柳鋼轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用

供稿|胡艷君，鐘威，黃靖 / HU Yan-jun， ZHONG Wei， HUANG Jing

柳鋼轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用

供稿|胡艷君，鐘威，黃靖 / HU Yan-jun， ZHONG Wei， HUANG Jing

內(nèi)容導(dǎo)讀

轉(zhuǎn)爐煤氣是煉鋼過程中產(chǎn)生的一種高溫含塵氣體，國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煤氣回收常采用濕法或者干法除塵工藝進(jìn)行處理。文章對比分析了濕法和干法除塵技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了柳鋼應(yīng)用干法除塵的工藝流程和主要生產(chǎn)設(shè)備以及實(shí)施效果和工藝優(yōu)化情況。

在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中會產(chǎn)生含有大量煙塵的高溫轉(zhuǎn)爐煤氣，其含塵量一般可達(dá)100～200 g/m3，煙氣溫度1400～1600℃，轉(zhuǎn)爐煤氣中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)50%～70%，熱值較高。其粉塵的主要成分是含鐵化合物，通過凈化回收轉(zhuǎn)爐煤氣，既可降低轉(zhuǎn)爐煉鋼的工序能耗，實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼，又可資源綜合利用，回收含鐵粉塵［1］。目前，國內(nèi)外常用的除塵方法是濕法除塵即OG法和干法除塵即LT法。

濕法與干法除塵

轉(zhuǎn)爐煤氣濕法除塵，主要包括煙氣冷卻、除塵、煤氣回收和除塵水處理系統(tǒng)等流程。1400～1600℃的轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道冷卻至900℃左右，經(jīng)過一級文氏管、重力脫水器、二級文氏管、90°彎頭脫水器、雙級水霧分離器等設(shè)備處理后，進(jìn)入煤氣回收裝置。回收期的煙氣通過三通閥進(jìn)入煤氣柜，非回收期的煙氣通過三通閥點(diǎn)火放散，其外排廢氣顆粒物濃度能夠控制在100 mg/m3左右。目前，國內(nèi)大部分轉(zhuǎn)爐煤氣回收采用濕法除塵工藝［2］。濕法除塵工藝具有工程一次投資低、設(shè)備安裝簡單、技術(shù)成熟、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但是除塵效果不僅無法滿足2015年1月1日起執(zhí)行的《煉鋼工業(yè)大氣污物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28664—2012）低于50 mg/m3的要求，而且還具有耗能高、占地面積大、需要配套水處理系統(tǒng)等缺點(diǎn)，已嚴(yán)重的制約了煉鋼廠的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的完成。

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵取消了除塵水處理部分，主要由汽化冷卻煙道、蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器和軸流風(fēng)機(jī)等設(shè)備組合完成除塵流程，目前不僅在國外廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)也大量使用［3］。

相比較而言，LT法除塵工藝占地面積較小、系統(tǒng)阻力小、風(fēng)機(jī)磨損小、維護(hù)費(fèi)用低、使用壽命長、能耗低，無除塵水處理系統(tǒng)的工藝，也避免了除塵水的產(chǎn)生，具備凈化后排放氣體含塵濃度低、回收的煤氣量高、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。近些年，國內(nèi)新建轉(zhuǎn)爐及轉(zhuǎn)爐改造工程中已廣泛使用該工藝。但是LT法也存在工程一次投資大、設(shè)備安裝復(fù)雜、工藝控制和防爆設(shè)施要求高等缺點(diǎn)［4-6］。

干法除塵工藝原理

目前，柳鋼現(xiàn)有的3座120 t轉(zhuǎn)爐和3座150 t轉(zhuǎn)爐，采用的是濕法進(jìn)行煤氣回收。但實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于濕法工藝外排顆粒物濃度不僅難以滿足低于50 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且存在能耗和運(yùn)行成本高、除塵污泥難處理等缺點(diǎn)。根據(jù)對兩種除塵方法的綜合比較，柳鋼新建的2座150 t轉(zhuǎn)爐配套采用干法除塵技術(shù)。還決定對原配套的濕法除塵系統(tǒng)進(jìn)行干法除塵改造。即拆除濕法除塵設(shè)備，每臺轉(zhuǎn)爐配套建設(shè)一套獨(dú)立的煙氣干法除塵和煤氣回收系統(tǒng)。

