210噸轉(zhuǎn)爐一次煙氣干式除塵及回收工藝應(yīng)用研究

1、轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵技術(shù)的發(fā)展

轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵是隨著轉(zhuǎn)爐容積大小而演變，由不對煙氣進(jìn)行回收凈化，到20世紀(jì)60年代日本新日鐵和川崎公司聯(lián)合開發(fā)研制成功的濕法（OG法）轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收技術(shù)——“兩文一塔”，再到1983年德國魯奇公司和蒂森鋼廠聯(lián)合開發(fā)的轉(zhuǎn)爐煙氣干法(LT)法凈化回收技術(shù)，2000年以后奧鋼聯(lián)公司在LT法基礎(chǔ)上進(jìn)行了部分設(shè)備的改進(jìn)，使干法除塵與轉(zhuǎn)爐工藝結(jié)合得更加緊密，并簡稱DDS方法。2、轉(zhuǎn)爐煙氣干法凈化回收技術(shù)在國內(nèi)及包鋼的發(fā)展

由于轉(zhuǎn)爐煙氣濕法凈化回收技術(shù)操作簡單、投資少、周期短等優(yōu)點，所以國內(nèi)轉(zhuǎn)爐基本上都采用此項技術(shù)。轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收技術(shù)與轉(zhuǎn)爐煤氣濕法凈化回收技術(shù)相比，其技術(shù)含量高、裝備復(fù)雜、自動化程度高，更重要的是它具有除塵效率高、節(jié)水節(jié)電、回收煤氣量大、粉塵利用率高、風(fēng)機壽命長、無二次污染、占地面積小等優(yōu)點。隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，對環(huán)保和節(jié)能提出了更高的要求，因此，在上世紀(jì)90年代我國就對轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收技術(shù)進(jìn)行了密切關(guān)注，并于97年上海寶鋼首次全套引進(jìn)了此項技術(shù)，此后又將此項技術(shù)列為“十五”計劃中重點開發(fā)推廣技術(shù)項目。轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收技術(shù)在包鋼薄板廠的發(fā)展歷程3、濕法除塵工藝流程

轉(zhuǎn)爐1500℃的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道冷卻至800-1000℃后，進(jìn)入洗滌塔，其中設(shè)有一級溢流文氏管，二級文氏管、旋流脫水器等，使煙氣在一級溢流文氏管經(jīng)降溫和粗除塵后，在脫水器（I）脫除污水，然后在二級文氏管中進(jìn)一步凈化，并經(jīng)脫水器（II）脫水，進(jìn)入鼓風(fēng)機。煤氣經(jīng)三通切換閥，水封逆止閥后進(jìn)入煤氣柜，供用戶使用，不回收時煙氣經(jīng)三通切換閥和放散煙囪點燃放散。一級文氏管除塵污水從脫水器（I）排入污水處理系統(tǒng)。污水經(jīng)粗顆粒分離器、斜板沉淀池澄清后，濁環(huán)水供二級文氏管噴淋，其排出的污水經(jīng)水泵供給一文除塵用，實現(xiàn)串級供水。經(jīng)斜板沉淀池濃縮的泥漿送至中間罐，由泵打入板框壓濾機進(jìn)行脫水，脫水后含水率30％的泥餅用汽車送往燒結(jié)廠利用。條件允許時也可將斜板沉淀池的泥漿用泵直接送住燒結(jié)廠，經(jīng)進(jìn)一步濃縮后，供燒結(jié)廠混作原料配水使用。4、干法除塵（LT）工藝流程

