降低轉(zhuǎn)爐煤氣粉塵排放的技術(shù)方法

華耀鋒++沈建濤++原閣鵬++魏浩++胡緒升

摘 要：根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及煙氣粉塵特點(diǎn)，分析OG濕法、半干法、HLG干法、圓筒形濕電四種除塵工藝技術(shù)及特點(diǎn)；從改變除塵工藝方面將OG濕法改造成HLG干法除塵系統(tǒng)和改善除塵工藝方面將OG濕法除塵系統(tǒng)改造成OG濕法+圓筒形濕電除塵系統(tǒng)，依此達(dá)到節(jié)能減排的目的并保證轉(zhuǎn)爐煤氣排放粉塵濃度達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞：顆粒物排放；OG法；HLG干法；圓筒形濕電

中圖分類號(hào)：X757 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0010-03

1 引言

據(jù)中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，今年全國(guó)前三季度粗鋼產(chǎn)量60378萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)0.4%，鋼材產(chǎn)量85178萬(wàn)噸，增長(zhǎng)2.3%，增速同比提高1.2個(gè)百分點(diǎn)。且根據(jù)“國(guó)家計(jì)委能源所”的統(tǒng)計(jì)，其中有87.7%為轉(zhuǎn)爐鋼，轉(zhuǎn)爐數(shù)量大約600座。轉(zhuǎn)爐鋼是指在轉(zhuǎn)爐內(nèi)以液態(tài)生鐵為原料，將高壓氧氣吹入爐內(nèi)熔化的生鐵液中，使生鐵中的雜質(zhì)被氧化去除而煉成的鋼。轉(zhuǎn)爐鋼冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)爐煤氣和粉塵，具體成分見(jiàn)表1、表2所示。

表1顯示，回收期轉(zhuǎn)爐煤氣CO濃度高，具有高熱值（熱值在1650～2200Kcal/Nm3之間）的特點(diǎn)；從各鋼廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，轉(zhuǎn)爐煤氣回收量基本都在115Nm3/t鋼左右。表2成分顯示，粉塵含F(xiàn)e量高，可以進(jìn)入燒結(jié)環(huán)節(jié)或者煉鋼環(huán)節(jié)作為原料使用；有鋼廠統(tǒng)計(jì)，粉塵創(chuàng)造的價(jià)值約1.2元/t鋼。

根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)及轉(zhuǎn)爐煤氣使用條件，需要將轉(zhuǎn)爐煤氣、粉塵兩者徹底分離，即轉(zhuǎn)爐煤氣放散或者回收前均要求較低的粉塵含量。目前，轉(zhuǎn)爐煤氣、粉塵分離的技術(shù)有HLG干法除塵系統(tǒng)、半干法除塵系統(tǒng)、OG濕法除塵系統(tǒng)和OG濕法+圓筒形濕電除塵系統(tǒng)四種[1]。

2 HLG干法除塵系統(tǒng)、半干法除塵系統(tǒng)和OG濕法除塵系統(tǒng)

2.1 OG濕法除塵工藝系統(tǒng)

OG濕法除塵系統(tǒng)主要由一級(jí)喉口可調(diào)文氏管、重力脫水器、二級(jí)喉口可調(diào)文氏管、90°彎頭脫水器、復(fù)擋絲網(wǎng)除霧器、水封、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、三通閥、水阻柜等組成。OG濕法除塵工藝系統(tǒng)如圖1所示。

其中一級(jí)喉口可調(diào)文氏管采用手動(dòng)可調(diào)型溢流文氏管，手動(dòng)調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)至一定開(kāi)度，固定使用。一文起到一定的降溫和粗除塵作用，一文阻損4～5KPa。二級(jí)喉口可調(diào)文氏管采用“R-D”線性可調(diào)文氏管，通過(guò)調(diào)節(jié)閥板或者重錘的開(kāi)度，以控制煙罩內(nèi)微差壓及除塵效果，二文阻損15～16KPa。轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)復(fù)擋絲網(wǎng)除霧器后進(jìn)入風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，在吹煉前期和后期一氧化碳濃度較低時(shí)，由三通閥切換至放散塔燃燒放散；在吹煉中期一氧化碳濃度和氧氣濃度符合回收條件時(shí)，由三通閥切換至煤氣柜儲(chǔ)存[2]。

