減少不是很多。1.3半干法(高效節(jié)水型塔文除塵系統(tǒng) 半干法(高效節(jié)水型塔文除塵系統(tǒng)采用單 個(gè)、或多個(gè)空心的半干式高效噴霧冷卻除塵塔進(jìn) 行冷卻,也就是采用干法的蒸發(fā)冷卻技術(shù),不同的 是除塵仍采用噴霧除塵,所產(chǎn)生的污水仍利用水 沖的方式處理。該系統(tǒng)主要由3部分組成:高效 節(jié)水型洗滌塔、上行式環(huán)縫長徑文氏管和旋風(fēng)旋 流板噴霧復(fù)合型脫水器,如圖3所示。系統(tǒng)通過第3期 郭紅,等:國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵技術(shù)及其發(fā)展方向 73非金屬補(bǔ)償器或新型無溢流水封與汽化冷卻煙道 高3-73。

10、聯(lián)接,出口接排煙管道2|。汽化冷卻煙道圖3高效節(jié)水型塔文除塵系統(tǒng)采用與濕法相同的風(fēng)機(jī),通過重新平衡系統(tǒng) 阻力,確保二文有效除塵所需要壓差,最大限度減 少其它部分的阻力,解決現(xiàn)有一文除塵效率達(dá)不 到95%、溢流水封維護(hù)量大、排水帶煤氣引起安 全隱患、設(shè)備維修量大、水處理費(fèi)用高等問題。在 相同轉(zhuǎn)爐、風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口壓力下,可以做到達(dá)標(biāo)排 放、節(jié)能的目的。該工藝的優(yōu)勢在于:1系統(tǒng)阻力降低了,可以 確保粉塵排放小于50rng/?；蛎繃嶄摴?jié)電1-2兒;2循環(huán)水量減少50%;3風(fēng)機(jī)的維修周期延 長。但該技術(shù)仍然存在二次污染和污水處理。 1.4LT干法由德國魯奇公司和蒂森鋼廠在20世紀(jì)60年 代末聯(lián)合開發(fā)的轉(zhuǎn)爐

11、煤氣干法凈化回收系統(tǒng)主要 包含煙氣冷卻、凈化回收和粉塵壓塊三大部分,其 流程見圖4。由轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過汽化冷 卻煙道進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器,水和蒸汽經(jīng)頂部水槍混 合噴出形成霧狀,高溫?zé)煔庠谛羞M(jìn)過程中進(jìn)行充 分的熱交換,達(dá)到煙氣降溫目的。水霧化效果越 好,熱交換越充分。煙氣在蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行粗除 塵,出口煙氣溫度可控制在220左右。經(jīng)過粗 除塵的煙氣進(jìn)入圓筒型靜電除塵器進(jìn)一步的凈 化,使其含塵濃度降至10mg/m3以下。之后,煙 氣進(jìn)入煤氣冷卻器,溫度可達(dá)到100左右,進(jìn)入 煤氣柜回收利用。與濕法相比,干法有以下優(yōu)越性:1除塵效率 高,粉塵質(zhì)量濃度降至10mg/m3以下;2該系統(tǒng) 不存在二次污染和污

12、水處理;3系統(tǒng)阻損小,煤氣 發(fā)熱值高,能量消耗低;4系統(tǒng)簡化,占地面積小, 便于管理和維護(hù);但存在著如下問題:1煤氣爆炸 的危險(xiǎn)高;2投資高;3對操作維護(hù)人員的要求更圖4LT干法除塵系統(tǒng)2007年繼寶鋼之后已有萊鋼、包鋼、天鋼、太 鋼、江陰鋼鐵等企業(yè)的2(J余座轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了干法除 塵。包鋼投入運(yùn)行以來,取得了顯著成效,凈化后 的煙氣含塵量可以達(dá)到10mg/m3的先進(jìn)水平, 節(jié)電、節(jié)水效果顯著。據(jù)包鋼測算,一座210t轉(zhuǎn) 爐采用十法除塵后年增加經(jīng)濟(jì)效益在1200萬元 以上。國內(nèi)投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見 表18|。2比較分析2.1冷卻方式直接噴水進(jìn)行煙氣冷卻有兩種不同的冷卻機(jī) 理:一是所謂的