轉(zhuǎn)爐1500℃的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道冷卻至800-1000℃后，進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。高壓水經(jīng)霧化噴嘴噴出將煙氣直接冷卻到170℃-280℃，噴水量根據(jù)煙氣含熱量精確控制，所噴出的水完全蒸發(fā)；噴水降溫的同時對煙氣進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理，使粉塵的比電阻有利于電除塵器的捕集。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30-40％的粗粉塵沉降到底部，經(jīng)卸灰閥排出。冷卻和調(diào)質(zhì)后的煙氣進(jìn)入有4個電場的圓形電除塵器，其入口處設(shè)有三層氣流分布板，使煙氣在圓形電除塵器內(nèi)呈柱塞狀流動，避免氣體混合，減少爆炸成因。電除塵進(jìn)、出口裝有安全防爆閥，以疏導(dǎo)可能產(chǎn)生的壓力沖擊波。煙氣經(jīng)除塵后含塵量降至10mg／Nm3（國家排放標(biāo)準(zhǔn)為≤100mg／Nm3）。收集下的粉塵通過扇形刮板器、鏈?zhǔn)捷斔蜋C和滑動卸灰閥排出。干法除塵系統(tǒng)阻力很小，引風(fēng)機采用軸流風(fēng)機，風(fēng)機設(shè)變頻調(diào)速，可實現(xiàn)流量跟蹤調(diào)節(jié)，以保證煤氣回收的數(shù)量與質(zhì)量，以及節(jié)約能源。切換站由兩個鐘形閥組成，對回收煤氣及放散、點燃二狀態(tài)進(jìn)行快速切換?；厥盏拿簹庠诶鋮s器中通過直接噴淋冷卻水，由100℃-170℃降至<72℃，然后送入氣柜供用戶使用。從蒸發(fā)冷卻器和電除塵器分別排出的粗、細(xì)粉塵通過輸灰系統(tǒng)送入相應(yīng)的充氮粗、細(xì)粉塵倉，再通過卸灰閥采用汽車運往燒結(jié)廠。

5、干濕法除塵技術(shù)比較

方法OGLTOG/LT轉(zhuǎn)爐容量（t）2×2102×210

吹煉方式2吹22吹2

系統(tǒng)風(fēng)量（萬Nm3/h）11.811.81.00系統(tǒng)阻力（kPa）23.00-26.008.123.00主風(fēng)機配電機容量（kW）410111501.91其它電機容量（kW）9451495調(diào)速方式變頻調(diào)速變頻調(diào)速

循環(huán)水量（凈環(huán)水+濁環(huán)水）（t/h）12403403.60包括事故氮氣（Nm3/h）53167367001.43壓縮空氣（包括儀表用氣）（Nm3/h）25302150焦?fàn)t煤氣（Nm3/h）150150飽和蒸汽（t/h）

9噸鋼回收煤氣量（Nm3）≥70≥850.82回收煤氣含塵量（mg/Nm3）100-1501010-15粉塵回收方式含水30%的泥餅4.0萬t/a送燒結(jié)利用可干粉熱壓塊3萬t/a供轉(zhuǎn)爐使用

二次污染嚴(yán)重很少

操作難易易掌握要求高

設(shè)備投資（萬元）330045000.73干法除塵與濕法除塵的效益比較分析序號項目210t轉(zhuǎn)爐干法除塵210t轉(zhuǎn)爐濕法除塵干法與濕法比較(萬元)噸鋼耗量噸鋼費用(元)全年費用(萬元)噸鋼耗量噸鋼費用(元)全年費(萬元)1備件（折舊費4%計）

0.74-180

0.54-132-482水耗(m3)0.050.25-60.590.281.42-344.14283.553電耗(kW·h)3.541.77-429.698.544.27-1035.57605.884回收煤氣(m3)熱值8360kJ/m3）858.502060707.001696.46363.545效益合計

