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喷雾洗涤塔在转炉应用

发布时间:2013-01-28 编辑:互联网

1、概述
    转炉烟气净化回收方式主要有湿法和干法两种。在我国现在有的转炉中,宝钢二炼钢2*250吨转炉和莱钢银山型钢3*120t转炉使用了干法除尘系统;太钢、包钢、兴城钢厂也都使用了干法除尘。但是90%以上的转炉都在使用湿法除尘系统来处理转炉烟气。
   干法除尘是未来的发展趋势,但是鉴于国情和各厂的具体情况新项目还不能都上干法除尘。而且对于老厂的技改工程,改为干法除尘难度就更大。
   在这种情况下,我公司与现场技术人员协商,在美国喷雾公司的协助下开发了“半干法”除尘新工艺,也就是用喷雾洗涤塔代替传统湿法除尘中的“一文”,成功的解决了这一矛盾。并且此工艺已在承德钢铁集团炼钢厂改造成功,系统运行稳定。
    2、湿法除尘 
    湿法除尘以80年代宝钢引进的双文程式的OG法为代表,核心设备有矩形手动可调文氏管、液压伺服装置控制的R-D型文氏管、90弯头脱水器、折板式水雾分离器等,工艺具有设备简单,操作方便,安全性高的优点,但是也存在对水质要求高、系统阻力大、粉尘排放浓度高、系统容易结垢、电耗高等缺点。下面的缺陷难以克服:
    (1)烟气排放粉尘含量高。
    按照我国现行的有关标准规定,转炉烟气直接排放时其粉尘含量应小于或等于100mg/Nm3;而如果回收煤气时并网要求的粉尘含量应小于或等于15mg/Nm3。一般说来,现有的湿法除尘很难除去2微米以下的粉尘,含尘量一般在150mg/Nm3甚至以上。
    (2)系统阻力大,风机抽不动,炉口冒烟冒火。
    净化效果不好,导致排放不达标、管道结垢、风机积泥运行寿命短。曾有钢厂和设计单位试图采用增加喷水量的方法来解决,如有的钢厂20吨转炉烟气冷却水量由150吨/时提高到约200吨/时,但效果并不理想;非但没有解决净化问题,还导致系统阻力增加,从而加剧炉口冒火和风机损坏,又被迫提高风机功率,增加了能源消耗和动力成本,走入了恶性循环的怪圈。
    3、干法除尘
    干法除尘是后发展起来的除尘方式,以L-T法为代表,关键设备有:蒸发冷却塔、圆形电除尘器等,具有水耗低、无污水处理系统、电耗低、系统运行稳定、粉尘排放浓度低等诸多优点。但干法除尘一次性投资偏大,容易出现爆炸、关键技术、设备为外国专利,对于小型转炉国内尚无成熟的设计、制作、施工、操作等经验,并且占地面积也偏大。也有下面一些缺陷:
    (1)干法除尘造价高、自动控制连锁多,要求自动化程度高。
    (2)蒸发冷却器在电除尘器之前,为保证电除尘器干法运行,经蒸发冷却器出来的煤气温度控制在170~200℃,这样煤气中的烟尘比电阻仍偏高,加上烟尘颗粒微细,对电除尘高效收集不利,对振打脱灰也不利,因此对振打和清灰的要求就显得特别重要。如振打不好,阴极和阳极积灰,就会影响电除尘器的运行。积灰会使电晕电流下降,严重的会改变极间距,使极间耐压下降,产生电场闪络,引发煤气燃爆,严重影响电除尘器的正常运行,至使电除尘效率大大下降。
    (3)机械式振打清灰的方式有缺陷,不可避免出现壳体与外界空气连通,增加了漏风率,为了防止外空气泄露混入主体内,使煤气产生燃爆,又必须加设一套氮气充气系统,使设备复杂化,同时也使设备的可靠性下降,故障率提高,设备维护工作繁杂量大,维护成本增加。
    (4)由于蒸发冷却使煤气中含有较高的水分,如果形成结露,粉尘将在结露的区域形成粘着,难于清除,影响极间距离和运行电压,并有可能引发电场闪络,为此对蒸发冷却塔水量、水压控制有严格要求,主体还必须有良好的保温层,稍有不慎,主体与外空气接触的部分还是存在低温和结露现象。
    (5)泄爆频繁,影响电除尘器内部件的寿命和除尘效果。主要原因是这种工艺非常容易具备煤气爆炸的三个必要条件,想不爆炸就必须牺牲冶炼周期,在刚开始吹炼时和停止吹炼时通过控制氧压形成惰性气体塞,防止空气与煤气直接接触形成爆炸性气体。
    (6)除尘后煤气温度高,还必须采用专门的冷却器、冷却塔系统进行冷却后才能进煤气柜。
    4、改造方案
    采用喷雾洗涤塔取代一级文氏管、一级弯头脱水器,并取消了灭火水封。这是一个折中的解决方案。
   该流程的核心设备为喷雾洗涤塔,也正是采用了喷雾洗涤塔,才使除尘水量为原湿法除尘的二分之一,阻力降低2.5-5KPa,从而使除尘效果有所改善,风机节电明显。
    (1)喷雾洗涤塔结构及原理
    喷雾洗涤塔系统由膨胀节、洗涤塔塔体、排污水封三部分组成,塔内设有冷却和除尘关键设备喷枪和喷嘴。
   其所用原理均与干法除尘的蒸发冷却塔一样,利用雾化的高速、极微水滴与尘粒发生非弹性碰撞,使尘粒能聚集长大而沉降下来,达到除尘目的,控制烟气的含尘量和烟气出口温度,只需调整喷枪的位置、氮气和水的压力。
    喷雾洗涤主要有两个特点: 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。
    (2)目前系统应用情况
    目前在承钢两座新建的100吨转炉和一座120吨转炉上都采用喷雾洗涤塔,四座40吨的一文也全部改造成喷雾洗涤塔,系统运行稳定。
    5、系统改造后所带来的效益
    由洗涤塔取代一文之后,取得以下效果:
   喷雾洗涤塔以一顶三,它不仅替代了一级除尘文氏管,还取消了灭火水封,一级脱水器。节省水量,降低阻力损失,并且没有死角,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。降低除尘水量,节省了这部分水加压所使用的电费;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。取消灭火水封,减少了除尘水用量,降低了工人劳动强度。
    改造后,系统阻力可降低3-5Kpa,炉口冒烟情况将明显好转。在风机一定的情况下,能更有效的进行阻力分配,净化效果也有所改善,风机检修周期延长一倍以上。
    6、喷雾洗涤塔应用前景
    目前,各钢厂小型转炉纷纷扩容,除尘系统能力明显不足,一般均对系统进行彻底改造,投资大,工期长,并且污水处理也要做相应改造,如果采用洗涤塔取代灭火水封、一文、脱水器,阻力可降低2.5~4kpa,可节水1/3,就可大大减少改造费用,也可降低改造工期。在新建的转炉上,暂时无条件上干法除尘,可以选使用喷雾洗涤塔的半干法除尘工艺,因为喷雾洗涤塔和干法的蒸发塔技术参数接近,一旦外部条件成熟可直接改造为干法除尘的蒸发冷却塔。