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转炉一次除尘工艺技术发展现状

发布时间:2013-01-24 编辑:互联网

转炉炼钢产生大量烟气,烟气的温度高,可达1450℃,含有大量的显热;烟气中CO的含量高达50%以上,甚至可以达到80%,有毒、易燃易爆,但也含有大量的化学能;烟气中含尘量高,可以高达150g/Nm3,烟尘中的主要成分全铁,可高达50%以上。如任其放散,将会对工厂周围数百平方千米的环境造成严重污染;同时,它的显热、化学能、含铁粉尘是一笔巨大的资源,所以很好地将其回收利用是一项很重要的工作。
一、炼钢烟气净化系统要解决的问题
   (1)解决烟气收集的问题,保证全部烟气进入净化系统,防止在炉口无序排放,污染车间内环境;
   (2)解决烟气净化问题,保证进入系统的烟气经过除尘之后,烟气中的含尘量达到国家排放标准,满足转炉煤气回收利用的要求;
   (3)解决空气侵入系统的问题,在保证收集效果的前提下,尽可能减少空气的侵入量,从而保证回收的转炉煤气的品质。
二、炼钢烟气净化常用方法
   现在经常使用的转炉除尘系统有干法(L-T法)、湿法(OG法)两种系统。
    1、OG法工艺流程
    湿法除尘最具代表性的是“双文程式”的工艺流程,简称OG法,目前世界上大部分转炉都采用这种方法。该流程是:转炉烟气经罩裙、段汽化冷却烟道冷却之后,由1600℃降至800℃左右,然后进一文、二文进一步降温并除尘,再经诱引离心风机到三通切换阀,煤气合格的进入回收系统,达不到煤气回收要求的烟气进入放散塔点火排放。
    2、OG湿法除尘系统主要设备
   (1)第一级文氏管
    第一级文氏管采用手动可调喉口文氏管。为使转炉烟气焰火降温,并进行粗除尘,在试车时用手动调节喉口挡板的开度,控制一文阻力损失在2500Pa左右,然后固定喉口使用。使用时,实际气速调到60—70m/s。一文除尘用水,分为反溅板供水和溢流供水两部分。反溅板供水是一种简易有效的供水方式。由于该部分供水使用的是第二级二文氏管的回水,水质较差,悬浮物达2000mg/m3左右。为防止发生堵塞,不可能采用喷水孔直径较小、结构较复杂的碗型喷嘴。而是将二文的回水直接喷淋在反溅板上,使水布满喉口,通过喉口高速气流的作用,使水分充分雾化而蒸发,并使烟气饱和水分,烟尘凝聚,达到熄火降温的目的。
   (2)第二级文氏管(R-D文氏管)
    第二级文氏管采用R—D型喉口,该文氏管喉口设椭圆形挡板,通过炉口微差压装置,检测炉口压力的变化,炉口压力变化信号,通过液压执行机构,转动挡板,以调节炉口开度,使文氏管适应烟气量的变化,保证气流高速通过喉口,达到精除尘的目的。
    使用时,实际气速调节至100-120m/s。 煤气回收期二文阻力损失控制在8000-9000Pa,放散期可将入柜一段的阻力损失用在二文上,二文阻损调到11800-12800Pa。二文喷水方式采用外喷式。喷孔分布在喉口两侧。
    3、“OG”流程的优点
   (1)安全可靠,系统比较简单
   (2)一次性投资低
    4、“OG”流程的缺点
   (1)一文、二文需要的除尘水量很大。
   (2)蒸汽和湿粉尘粘结到引风机叶片,造成转子不平衡,引起风机震动损坏,故障率高,影响系统正常稳定运行。
   (3)系统易结垢,导致除尘能力下降,集尘效果和净化效果变差,炉口烟尘外溢、放散塔冒黄烟。
   (4)系统阻力大,耗电高。
   (5)污泥处理工序复杂且容易造成二次污染。
   (6)受文氏管效率影响,烟尘排放浓度偏高(为100mg/Nm3
    5、L-T法工艺流程
    干法除尘最具代表性的是蒸发冷却器加静电除尘器的流程,由西德鲁奇、蒂森公司联合推出,简称L-T法。工艺流程是:烟气进入汽化冷却烟道间接冷却之后,再用蒸发冷却器直接进行冷却—向通过蒸发冷却器内的烟气喷入雾化水。喷入的水量,要准确地随炼钢生产过程中产生热气流的热焓而定,将烟气冷却到150℃-200℃后,经由煤气管道引入静电除尘器进行精除尘。然后通过引风设备---轴流式鼓风机进入煤气切换站,合格的煤气经进一步冷却之后进入回收系统,不合格的煤气经放散塔点火放散。
    6、L-T流程优点
   (1)除尘净化效率高,通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下;
   (2)该系统全部采用干法处理,不存在二次污染和污水处理;
   (3)系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,节约了能源;系统简化,占地面积小,便于管理和维护。
    因此,干法除尘技术比湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益。