1389.72

184.751204.976、轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)干法

系統(tǒng)的特點如下(1)優(yōu)點：

煤氣含塵濃度低，一般在10mg/m3以下，可以直接送用戶使用?？刂瞥潭雀撸簹饣厥諘r切換速度快，提高了煤氣回收量；噸鋼可回收煤氣較濕式系統(tǒng)多15m3。干法除塵系統(tǒng)凈化后的煙氣含塵量考核值平均在0.2mg/Nm3以下，遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的排放指標(biāo)（100mg/Nm3）；回收煤氣CO含量高。由于凈化后氣體含塵量低，延長了風(fēng)機使用壽命，且維護工作量小。包鋼210t轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)阻力約7500Pa，為濕法除塵的37.5%，噸鋼耗電量相應(yīng)減少了5kW·h，能耗低。干法除塵系統(tǒng)循環(huán)水量是濕法除塵的28%，耗水量約0.05t/t鋼，是濕式除塵系統(tǒng)的1/5左右；整個系統(tǒng)實現(xiàn)了污水零排放。干法除塵系統(tǒng)的總電負(fù)荷是濕法除塵的52%，可實現(xiàn)年節(jié)電1200多萬kW·h。相對于濕法除塵，增加了含鐵粉塵的回收量和減少了運輸成本。沒有水處理系統(tǒng)，減少了占地面積，整個工程總占地面積6000m2，約為濕法的1/2,，節(jié)省了征地費用。避免了二次污染。運行費用降低、煤氣回收率增加及減少放散，避免了二次污染；環(huán)境效益、經(jīng)濟效益顯著。（2）缺點：

系統(tǒng)復(fù)雜，對設(shè)備、儀表儀器質(zhì)量要求高，同時施工質(zhì)量要求也高。要求管理和操作水平高。一次投資高。7、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝與干法除塵工藝的結(jié)合

為了保證干法除塵系統(tǒng)的正常運行，必須嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐煙氣中CO、O2的混合比例，不允許出現(xiàn)CO＞9%，O2＞6%的混合比例，為此我們做了如下實驗：設(shè)定開始吹煉時氧氣流量分別為43000m3/h、36000m3/h、24000m3/h，發(fā)現(xiàn)氧氣流量在43000m3/h、36000m3/h時，CO含量瞬間升高到9%以上，而此時O2含量還在15%以上；而當(dāng)氧氣流量在24000m3/h，當(dāng)O2含量降低到4%時，CO含量才開始緩慢升高。因此確定吹煉前期時必須采用較低的氧氣流量吹煉90秒，才能控制煙氣中CO氣體的激烈升高，避免干法除塵系統(tǒng)泄爆。8、薄板廠干法除塵的特點及對外方工藝及設(shè)備的優(yōu)化和完善。

1）薄板廠干法除塵（DDS）系統(tǒng)的特點有一套轉(zhuǎn)爐煙氣在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)的模擬軟件：對輸灰鏈進(jìn)行改善：由原來的單鏈改為雙鏈，解決了鏈條易斷的問題。對靜電除塵器內(nèi)陰極線、陽極板的外型及厚度改進(jìn)，根據(jù)四個電場的不同收塵特性，四個電場的陰極線厚度和材質(zhì)都不相同，解決了陰極線易斷的難題,不但延長了電場的使用壽命，還減少了不必要的投入2）對外方工藝及設(shè)計的優(yōu)化

轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過汽化冷卻煙道后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器前需經(jīng)過一段直管段，在這一段既進(jìn)行穩(wěn)定煙氣流動狀況，同時還對煙氣進(jìn)行噴水降溫除塵過程，因此這一段直管段非常重要。在干法除塵改造過程中，直管段的設(shè)計是整個項目的難點、關(guān)鍵，若解決不好這個問題，就會造成EC內(nèi)壁結(jié)瘤，并會影響整個汽化系統(tǒng)的運行，這也是國內(nèi)為什么沒有其它轉(zhuǎn)爐進(jìn)行干法除塵改造的原因之一。在外方的設(shè)計中，需要重新制作一套尾部煙道，在新的尾部煙道內(nèi)安裝EC噴槍，并且還需要對原有的汽化系統(tǒng)進(jìn)行改造，這樣既影響煉鋼的生產(chǎn)，同時改造費用也很大。我廠技術(shù)人員根據(jù)我廠設(shè)備的實際狀況，并且經(jīng)過嚴(yán)密的計算，提出了不同的意見：1)不重新制作尾部煙道，只制作一段1.8米長的煙道；

