轉爐煙氣干法除塵凈化系統分析

1.概述
　　氧氣轉爐煉鋼采用吹氧冶煉，在吹煉過程中，其煙氣量煙氣成份和煙氣溫度隨冶煉階段呈周期性變化。同時在吹煉過程中，會產生煙塵和CO氣體，特別在吹煉中期CO濃度可達80%以上，一般情況下，轉爐煤氣成份中CO的含量占55～66%（體積百分比），當CO含量在60%左右時，其熱值可達8000kJ/Nm3，比高爐煤氣熱值高一倍還多，是一項僅次于焦爐煤氣的寶貴的二次能源。為此國內外企業都于轉爐煤氣回收與利用技術的開發研究工作。并且煙塵量一般為10～20kg/t鋼，從中可以看出，在氧氣轉爐煉鋼中煙塵中鐵含量也很高，因此都有很高的回收利用價值。通過轉爐煤氣的回收，不僅可以節約能源，而且對煙塵加以綜合利用，變廢為主，同時又凈化了大氣環境。
　　2“LT”干法除塵系統說明
　　“LT”法煙氣凈化回收處理工藝設施主要由煙氣冷卻系統、煙氣凈化系統、煙氣回收系統、水處理系統和熱壓塊組成。
　　煙氣冷卻系統由活動煙罩、罩裙和汽化冷卻煙道等組成。其主要功能是捕集、冷卻煙氣，回收煙氣顯熱。
　　煙氣凈化系統由蒸發冷卻器、電除塵器、粗粉塵輸送系統、細粉塵輸送系統、ID主引風機和放散煙囪等組成。其主要功能是對煙氣進行再冷卻、對煙氣進行凈化、將收集下的粉塵輸送至熱壓塊設施。
　　煙氣回收系統由切換站和煤氣冷卻器等組成。其主要功能是回收煙氣潛熱，將合格煤氣降溫后送入煤氣柜。
　　水處理系統由水泵和冷卻塔等組成。其主要功能是為蒸發冷卻器和煤氣冷卻器供水。
　　熱壓塊設施由回轉窯、壓塊機及粉塵和成品塊輸送設備等組成。其主要功能是將粉塵熱壓成塊，替代轉爐冶煉所需的廢鋼或鐵礦石。
　　轉爐煤氣干法凈化回收系統中關鍵設備是圓筒型干法電除塵器。圓筒型干法電除塵器轉爐煤氣干法電除塵器主要由圓筒形殼體、收塵部分、清灰系統和輸灰系統等組成。由于轉爐煙氣中含有的CO可燃氣體，易產生爆炸，除塵器被設計成圓桶形，并在進出口喇叭上設有相應的安全防爆門，以消除在生產過程中可能產生的壓力沖擊波。電除塵器一般配有四個電場，經電除塵器處理的煙氣含塵濃度要求小于10mg/Nm3，電除塵器收塵部分的極配形式必須適應轉爐要求的工藝特點，一般采用板線結構，集塵極捕集的粉塵通過機械振打和一種特殊的刮灰裝置，將粉塵集中到底部的鏈式輸送機中，由雙重卸灰閥將粉塵排出。
　　轉爐操作的間斷性以及特定的冶煉周期使得空氣、廢氣（含CO2）和轉爐煤氣（含CO）交替通過電除塵器和整個煙氣凈化系統。如果這些不同成分的氣體在進入電除塵器前或在電除塵器內被混合，則極易在電除塵器內發生突然燃燒（爆炸）。因此，安全運行是電除塵器設計首先考慮和解決的問題。為了避免不同成分的氣體被混合而發生突然燃燒（爆炸），根據流體力學的原理，為氣體的流動設計佳的通道，使不同成分的氣體呈柱塞狀流動而不被混合，從而消除氣體發生突然燃燒（爆炸）的誘發因素，把電除塵器設計成圓筒形的主要目的之一就在于此。
　　盡管如此，經驗表明，在轉爐煉鋼廠不能排除突然燃燒（爆炸），這主要是由于操作不當造成的。出于這個原因，電除塵器具有以下安全措施：電除塵器被設計成可以承受壓力波動為0.3MPa（壓力）；在電除塵器外殼兩端設有6個安全卸爆閥，當發生突然燃燒（爆炸）引起壓力波動時，安全卸爆閥將及時有效地進行卸壓，使電除塵器不會受到損傷；另外，壓力、溫度的檢測，煤氣成分的分析及相關的聯鎖裝置將確保對電除塵器的監控，只要達到預先設定的極限值，安全系統就會被激活。
