新邯宝250吨转炉烟气干法除尘工艺的应用

1邯宝250吨转炉烟气干法除尘工艺的应用陈东宁王玉生潘树敏冯春松赵艳玲（河北邯钢集团邯宝钢铁有限公司炼钢厂邯郸056015）摘要：邯宝公司炼钢厂2×250吨转炉采用干法（LT法）烟气净化回收工艺，该工艺由烟气冷却、净化回收及控制系统组成，主要设备有蒸发冷却器、静电除尘器、轴流引风机、切换站、煤气冷却器、放散烟囱。生产实践证明，该系统运行稳定，除尘效率高，且运行费用低，净化后的烟气含尘量仅为6.6mg/Nm3。关键词：转炉；干法除尘工艺；烟气；含尘量ApplicationofdrydedustingprocessinHanbaosteel250tconverterChendongningWangyushengPanshuminFengchunsongZhaoyanling(TheSteel-makingplantofHanbaoofHansteelCo.Handan056015)Abstract:The2×250tconvertersinSteel-makingplantofHanbaoCo.adoptsLT-steelgasprocessforthefluegascleaningandrecovery,whichiscomposedofthefluegascooling、cleaning、recoveryandtheprocesscontrolsystem.TheLT-processmainlyconsistsofEvaporationCooler(EC)、ElectrostaticPrecipitator(EP)、AxialFlowIDFan、SwitchoverStation、FlaveStack、GasCooler.TheLT-processremovalefficiencyishigh.Thedustcontentofthefluegasaftercleaningis6.8mg/Nm3andtherunningcostislow.2•Keywords:converter；drydedustingprocess；fluegas；dustcontent在我国，炼钢厂转炉烟气净化回收方式主要有湿法(OG法)净化回收系统和干法（LT法）净化回收系统两种，且湿法一直占主导地位，约占90%以上。1.湿法(OG法)净化回收系统和干法（LT法）净化回收系统的比较1.1湿法(OG法)净化回收系统湿法(OG法)系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处理等部分组成，烟气经冷却烟道后进入烟气净化系统。烟气净化系统包括两级文氏管、脱水器和水雾分离器，烟气经喷水处理后，除去烟气中的烟尘，带烟尘的污水经分离、浓缩、脱水等处理，净化后的煤气被回收利用，系统全过程采用湿法处理。1.1.1优点（3）（1）湿法除尘技术在国内应用比较成熟，检修周期稳定；（2）除尘设备寿命长；（3）设备运行简单，好维护，符合国内操作习惯；（4）设备投资低。1.1.2缺点(1)风机转子、喉口需要经常维护、定期更换，约一个月一次；(2)排放烟气的含尘量较高，约50～100mg/Nm³，用户使用前仍需电除尘；(3)系统存在二次污染；(4)湿法除尘较干法除尘耗新水量高；(5)系统阻损大，所以能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较3大。1.2干法（LT法）净化回收系统LT法系统主要是由烟气冷却、净化回收两部分组成。烟气经汽化冷却烟道后进入蒸发冷却器进行降温和粗除尘，在随后的电除尘器内进行细除尘,净化后的煤气经冷却后进入煤气柜可直接使用。1.2.1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，不存在二次污染和大量的污水处理；（3）干法系统阻力约8～8.5kPa，湿法系统阻力约25kPa，所以干法系统阻损小（1）；（4）煤气热值可达8MJ/ｍ3，煤气回收量最大可达91.4Nｍ3/h（2）；（5）回收粉尘可直接利用，节约了能源；（6）系统简化，占地面积小，便于管理和维护。