2）在外方的設(shè)計中，直管段的長度至少應(yīng)為5米才能保證煙氣流動的均勻性，但我們是改造項目，直管段只有1.8米，不能保證煙氣流動的均勻性，但外方提出的在原有尾部煙道內(nèi)增加導(dǎo)流板的方案投資太大，我們建議在直管段內(nèi)增加導(dǎo)流環(huán)既保證煙氣流動的均勻性，又可以降低投資，并得到了外方的同意；3)外方根據(jù)常規(guī)設(shè)計，將直管段的冷卻方式設(shè)計為強制汽化循環(huán)冷卻方式，這就需要對原有汽化系統(tǒng)的汽包、蓄能器進(jìn)行改造，并且需要增加熱水循環(huán)泵，我們根據(jù)經(jīng)驗大膽的提出直管段采用水冷卻方式，這樣既減少了設(shè)備事故率，又不影響生產(chǎn)，同時又降低了投資；4)新增水冷煙道的供水水溫外方要求為105℃，這就要求水系統(tǒng)需增加加熱設(shè)備、并采用熱水循環(huán)泵，我們根據(jù)經(jīng)驗提出水冷煙道的循環(huán)水設(shè)計按照罩裙、轉(zhuǎn)爐本體循環(huán)水系統(tǒng)的結(jié)合作設(shè)計，并向外方提供了我們所做的系統(tǒng)圖，外方采納了我們的意見，按照我們的思路作了設(shè)計。在干法除塵系統(tǒng)中，蒸發(fā)冷卻器的作用是煙氣降溫、粗除塵、水滴二次汽化，因此要求蒸發(fā)冷卻器的高度必須達(dá)到15-24米，由于我們原廠房高度有限，按照正常設(shè)計連15米都達(dá)不到，為此我們否定了外方的設(shè)計，將蒸發(fā)冷卻器末端錐型段的角度由19°改為16°，減少了總長度，但為了解決落灰難的問題，我們在錐型段增加了倉壁振打器，圓滿的解決了難題，經(jīng)過運行表明性能非常可靠。電除塵器是干法除塵系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的運行好壞直接影響除塵系統(tǒng)的除塵效果，目前國內(nèi)電除塵器都存在陰極線斷裂、陽極板變形、電場電壓上不去等缺陷。為此我們要求將1、2電場陰極線改為6mm厚，延長陰極線的使用壽命，1、2電場陽極板作成不銹鋼C型2mm厚板形，解決高溫變形問題，并解決了灰塵二次揚塵的問題，經(jīng)過運行表明性能非?？煽?。

輸灰系統(tǒng)是干法除塵系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)故障的系統(tǒng)，為此我們將兩套除塵系統(tǒng)的集合鏈分開，并將集合鏈改為斜角度，這樣斗提機就可落于地面上。經(jīng)過運行證明實用可靠，目前也有一些系統(tǒng)按照這種布置開始進(jìn)行改造。目前國內(nèi)各干法除塵系統(tǒng)的工藝過程均是由外方作自動化控制，或是由設(shè)計院按照外方的工藝描述進(jìn)行自動化控制，按照外方的工藝描述進(jìn)行自動化控制。但一般外方的工藝描述非常復(fù)雜，經(jīng)常由于一些不必要的條件影響轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)。我們按照自己對除塵系統(tǒng)的理解，以及對各家運行的了解，對除塵工藝作了大量的修改，如：1.靜電除塵器B刮灰器的運行由出鋼時開始改為吹煉時開始；2.調(diào)整煤氣冷卻器水箱液位，降低泵房CO濃度；3.發(fā)現(xiàn)外方工藝描述中對煤氣切換站的描述的缺陷，并作了修改，簡化了煤氣切換的程序；4.減少了大量的轉(zhuǎn)爐與除塵工藝的連鎖條件，只保留了4項影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的條件，這樣既保證了除塵系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，又保證了轉(zhuǎn)爐的連續(xù)生產(chǎn)。整個過程中約對外方工藝描述的30%的內(nèi)容進(jìn)行了修改。9、干法除塵系統(tǒng)中的自動化配置及自動化系統(tǒng)的控制