　　干法煤氣凈化回收系統采用軸流風機，在系統發生突然燃燒時，可以順利卸壓，保護系統設備不受損壞。同時放散煙囪上設有文丘里氮氣引射裝置，在風機發生故障時，也能安全地將系統里的煤氣排出。
　　由于目前國內能源相當緊張，鋼廠生產成本增加，對于鋼鐵廠采取節能、節水措施的重視已到了一定的高度。大型轉爐適合采用干式“LT”法除塵，這些都說明“LT”法在我國已經得到充分的發展和應用。
　　3.干式“LT”系統與濕式“OG”系統比較
　　現將上較為濕式“OG”系統與干式“LT”系統作一簡單比較和論述。
　　3.循環水用水 蒸發冷卻器：80t/h
　　煤氣冷卻器：180t/h 濁環水：～1070t/h
　　其他凈環水：～410t/h
　　4.用氮氣 ～700Nm3/h
　　事故時：50000Nm3/h ～700Nm3/h
　　5.煤氣回收量 90Nm3/t；值75 Nm3/t
　　熱值：8360kJ /Nm3 100Nm3/t；值85Nm3/t
　　熱值：8360kJ /Nm3
　　6.煤氣含塵量 ?10mg/N m3 ?100mg/N m3（實際進口設備除塵效果達到50mg/N m3以下，甚至有30mg/N m3）
　　7. 優點 凈化效率高，不需要再精除塵；系統阻力小，耗能低，風機運行費低，壽命長，維修工作量小；不需要沉淀池及污泥處理設施；含鐵干粉塵熱壓塊后可替代轉爐冶煉所需的廢鋼或鐵礦石，經濟效益好 能較好的與工藝轉爐工況匹配，較好的適應轉爐冶煉變化；一次除塵凈化部分壽命長；設備運行簡單，符合國內操作習慣；設備投資低；操作條件安全；煤氣入氣柜溫度穩定
　　8. 缺點 除塵器極板極線易積灰，需要經常檢修；
　　蒸發冷卻器前后測溫元件易損，需一周更換一次；
　　蒸發冷卻器噴嘴易堵，平均國內半年更換一次；
　　當轉爐冶煉變化時（與初始設置不同），系統不易達到除塵要求；
　　設備復雜，投資大 需要污水處理系統，占地面積大；循環水量較大，車間內的濁環水排放成問題；處理后的污泥回收利用困難；
　　除塵后含塵量較高，進一步加大除塵效率，需要的增加投資較高；
　　3.2經濟效益比較說明
　　如果轉爐煙氣一次除塵采取“LT”法處理，相對于濕式“OG”法具有以下顯著優點：
　　利用電場除塵，除塵效率高達99%，可直接將煙氣中的含塵量凈化至10mg/m3以下，供用戶使用；
　　可以省去龐大的循環水系統；
　　回收的粉塵壓塊可返回轉爐代替鐵礦石利用；
　　系統阻損小，節省能耗。
　　就環保和節能而言，“LT”法代表著轉爐煤氣回收技術發展方向。
　　根據分析表明，干法“LT”系統具有、節能、環保等性，沒有廢水處理和污泥處理工藝，并且可以省去轉爐儲配站區域電除塵設備。除塵灰經熱壓塊后回轉爐可提高轉爐的鋼產量1～2%，外排煙氣粉塵可控制小于30mg/Nm3。整套“LT”系統四年即可收回投資。
　　5.結束語
　　由于干法除塵系統在國內外大型轉爐上的已經得到了應用并取得了成功，加上一些關鍵設備的逐步國產化，“LT”系統的一次投資將大大降低，相對于“OG”系統綜合性價比將更明顯。按近的發展趨勢，對于新建大型轉爐的煙氣凈化系統*干式“LT”系統。