2.2 半干法除塵工藝系統(tǒng)

半干法除塵系統(tǒng)是在OG濕法除塵系統(tǒng)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，主要是將一級(jí)喉口可調(diào)文氏管改造為蒸發(fā)冷卻器，阻損0.2KPa。半干法除塵工藝系統(tǒng)如圖2所示。

2.3 HLG干法除塵工藝系統(tǒng)

HLG干法除塵系統(tǒng)主要由蒸發(fā)冷卻器、圓筒形煤氣除塵器、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、切換站（放散閥、回收閥組成）、煤氣冷卻器、放散煙囪等組成。系統(tǒng)分為基本型和改進(jìn)型，具體見(jiàn)圖3、圖4所示；兩者粉塵排放量也不同，如表3所示。

表3可以看出，兩者在回收期的粉塵排放值均可保證在10mg/Nm3以下；在放散期，改進(jìn)型依然可以保證在10mg/Nm3以下，而基本型排放只能控制在15mg/Nm3以下，煉鋼操作稍有偏離規(guī)程，粉塵排放可能會(huì)高于15mg/Nm3。

2.4 三種除塵工藝系統(tǒng)對(duì)比

從三種除塵工藝系統(tǒng)的設(shè)備組成、能耗、粉塵排放等方面，做出詳細(xì)對(duì)比，具體見(jiàn)表4所示。

綜合對(duì)比來(lái)看，HLG系統(tǒng)在粉塵排放量低，能耗低等方面均優(yōu)于半干法和OG濕法，也符合國(guó)家“降耗減排”方針要求，所以轉(zhuǎn)爐煤氣和粉塵分離的最佳技術(shù)是HLG干法除塵系統(tǒng)[3]。

3 OG濕法除塵工藝系統(tǒng)改造成HLG干法除塵工藝系統(tǒng)技術(shù)

3.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房結(jié)構(gòu)的改造

煉鋼廠房結(jié)構(gòu)改造包括[4]：（1）煉鋼鋼筋混凝土平臺(tái)開(kāi)孔，放置粗灰倉(cāng)；并在平臺(tái)下部增設(shè)加強(qiáng)筋。（2）高架流槽所在的平臺(tái)開(kāi)孔布置EVC筒體，并增設(shè)框架梁或者改造原有梁用于支撐整個(gè)EVC的重量；與二次除塵煙道干涉時(shí)，必須做出相應(yīng)的改造。（3）桁車所在的平臺(tái)開(kāi)孔，布置EVC筒體，并增設(shè)框架梁或者改造原有梁作為基礎(chǔ)梁，布置滑動(dòng)支座用于限制EVC筒體豎直方向伸縮。（4）桁車所在的平臺(tái)搭建新的檢修平臺(tái)，用于檢修EVC噴槍及環(huán)管。（5）核算改造梁相關(guān)聯(lián)的廠房立柱及橫梁受力情況，做出相應(yīng)的加固方案。

3.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房?jī)?nèi)、外設(shè)備的改造

廠房?jī)?nèi)設(shè)備的改造表5所示。

廠房外設(shè)備的改造表6所示。

3.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠房?jī)?nèi)、外電氣及控制的改造

廠房?jī)?nèi)、外電氣及控制的改造表7所示。

3.4 改造后轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)對(duì)HLG系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)

轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)對(duì)HLG系統(tǒng)傳遞增加的通訊信號(hào)表8所示。

3.5 改造后HLG系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)

HLG系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)表9所示。

3.6 改造后煤氣柜系統(tǒng)對(duì)HLG系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)

煤氣柜系統(tǒng)對(duì)HLG系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)表10所示。