自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成

干法除塵自動化控制范圍是從汽化冷卻煙道開始到煤氣冷卻器結(jié)束，設(shè)一級基礎(chǔ)自動化，與轉(zhuǎn)爐本體、汽包等自動化系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，組成以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)PLC與上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸、存儲和報警等功能。PLC由CPU、存儲單元、電源模塊、通訊模塊、I/O模塊、等組成，根據(jù)干法除塵設(shè)備分散的特點，其自動化硬件系統(tǒng)構(gòu)建更加靈活合理，上位機放在轉(zhuǎn)爐主控室內(nèi)，PLC按設(shè)備分布區(qū)域劃分為主站和從站，從站為主PLC的遠(yuǎn)程擴展單元，通過PROFIBUS-DP方式與主站進(jìn)行通訊,其中主站PLC柜與MCC柜、ID風(fēng)機變頻器及電除塵器的高壓控制柜均放置在干法除塵電氣室內(nèi);而從站則設(shè)在現(xiàn)場液壓站的就地控制箱內(nèi)和煤氣分析儀柜內(nèi)，主要是將液壓站和煤氣分析儀的設(shè)備運行狀態(tài)送給主站。干法除塵控制系統(tǒng)硬件配置見圖3：干法除塵控制系統(tǒng)硬件配置圖

干法除塵的控制系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻器的噴水控制轉(zhuǎn)爐的煙氣流量控制切換站的壓差控制和杯形閥的位置控制

電除塵器電場內(nèi)電壓和電流的控制

10、210噸轉(zhuǎn)爐干法除塵改造后的效果

經(jīng)過一段時間成功的運行，在節(jié)能環(huán)保方面取得了明顯的效果：爐口冒紅煙現(xiàn)象基本消失了；經(jīng)包鋼技術(shù)中心能源檢測中心的檢測，回收煤氣的含塵量只有0.2mg/m3，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的10mg/m3；干法除塵運行后，薄板廠二煉鋼區(qū)域的水耗降低了60%，噸鋼電耗降低了9kW·h，平均噸鋼回收煤氣多20m3左右，經(jīng)10月的最新統(tǒng)計，二煉鋼的工序能耗達(dá)到-9kgce/t.鋼，實現(xiàn)了多年的實現(xiàn)負(fù)能煉鋼的夢想。經(jīng)過3-4個月的運行，干法除塵系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有發(fā)生過陰極線斷裂、陽極板變形、輸灰鏈斷鏈、蒸發(fā)冷卻器內(nèi)壁結(jié)瘤等故障，而且基本沒有發(fā)生泄爆。11、轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)的推廣應(yīng)用

轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)已具備向全國推廣應(yīng)用的條件。一是包鋼210噸轉(zhuǎn)爐干法除塵改造后半年來運行良好，干法除塵系統(tǒng)生產(chǎn)非常穩(wěn)定。二是干法除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備，如蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、風(fēng)機、切換站、煤氣冷卻器的質(zhì)量和功能的適應(yīng)性不斷提高，奠定了該技術(shù)在國內(nèi)推廣的物質(zhì)基礎(chǔ)。三是強調(diào)可持續(xù)發(fā)展，加強環(huán)境保護，降低能源消耗已成為大眾民意，干法除塵工藝技術(shù)符合國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策。四是從開發(fā)應(yīng)用的實踐看，這一技術(shù)給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益非?？捎^，四年即可回收投資，企業(yè)有積極性。五是目前包鋼已經(jīng)完成了轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的設(shè)計、編程與制造、安裝、調(diào)試的模塊化、工廠化、可實現(xiàn)系統(tǒng)的投資更低、建設(shè)更快、效果更好。六是特別指出的是，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會把此項技術(shù)作為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的共性支撐技術(shù)，必將產(chǎn)生巨大的推動作用。210噸轉(zhuǎn)爐一次煙氣干式

除塵效益總結(jié)社會效益干法除塵改造完畢后，首先，由于系統(tǒng)阻力小，爐口壓力控制得非常理想，造成爐口及轉(zhuǎn)爐廠房頂部基本不再冒紅煙；其次，由于干法除塵效率高，處理后的煙氣含塵量小于10mg/Nm3，并且對處理后的煙氣實行回收及燃燒，因此對周邊的環(huán)境不再產(chǎn)生污染；第三