13、飽和冷卻,通過大量噴水,通過水 升溫來吸收煙氣的熱量實(shí)現(xiàn)其降溫,理論上每千 克水的吸熱量僅209.34kJ。像一文、引進(jìn)的飽和 噴淋冷卻塔技術(shù)均是采用飽和冷卻機(jī)理。二是蒸 發(fā)冷卻,也就是利用水蒸發(fā)的潛熱吸收煙氣的熱 量實(shí)現(xiàn)煙氣的冷卻,理論上每千克水的蒸發(fā)潛熱 量為2093kJ,恰好是飽和冷卻的10倍,因而冷卻 同樣的煙氣所需的水流量就是飽和冷卻的1/lo。 與干法一樣,半干法也是應(yīng)用的蒸發(fā)冷卻機(jī)理,因 此不僅循環(huán)水流量可以大幅減少,并且對水溫沒 有要求,甚至可以直接用循環(huán)熱水。據(jù)測定,對于1肛m以上顆粒的粉塵,設(shè)計(jì)好 的系統(tǒng),噴霧除塵效率可以高達(dá)99%,遠(yuǎn)高于一 文。雖然一文設(shè)計(jì)的除塵效率也是

14、90%95oA,.74 煉鋼 第26卷2.2能源消耗根據(jù)技術(shù)談判時(shí)魯奇比曉夫公司提供的數(shù) 據(jù),以回收70m3煤氣為例,干法和濕法的噸鋼消 耗對照見表3。表3干法和濕法的能源消耗對比表3發(fā)展方向干法除塵技術(shù)不但可提高除塵效率,而且節(jié) 能效果顯著。目前,轉(zhuǎn)爐煤氣干法(LT法凈化 回收技術(shù)獲得世界各國的普遍重視和采用,在國 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)爐煉鋼過程的全部能耗,有望實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 爐無能耗煉鋼的目標(biāo),另外,從更加嚴(yán)格的環(huán)保要 求和節(jié)能要求看,由于濕法凈化回收系統(tǒng)存在著 較多的缺點(diǎn),它將隨著時(shí)代的發(fā)展而逐漸被轉(zhuǎn)爐 煤氣干法凈化回收系統(tǒng)取代,這是冶金工業(yè)可持 續(xù)發(fā)展的要求。

15、今后,該項(xiàng)技術(shù)要在進(jìn)一步創(chuàng)新 的基礎(chǔ)上,提高設(shè)備的國產(chǎn)化比例,降低投資,為 普及推廣創(chuàng)造條件。4結(jié)論1半干法除塵工藝,能實(shí)現(xiàn)環(huán)保排放與節(jié)能、(上接第50頁43ALI。EYNE A。POMYKALSKIM.Control of a class of non linear systems subject tO periodic exogenous signalsJ. IEEE Trans On Control Systems Technology.2000,8(2: 279287.3轉(zhuǎn)爐煙氣除塵從濕法向十法發(fā)展是大勢所 趨,但這是一個(gè)較長的發(fā)展過程,不可能在短期內(nèi) 實(shí)現(xiàn)。在這一發(fā)展過程中,可能會(huì)有幾個(gè)過渡階 段。參考文獻(xiàn)李昌德.我國轉(zhuǎn)爐煙氣凈化技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)水平EJ.冶 金環(huán)境保護(hù).2007(1:4746.彭鋒.周內(nèi)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收和利用簡析EJ.煉鋼,2008, 24(6:6062.崔明遠(yuǎn)。翟玉杰.轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀J.工業(yè) 安全與環(huán)保。2006。32(5:4142.梁廣,張杰.煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣千法凈化回收與利用技術(shù) J.鋼鐵技術(shù).2