    7、L-T干法除尘的缺点
  (1)干法除尘造价高、自动控制连锁多,要求自动化程度高。
  (2)采用的机械设备多,结构复杂,故障率高,维修时间长。
  (3)由于蒸发冷却使煤气中含有较高的水分,易形成结露,影响极间距离和运行电压,同时影响输灰系统设备运行寿命,为此对蒸发冷却塔水量、水压控制具有严格要求。
   (4)蒸发冷却器壁上结垢问题还没有很好的解决。
  (5)对转炉炼钢操作要求高,会牺牲炼钢节奏,否则易爆,虽然有泄爆装置,仍会影响电除尘器内零部件的寿命和除尘效果。
  (6)除尘后煤气温度高,还必须采用专门的冷却设备进行冷却后才能进煤气柜,此处用水量和湿法除尘循环供水量接近。
三、近年出现的新工艺
   1、塔文流程
    塔文流程是德国Luugi. Bischpff公司开发的技术。工艺流程为:转炉烟气经活动烟罩收集后,进入汽化冷却系统冷却,然后进入除尘塔(含RSW环缝清洗装置),也就是将洗涤塔与环缝文氏管组合在一起成为高效除尘塔,再到脱水器脱水,然后通过诱因风机进入切换系统,或回收或放散。
   2、塔文流程优缺点
    该系统具有净化效率高,系统阻力小、风机能耗低、系统简单等特点。但是也存在投资高、除尘水用水量偏大、塔文结构复杂、检修清理不便的问题。 
   3、塔文湿法除尘工艺流程
   该流程是近年新发展的起来的新工艺,工艺流程如下:
   转炉炉罩 → 汽化冷却烟道 →非金属膨胀节→ 高效喷雾洗涤塔 → 上行式环缝文氏管→ 漩流脱水器→ 管道→ 煤气鼓风机 → 三通阀→放散烟囱达标放散(点燃放散)。
   煤气回收系统即:转炉烟气经汽化冷却烟道降温冷却后,温度由1600℃降到900℃左右,通过高温非金属膨胀节进入高效喷雾洗涤塔,经洗涤降温后,烟气变为饱和烟气,温度降至70℃左右,并得到粗除尘。
    降温后的饱和一次烟气(转炉煤气)直接进入可调喉口文氏管(除尘文氏管),可调喉口文氏管采用上行式环缝文氏管,可以控制炼钢过程中产生的CO不燃烧或少燃烧。通过除尘文氏管精除尘后的烟气温度降至65℃左右,净化后的饱和烟气通过90o弯管进入漩流脱水器精脱水,经管道进入风机。
   4、塔文湿法除尘系统构成
   (1)高效喷雾洗涤塔(专利号:ZL200720309508.5
    喷雾洗涤的原理: 一是利用快速(小于0.5秒)蒸发吸热降低烟气温度, 二是利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘成大粉尘, 以利于烟气收缩从而气体流速减慢之后,粉尘进行沉降。
    喷雾洗涤塔以一顶三,它不仅替代了一级除尘文氏管,还取消了水冷夹套,灭火水封,一级脱水器。因为是蒸发冷却,所以节省水量;靠喷进去的水直接雾化,捕集粉尘,所以烟气流速低,阻力损失小;没有死角,从根本上消除了安全隐患;由于气体流速低,含尘水滴易于分离,解决了一级脱水器的排水水封裹带煤气的问题。降低了除尘水量,节省了这部分水加压所使用的电费,并且后续污水处理系统投资少;系统阻力降低之后,煤气引风机功率下降,又降低了一部分电费。喷雾洗涤塔的运行阻力在1Kpa以下。
   (2)精除尘采用环缝文氏管.(专利号L200820006164.5
    传统的R-D文氏管双侧氮气捅针喷水,结构复杂,喷水不均匀,喷水成柱状,靠高速气流冲击二次雾化,导致阻力增大;阀板转一个角度后,扰乱气流,影响阻力;双侧喷水一侧在收缩段,一侧在扩张段,收缩段一侧喷水净化效果好,扩张段一侧喷水的净化效果差。导致精除尘效果不理想,一般排放浓度在100-150mg/m3。风机易积灰,影响使用寿命。
    本工艺采用的环缝文氏管,中心雾化喷嘴喷水,喷水均匀,并且是在收缩段喷水。在处理相同的烟气量时阻力小,净化效果好,排放烟尘含量不超过80mg/m3,满足了国家的排放要求。该文氏管有两个作用,其一,煤气回收时,通过微差压检测装置和液压伺服装置,对喉口的开度进行自动调节,使炉口处于0~20Pa左右的微正压状态,用以控制冶炼过程中产生的CO不燃烧或少燃烧。其二,控制烟气流速,使高速气流通过喉口进行精除尘。
    文氏管的阻力大约在12-14Kpa运行。
   (3)精脱水采用漩流脱水器(专利号ZL200720309509.X
    选用漩流脱水器,是一种离心脱水器,当夹杂水滴的气流进入漩流板时,细小的水滴在漩流叶片上撞击积聚,形成大颗粒水滴,并在气流的带动下,水滴沿着叶片按离心方向甩至脱水器内壁留下,同时部分夹带在气体中的水滴也由于气流的旋转分离。在保证脱水效果的前提下,设备结构简单,运行阻力低,脱水效果好,故障率低;不易堵塞,清理任务小、不需要水冲洗,工作劳动强度低,。解决了丝网脱水器易堵塞、复挡式脱水器结构复杂、阻力偏大、结垢后不易清理的问题。
    漩流脱水器的运行阻力在0.5KPa左右。