1.2.2缺点（3）（1）干法投资大（与湿法相比，大概投资多10%）；(2)蒸发冷却器喷头结构技术要求高，为进口件；(3)蒸发冷却器的卸灰出口易有堵塞现象；(4)电除尘器泄爆较频繁，泄爆时必须提枪，对工艺操作要求严格；(5)控制系统复杂（蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、切换站气体成分控制等）。1.3250t转炉干法除尘与湿法除尘的技术参数比较（4）（见表一）表一中的数据是根据德国鲁奇（Lurgi）公司所提供的技术附4件中统计得来。表一2×250t转炉干法除尘与湿法除尘的技术参数项目干法湿法风机装机容量1550kw3500kw循环水用量260t/h1480t/h耗新水102t/h170t/h用蒸汽量8t/h0氮气用量700Nm³/h事故时：50000Nm³/h700Nm³/h煤气回收量100Nm³/h;保证值85Nm³90Nm³/h;保证值75Nm³/h煤气含尘量＜10mg/Nm³，保证值＜30mg/Nm³＜30mg/Nm³，保证值＜50mg/Nm³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。邯钢集团邯宝公司炼钢厂采用干法转炉烟气净化回收工艺，该系统随炼钢系统于2007年4月8日开工建设，2008年10月17日正式投入运行，经过一段时间的生产实践，目前已经达到了设计要求，且系统运行稳定，除尘效率高，运行费用低。2.转炉烟气干法除尘系统组成邯宝公司炼钢厂第一期建有2座250吨顶底复吹转炉，年设计生产能力是520万吨。烟气净化回收采用干法（LT法）。该系统从烟气进入蒸发冷却器开始到煤气冷却器为止，该系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器、5轴流风机、转换站、煤气冷却器等设备组成。3.干法除尘系统工艺流程（图一）干法除尘系统工艺流程图图一图二LT系统邯宝公司炼钢厂LT烟气净化回收系统主要由烟气冷却、净化回收两部分组成，其工作原理是：在炉口处约1450℃的烟气经过固定烟罩进入汽化冷却烟道后，烟气温度降至800～1000℃，然后烟气进入净化系统。烟气净化系统由蒸发冷却器和静电除尘器组成。蒸发冷却器通过纤维伸缩接头与汽化转炉烟气汽化冷却烟道蒸发冷却器静电除尘器轴流风机烟囱点火放散切换站煤气柜粗灰收集仓链式输送机汽车外运料仓汽车外运用户煤气冷却器6冷却烟道出口相连，在蒸发冷却器筒体颈部呈环形装有22个双流雾化冷却喷嘴，两种流体被它们之间带有隔离空气层的同心管输送到喷嘴，然后经喷蒸汽对水进行雾化，喷嘴的喷水量是根据蒸发冷却器出口温度来自动控制的，烟气经过蒸发冷却器后温度降至180～200℃，同时约有40%的粗粉尘在蒸发冷却器的作用下被捕获，粗粉尘通过链式输送机、双板阀进入粗灰料仓。经冷却、粗除尘和调质后的烟气进入有4个电场的圆形静电除尘器，经静电除尘器除尘后烟气含尘量降至10mg/m3以下。静电除尘器收集的细灰，经过扇形刮板器、底部链板输送机和细灰输送装置排到细灰仓由汽车外运至烧结厂重复利用。在切换站，合格烟气经过煤气冷却器降温到70℃后进入煤气柜，不合格的烟气通过放散烟囱点火放散。4.干法除尘系统设备介绍转炉烟气干法除尘系统的主要设备有蒸发冷却器、静电除尘器、轴流引风机、切换站、煤气冷却器、放散烟囱、粉尘输送系统、煤气柜。4.1蒸发冷却器蒸发冷却器与汽化系统的弯烟道相连,为一圆柱形筒体结构,垂直布置,有特殊的双流喷嘴。通过烟气在蒸发冷却器进、出口的温度和流量的反馈,计算机模型计算出烟气携带的热量和所需的喷水量。经过蒸发冷却器,占烟气含尘量40%～50%的粗颗粒灰被沉淀在蒸发冷却器下部的灰槽中。这部分灰含铁量很高,宜于回收利用。剩余的细颗粒灰尘经过蒸发冷却器后,改变了比电阻,使之更适于在电除尘器内得以被吸附和捕捉。4.2静电除尘器静电除尘器内分前、后安装了4个平行布置的电场，每个电场采用50～60kV的高压供电。每个电场在与静电除尘器平行方向上安装了10块集尘电7极，每个集尘电极之间形成0.4米的气体通道。