柳鋼干法除塵工藝流程如下：高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道冷卻后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，冷卻水經(jīng)霧化后噴出，煙氣溫度冷卻到250℃左右，約40%～50%的粗顆粒粉塵沉降到蒸發(fā)器底部排出，由斗式提升機(jī)送至轉(zhuǎn)爐冶煉。粗除塵后的煙氣進(jìn)入四電場的圓形電除塵器進(jìn)一步除塵，電除塵器收集的細(xì)灰送入壓球系統(tǒng)壓制成球回轉(zhuǎn)爐冶煉。煙氣通過軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)入煤氣切換站，當(dāng)煙氣中的CO體積分?jǐn)?shù)達(dá)到28%以上時，煙氣由液動杯閥切換至煤氣冷卻器，煤氣經(jīng)過直接噴淋冷卻降至70℃以下進(jìn)入煤氣柜，然后將煤氣加壓送往各用戶。當(dāng)煙氣中的CO體積分?jǐn)?shù)低于28%時，煙氣由液動杯閥切換至放散煙囪點(diǎn)火放散。具體工藝流程見圖1。

圖1　轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵工藝流程圖

干法除塵主要設(shè)備

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)主要包括煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、煤氣回收系統(tǒng)、粉塵輸送系統(tǒng)等。其中，煙氣冷卻系統(tǒng)由汽化冷卻煙道、蒸發(fā)冷卻器組成。煙氣凈化系統(tǒng)由靜電除塵器、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成。煤氣回收系統(tǒng)由煤氣切換站、煤氣冷卻器、放散煙囪組成。粉塵輸送系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器粗灰輸灰系統(tǒng)、靜電除塵器細(xì)灰輸灰系統(tǒng)組成。

蒸發(fā)冷卻器

蒸發(fā)冷卻器通過噴淋系統(tǒng)噴槍將冷卻水霧化冷卻煙氣，煙氣溫度降至250℃左右，粗顆粒粉塵沉降到蒸發(fā)冷卻器底部，經(jīng)斗式提升機(jī)直接進(jìn)轉(zhuǎn)爐冶煉。

蒸發(fā)冷卻器是干法除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其出口煤氣溫度是重要控制參數(shù)，霧化噴淋水量根據(jù)蒸發(fā)冷卻器進(jìn)出口的煙氣量和煙氣溫度在線自動調(diào)節(jié)。如果煙氣溫度過高，煙氣中的粉塵比電阻升高，影響后續(xù)靜電除塵器除塵效率。如果控制的煙氣溫度過低，捕集的粗顆粒粉塵產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象，輸灰系統(tǒng)容易板結(jié)。

蒸發(fā)冷卻器不僅可以冷卻煙氣，還可以調(diào)質(zhì)煙氣。因?yàn)檎舭l(fā)后的水蒸汽可提升煙氣的電離效果，適當(dāng)?shù)乃挚山档头蹓m的比電阻，兩者共同作用可有效提高電除塵器的收塵效率。

圓形靜電除塵器

圓形靜電除塵器通過正負(fù)電極的電場力作用，將粉塵捕集在收塵極上，進(jìn)一步去除煤氣中的粉塵。通過定期清灰振打，將附著在極板上的粉塵震落至除塵器底部，粉塵通過細(xì)灰輸灰系統(tǒng)輸送到干灰壓球系統(tǒng)進(jìn)行壓球。靜電除塵器采用耐壓力波動結(jié)構(gòu)防爆，進(jìn)出口位置設(shè)置安全防爆閥。

軸流風(fēng)機(jī)

軸流風(fēng)機(jī)主要功能是將煙氣和粉塵吸入靜電除塵器內(nèi)，為整個除塵系統(tǒng)提供動力。干法除塵系統(tǒng)阻力小，采用軸流風(fēng)機(jī)能夠滿足系統(tǒng)動能要求。其次，在回收期和非回收期煤氣流量變化較大，軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻調(diào)速，可根據(jù)系統(tǒng)煤氣流量自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以保證煤氣回收的數(shù)量與質(zhì)量，提高煤氣回收率。

煤氣冷卻器

煤氣冷卻器主要為了控制進(jìn)入氣柜的煤氣的溫度，防止溫度過高影響煤氣柜的安全運(yùn)行。在煤氣冷卻器內(nèi)采用直接噴水冷卻的方式，將煤氣溫度降至70℃以下。

