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凌钢30吨转炉除尘系统改造分析

发布时间:2013-01-28 编辑:互联网

石景波
(凌源钢铁集团有限责任公司,510381
摘要:对凌钢转炉除尘系统的精除尘装置进行了改造,将下行式环缝文氏管改为上行式环缝文氏管。经改造后的转炉除尘系统,烟气排放的粉尘含量明显减少,由110mg/m3 降至70mg/m3;进入煤气柜的CO含量也有一定的提高,CO体积分数由70%增加到75%
关键词:转炉除尘系统,精除尘,粉尘排放量

Abstract: An improvement had been made on the fine dedusting equipment of the BOF gas cleaning system in Ling-steel, by substituting the down-going circular seam Venturi for the up-going circular seam Venturi. After the improvement, the dust emission of the gas cleaning system was significantly reduced by 110mg/m3 down to 70mg/m3, and the CO content in the gas tank was also increased. The CO volume fraction was increased from 70% to 75%.

Key words: gas cleaning system, fine dedusting,dust emission


    1、引言
    凌钢是具有350万吨钢规模的中宽板材和建材基地,老区炼钢厂现有30吨转炉3座,均采用“OG”法作为转炉的湿法除尘工艺。自投产以来,我厂的转炉除尘系统经过了多次改造,现有的除尘工艺为:冶炼过程中从转炉发生的烟气经烟罩进入一级文氏管降温除尘后进入一级脱水器,之后进入环缝文氏管,最后经脱水器脱水后进入风机,根据煤气质量由三通阀放散或回收,净化后的转炉煤气含尘量可降至120mg/Nm3 以下。为了进一步的改善环境、提高煤气回收质量,今年我厂又对转炉除尘系统进行了改造,将下行式环缝文氏管改为上行式环缝文氏管,克服了下行式文氏管的一些缺点,取得了较好的烟气除尘效果。
    2、转炉除尘系统介绍
    我厂的转炉除尘系统是借鉴第四代OG湿法除尘工艺系统,采用了其中的关键设备(上行式环缝文氏管),由北京博鹏北科科技有限公司根据我厂除尘系统的现状进行局部改造。第四代OG湿法除尘系统属于塔文湿法除尘系统,可有效提高烟气的净化效果、减少循环水用量、降低劳动强度,其主要设备为:用于对转炉烟气进行粗除尘的喷雾洗涤塔、用于精除尘的上行式环缝文氏馆、用于脱水的旋流脱水器,其示意图见图1