3.7 改造后HLG系統(tǒng)對(duì)煤氣柜系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)

HLG系統(tǒng)對(duì)煤氣柜系統(tǒng)增加的通訊信號(hào)表11所示。

4 OG濕法除塵系統(tǒng)+圓筒形濕法電除塵器技術(shù)

OG濕法除塵系統(tǒng)+圓筒形濕法電除塵器技術(shù)是在不改變?cè)蠴G濕法除塵系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上，在引風(fēng)機(jī)前端增設(shè)一套“濕法電除塵器（簡(jiǎn)稱濕電）”，并配套一套污水處理系統(tǒng)[5]。

4.1 圓筒形濕電除塵技術(shù)

定義：煙氣采用水平進(jìn)、出氣或者豎直進(jìn)、出氣方式，電場(chǎng)截面為圓形，從電場(chǎng)頂部、側(cè)部噴射霧化水和沖洗水的方式對(duì)煙氣中微細(xì)粉塵進(jìn)行浸潤(rùn)增濕、凝并、收集和清理電場(chǎng)的新型濕法電除塵技術(shù)，稱為“圓筒形板式濕法電除塵器”；根據(jù)煙氣進(jìn)、出方向分為“臥式”和“立式”兩種。具體見(jiàn)圖5所示。

4.2 圓筒形濕法電除塵器關(guān)鍵技術(shù)及污水處理關(guān)鍵技術(shù)

圓筒形濕法電除塵器關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)要點(diǎn)表12所示。污水處理關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)要點(diǎn)表13所示。

4.3 圓筒形濕法電除塵器控制系統(tǒng)

引風(fēng)機(jī)前端增設(shè)的濕電，除了原有設(shè)備改動(dòng)外，還需與原有除塵控制系統(tǒng)銜接，并改動(dòng)相關(guān)參數(shù)，在滿足低排放的條件下，減少能耗。系統(tǒng)參數(shù)如表14所示。

5 結(jié)語(yǔ)

“四平現(xiàn)代鋼鐵2×60t轉(zhuǎn)爐煙氣OG濕法系統(tǒng)改HLG干法系統(tǒng)項(xiàng)目”、“柳州鋼鐵一區(qū)3×150t、二區(qū)3×120t轉(zhuǎn)爐煙氣OG濕法系統(tǒng)改HLG干法系統(tǒng)項(xiàng)目”和“首鋼遷安2×210t轉(zhuǎn)爐煙氣OG濕法除塵系統(tǒng)+圓筒形濕法電除塵器技術(shù)改造項(xiàng)目”共計(jì)10套除塵系統(tǒng)的改造均依據(jù)上述改造方案執(zhí)行，改造后粉塵排放均滿足≤15mg/Nm3（排放期）、≤10mg/Nm3（回收期）。改HLG干法系統(tǒng)項(xiàng)目的電耗、水耗、系統(tǒng)壓損的參數(shù)均接近表4中的數(shù)據(jù)；增設(shè)圓筒形濕電項(xiàng)目根據(jù)工藝參數(shù)的調(diào)整（尤其是二級(jí)喉口可調(diào)文氏管環(huán)縫的調(diào)整），在保證排放的情況下，使系統(tǒng)壓損從原來(lái)的21KPa降低至18KPa；綜合以上數(shù)據(jù)及情況說(shuō)明，改HLG干法除塵和增設(shè)圓筒形濕電均能使煙囪出口粉塵排放值遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)范要求值的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉穎昊.轉(zhuǎn)爐煤氣干法回收利用技術(shù)研究[G].2003年中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集，730-733.

[2]張同忠.轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用[J].硅谷，2009（3）：116-117.

[3]陶有志，等.遷鋼210t轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵工藝生產(chǎn)實(shí)踐[J].冶金能源，2010（5）：15-17.

[4]林燕.濕式電除塵器在轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].梅山科技，2006（2）：7-10.

[5]劉鶴忠，陶秋根.濕式電除塵器在工程中的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2012（3）：43-47.