    5、塔文流程优点:

    (1)工艺流程简化:用高温非金属膨胀节取代水冷夹套(水冷收缩段),不用设备冷却水冷却,系统简单。

    用喷雾洗涤塔取代一级文氏管,以一顶三,它不仅替代了一级除尘文氏管,还取消了灭火水封,一级脱水器。

    (2)与传统的湿法工艺比较节省水量:因为是蒸发冷却,所以节省水量。

    (3)降低阻力:靠喷进去的水直接雾化,捕集粉尘,所以烟气流速低,阻力损失小。

    (4)降低能耗:系统阻力小,风机功率与压头成正比,所以同样风量风机电流小,能耗也低;用水量小,电耗也低。

    (5)在洗涤塔内煤气流速低,从根本上消除了除尘水排除时易裹带煤气的安全隐患。

    (6)降低了工人劳动强度。

    (7)降低了设备故障率,提高了风机运行寿命。

    (8)净化效果好:如果精除尘文氏管的压力降控制在14Kpa以上,就可以将排放浓度降到50mg/m3以下。但是如果采用传统的OG系统,风机的压头是一定的,一文阻力大,二文的压差就无法提高。所以新工艺净化效果好。

    6、该流程的缺点

    (1)该流程存在文氏管结构控制系统安装位置较高、较复杂。

    (2)仍然用除尘水。