图1 转炉烟气除尘系统示意图
    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进入环缝文氏管进行精除尘,该文氏管主要有两个作用:
    (1)在煤气回收时对喉口的开合度进行自动调节,来控制炼钢过程中产生的CO的燃烧量;
     (2)控制烟气流速,使高速气流通过喉口时进行精除尘。烟气精除尘后温度降至65℃左右。净化后的饱和烟气通过90o弯管进入漩流脱水器进行脱水,之后经管道进入风机。通过风机的转炉烟气被压送至三通切换阀,根据煤气的质量来决定煤气是否被回收或放散至大气中。转炉烟气净化回收系统的运行、放散和回收操作由电脑自动控制。
    3、转炉除尘系统改造
    塔文湿法除尘系统的关键设备是上行式环缝文氏管,高效喷雾洗涤塔取代一级文氏管的关键作用是:
    (1)洗涤塔的粗除尘效果比一级文氏管好;
    (2)洗涤塔阻力大约在500pa左右,较一级文氏管小的多。由于我厂风机能力较大,并且开到满速,机前负压足够大,因此为了节约成本,我厂尝试根据塔文湿法除尘的经验,只更改其中的一部分:将下行式环缝文氏管改成上行式环缝文氏管,不改一级文氏管。
    传统的转炉除尘系统多使用R-D文氏管作为其精除尘装置,但其净化后的烟气含尘量在150-200mg/m3 左右。采用环缝文氏管取代R-D文氏管后,其除尘效果较好,烟气含尘量能够保持在120mg/m以下。
    3.1环缝文氏管与传统的R-D文氏管对比
    环缝文氏管作为转炉除尘系统的精除尘装置,与传统的R-D文氏管相比,有着较大的优势,其主要特点如下[2-3]
    (1)采用雾化喷嘴,解决了R-D文氏管喷孔堵塞、氮气捅针故障率高、维修量大,工人劳动强度高的问题,使结构更加简单。
    (2)R-D文氏管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的。环缝文氏管都在收缩段喷水,提高了净化效果,排放浓度在50-80mg/m3,解决了风机易积灰,影响使用寿命的问题。
    (3)R-D文氏管阀板易结垢卡死的,环缝文氏管很少结垢,并且结垢后也不会影响正常生产。
     (4)因为直接喷入雾化水,提高了除尘水的利用率,降低了高速气流冲击水幕造成的阻力,降低阻力20%左右。
    (5)不用在非吹炼期自动清扫喷孔,所以不用氮气做动力源,也简化了自动控制系统,使系统更简单。
    3.2上行式环缝文氏管与下行式环缝文氏管对比
    环缝文氏管共有两种:上行式环缝文氏管和下行式环缝文氏管。上行式环缝文氏管应用于转炉除尘系统,可以提高烟气的净化效率,延长设备使用寿命,运行费用低且制作成本少,与下行式环缝文氏管相比有着较大的优势。使用上行式环缝文氏管时,烟气含尘量可保持在50-80mg/m以下,最好可达到30mg/m。上行式环缝文氏管的优点主要有:
    (1)供水系统简单
    我国之前使用的下行式环缝文氏管主要是从日本、西德鲁奇、奥钢联三家引进,而由国外三个不同国家引进的文氏管的喷水装置,除有一套供水系统外,必须另设一套冲洗系统,喷嘴很多,且另有一套水冲洗连锁控制系统。而上行式环缝文氏管只用一支美国喷雾公司生产的螺旋喷嘴取代了原来的六支喷嘴,喷水均匀,不仅简化了工艺,节省了成本,还使得维护更加方便,在国际上处于领先地位。
    (2)烟气净化效果好
    就扩散长度而言,上行式文氏管至少是下行式文氏管的两倍;就烟气速度而言,上行式由系统正常速度经重铊速度逐步升高,到喉口高速,然后通过扩散管,速度逐步降低,恢复到系统正常速度,气、液、细微尘粒撞击以及混合、凝聚的时间长。下行式环缝文氏管,经收缩管升速后,很快到喉口高速,经重铊后气速突然变到系统正常速度,气、液、细微尘粒撞击以及混合、凝聚的时间短;在相同条件下,上行式比下行式好净化效果好。
    (3)结构形式更加合理
    上行式环缝文氏管喉口调节执行机构虽放在上面,喷水从下面往上喷,解决了气流干扰,布水不均匀问题,水的雾化效果好;安全性较好,在重铊下面设计了承托支架,一方面有导向杆起到定位作用,一方面万一液压伺服系统出故障,重铊落下也可以保证一炉钢炼完,不会导致炼钢炉停产、高温泡炉和需要带煤气处理问题;重铊和外壳制作加工相对容易;维护检修方便。
    4、转炉除尘系统的改造效果
    为了达到国家环保要求,我厂对330吨转炉除尘系统进行改造,其中改造的关键部位是精除尘装置,将下行式环缝文氏管改为上行式环缝文氏管后,其余还有部分细节的调整,系统的各个参数也相应发生变化。改造后的转炉除尘系统的除尘效果见表1。转炉除尘系统经改造后,排放烟尘量明显降低,由110mgN/m3 降至70mg/Nm3,进入煤气柜的CO含量也有一定的提高,CO体积分数由70%增加到75%
表1 转炉除尘系统改造前后的参数对比

转炉除尘系统参数

改造前

改造后

二文用水量(t

60

60

二文压差(kPa

17-18

15-16

风机电流(A

40-55

35-50

进煤气柜CO含量(%

70

75

风机转速(转/min

2650

2650

排放粉尘含量(mg/m3

110

70

        5、结论
    环缝文氏管作为转炉除尘装置的精除尘设备,与传统的R-D文氏管相比有着较大的优势,净化后的烟气粉尘含量明显降低。对凌钢30t转炉除尘系统的精除尘设备进行了改造,将下行式环缝文氏管改为上行式环缝文氏管。经改造后的转炉除尘系统在改善环境的同时还提高了煤气质量,烟气排放的粉尘含量由110mg/m3 降至70mg/m3,进入煤气柜的CO含量也由70%增加到75%。
    参考文献:
      [1] 马世立.首钢二炼钢210吨转炉烟气净化及煤气回收系统的改造方案及效果.钢铁技术,2007,3:48-50.

       [2] 姜凤有.工业除尘设备——设计、制作、安装与管理.北京:冶金工业出版社,2007.

      [3] 周兴求.环保设备设计手册——大气污染控制设备.北京:化学工业出版社,2003.