在集尘电极之间布置高压框架，框架中装有放电极（阴极）并和高压供电系统连接，顶部由绝缘子连接。绝缘子采用电加热，并用氮气进行吹扫,以防止绝缘子由于粉尘积聚或者绝缘体壁的冷凝物（水和汽）形成而产生电火花，导致电器击穿。在放电极的紧邻区域是极高强度的电压，由于电晕电压排放，使气体形成带负电荷的离子，在放电电极和集尘电极之间的电场作用下，带负电的气体离子偏移到带正电的集尘电极上。灰尘离子因而受到部分气体离子的作用同样带上负电，自由移向集尘电极并积聚在集尘电极上。为了清除电极上聚集的粉尘，在相应的位置安装振打设备，细颗粒粉尘通过振打脱尘系统，掉落在静电除尘器底部的粉尘漏斗中。粉尘漏斗中的灰再用链式输送机送至除尘器下的卸料口。为了安全需要，在静电除尘器进、出口设置8个压力释放阀，当发生泄爆时，压力释放阀可不同程度地打开以释放静电除尘器内的压力。4.3轴流风机引风机为轴流风机,风机前、后的阻损较小,风机自身压降较小,因此风机的压力是OG系统(阻损)的1/3。另外,由于采用轴流风机,烟道在风机处呈通道状,当电除尘器内发生泄爆时,可通过一部分爆炸气体,对减轻电除尘器的泄爆影响是有利的。4.4切换站该装置原理上是一个干式运转的阀门站，主要由两个严密密封的具有调节性能的钟型阀组成，负责在烟囱和煤气柜之间进行快速切换，以回收尽可能多的转炉煤气。4.5煤气冷却器煤气冷却器为一竖直的筒体形结构,主要作用是使净化后的CO气体降温,8从而降低CO气体的体积,以增加气柜的储气能力。净化后的CO气体从冷却器筒体下部进入,上部流出。冷却器排出的冷却水经降温后用泵直接打入前面的蒸发冷却器重复使用，这是一个闭路循环系统,可节约用水。4.6放散烟囱放散烟囱配备三个点火装置。为了安全起见，安装了一台氮气喷射器，以便在引风机跳闸或在吹炼期间风机发生故障时，保证烟囱能从系统中引出气体。4.7粉尘输送在蒸发冷却器和静电除尘器的下部,有密封的链式输送机和储灰仓。卸出的粉尘用汽车灌装运输给烧结厂做烧结矿原料。5.测量和控制回路LT控制系统共分三个控制回路：蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、转换站气体成分控制。5.1蒸发冷却器的温度控制包括：（1）蒸发冷却器出口温度测量；（2）蒸发冷却器入口温度测量；（3）电除尘器入口温度测量；（4）喷水量的控制和测量。5.2风机流量控制烟气在汽化冷却和除尘装置中的流量，可通过烟气流量调节器的输出信号控制，这种控制可通过改变风机的转速来实现，使炉口始终保持微正压。5.3转换站气体成分控制为了回收气体和检测设备的安全性，必须对气体的CO、CO2和O2的含9量进行分析。当烟气中CO含量大于规定值40％，且氧含量小于规定值1％时，回收烟气阀打开，进行煤气回收，否则进行煤气点火放散。6.干法除尘系统的运行效果2008年10月17日邯钢集团邯宝炼钢厂1#炉干法除尘系统投入运行，2009年2月21日2#炉干法除尘系统投入运行，生产过程中两套系统运行稳定，除尘效率高，运行费用低，到目前为止两套干法除尘系统均已通过了验收。生产实践表明，两套干法除尘系统净化后的烟气含尘量考核值平均都在6.8mg/m3以下；风机使用寿命长，维护工作量小；吨钢用水量约为0.07m3，是湿式系统的1/3左右，整个系统没有污水外排，利于环保。干法除尘系统阻力约为8.2KPa，吨钢耗电量为3.6kW.h。系统自动化程度高，煤气回收时切换速度快，吨钢可回收煤气91.4m3。同时，由于粉尘含量低，煤气质量高，可直接供用户使用，目前邯宝炼钢厂所使用的钢包、中间包烘烤和热轧厂的加热炉均使用回收的转炉煤气。经过回收的粗细灰尘可运送至烧结厂，在原材料使用上节省了大量成本。7.结论通过邯宝炼钢厂实践综合分析，干法除尘在节能、节水、环保等方面明显优于湿法除尘，且实践证明选择LT干法除尘工艺是正确的。邯宝炼钢厂为国内干法除尘工艺积累了一定的实践经验，也确定了一定的转炉操作模式。转炉煤气干法除尘技术在国际上已被认定为今后的发展方向，它可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗，有望实现转炉负能耗炼钢的目标。参考文献：（1）《莱钢