壓球系統(tǒng)

為了有效回收利用靜電除塵器產(chǎn)生的細(xì)灰，避免二次污染的發(fā)生，柳鋼創(chuàng)新建設(shè)了干灰壓球系統(tǒng)。電除塵器排出的細(xì)灰通過輸灰裝置送至貯灰倉然后進(jìn)入干灰壓球系統(tǒng)，通過加入適量粘結(jié)劑，細(xì)灰直接壓制成球回轉(zhuǎn)爐利用。

實(shí)施效果

柳鋼實(shí)施干法除塵改造后，對比原濕法除塵，能耗下降，總能耗約為濕法系統(tǒng)的60%；取消了除塵水處理設(shè)施，工藝不產(chǎn)生除塵水，新水消耗量約為濕法系統(tǒng)的1/3，循環(huán)水量約為濕法系統(tǒng)的1/4；凈化后排放氣體含塵濃度低于15 mg/m3；回收的煤氣量高，噸鋼多回收煤氣10 m3。為柳鋼在煉鋼生產(chǎn)過程中污染物達(dá)標(biāo)排放，降低工序能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本提供了保障。

柳鋼在應(yīng)用干法除塵工藝的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了部分優(yōu)化改造：

1） 優(yōu)化粗灰回收利用工序。粗灰處理工藝由傳統(tǒng)的“香蕉彎+鏈?zhǔn)焦伟鍣C(jī)+雙層翻板閥+鏈?zhǔn)焦伟鍣C(jī)+貯灰倉+汽車外運(yùn)”處理方式改為“星形卸灰閥+斗式提升機(jī)+貯灰倉+氣動插板閥+轉(zhuǎn)爐冶煉”，實(shí)現(xiàn)干法除塵粗灰資源的循環(huán)利用。

2） 創(chuàng)新細(xì)灰處理生產(chǎn)工藝。靜電除塵器排出的細(xì)灰通過輸灰裝置送至干灰壓球系統(tǒng)直接壓制成球回轉(zhuǎn)爐利用，避免產(chǎn)生的固廢難處理和物流轉(zhuǎn)運(yùn)二次揚(yáng)塵的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)細(xì)灰有效利用。

3） 蒸發(fā)冷卻器霧化噴槍的安裝位置和高度優(yōu)化使冷卻水霧化效果好，提高粉塵的去除效率。

4） 在蒸發(fā)冷卻器出口荒煤氣管道上安裝煙氣成分在線檢測裝置，通過檢測煙氣中的CO和O2濃度，PLC程序自動控制爐前氧槍吹煉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)防止電除塵器泄爆危險。

結(jié)束語

干法除塵工藝相比濕法除塵工藝，取消了除塵水處理系統(tǒng)，解決了污泥難處理的問題，具有能耗低、占地面積小、排放濃度低、沒有二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用。柳鋼對現(xiàn)有的3座120 t轉(zhuǎn)爐和3座150 t轉(zhuǎn)爐煤氣除塵完成了濕法改干法改造。目前，柳鋼所有轉(zhuǎn)爐煤氣回收均采用干法除塵技術(shù)，產(chǎn)生的粗灰及經(jīng)壓制成球的細(xì)灰均回轉(zhuǎn)爐冶煉，實(shí)現(xiàn)了煙氣達(dá)標(biāo)排放和資源綜合利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］ 徐蕾，王世芹，張傳波. 轉(zhuǎn)爐煤氣除塵與回收技術(shù)的發(fā)展新方向//第七屆中國鋼鐵年會論文集. 北京，2009：388

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［5］ 楊瑩莉. 轉(zhuǎn)爐一次煙氣凈化回收技術(shù)研究進(jìn)展及挑戰(zhàn). 科技視界，2015（5）：288

［6］ 胡建亮，蓋東興. 轉(zhuǎn)爐煤氣除塵技術(shù)比較和新干法除塵技術(shù)探析.冶金動力，2015（4）：13

Application of Dry Dedusting Technology for Converter Gas of Liu-Steel

10.3969/j.issn.1000-6826.2016.05.09

胡艷君（1983—），女，碩士研究生，工程師。通信地址：545002 廣西柳州市北雀路117號柳鋼技術(shù)中心，E-mail：huyanjun1983@163.com。

廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，廣西 柳州 545002