og法轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的發(fā)展

og法轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的發(fā)展

1轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)隨著氧氣轉(zhuǎn)爐業(yè)務(wù)的發(fā)展和精煉技術(shù)的完善，相應(yīng)的廢水處理技術(shù)也得到了發(fā)展和完善。目前,氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的凈化回收主要有兩種方法,一種是煤氣濕法(OG法)凈化回收系統(tǒng),一種是煤氣干法(LT法)凈化回收系統(tǒng)。日本新日鐵和川崎公司于60年代聯(lián)合開發(fā)研制成功OG法轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)。OG法系統(tǒng)主要由煙氣冷卻、凈化、煤氣回收和污水處理等部分組成,煙氣經(jīng)冷卻煙道后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。煙氣凈化系統(tǒng)包括兩級文氏管、脫水器和水霧分離器,煙氣經(jīng)噴水處理后,除去煙氣中的煙塵,帶煙塵的污水經(jīng)分離、濃縮、脫水等處理,污泥送燒結(jié)廠作為燒結(jié)原料,凈化后的煤氣被回收利用。系統(tǒng)全過程采用濕法處理,該技術(shù)的缺點(diǎn):一是處理后的煤氣含塵量較高,達(dá)100mg/Nm3以上,要利用此煤氣,需在后部設(shè)置濕法電除塵器進(jìn)行精除塵,將其含塵濃度降至10mg/Nm3以下;二是系統(tǒng)存在二次污染,其污水需進(jìn)行處理;三是系統(tǒng)阻損大,能耗大,占地面積大,環(huán)保治理及管理難度較大。鑒于以上情況,德國魯奇公司和蒂森鋼廠在60年代末聯(lián)合開發(fā)了轉(zhuǎn)爐煤氣干法(LT法)除塵技術(shù)。干法(LT法)除塵系統(tǒng)主要由蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器和煤氣冷卻器組成。與OG法相比,LT法的主要優(yōu)點(diǎn)是:除塵凈化效率高,通過電除塵器可直接將粉塵濃度降至10mg/Nm3以下;該系統(tǒng)全部采用干法處理,不存在二次污染和污水處理;系統(tǒng)阻損小,煤氣發(fā)熱值高,回收粉塵可直接利用,節(jié)約了能源;系統(tǒng)簡化,占地面積小,便于管理和維護(hù)。因此,干法除塵技術(shù)比濕法除塵技術(shù)有更高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在國際上已被認(rèn)定為今后的發(fā)展方向,它可以部分或完全補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的全部能耗,有望實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐無能耗煉鋼的目標(biāo)。另外,從更加嚴(yán)格的環(huán)保和節(jié)能要求看,由于濕法凈化回收系統(tǒng)存在著能耗高、二次污染的缺點(diǎn),它將隨著時(shí)代的發(fā)展而逐漸被轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)取代,這是冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。該技術(shù)已獲得世界各國的普遍重視和采用,到目前為止,轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在德國、奧地利、韓國、澳大利亞、法國、盧森堡等國得到了應(yīng)用,與此同時(shí),美、英、日也開始采用該技術(shù),應(yīng)用總數(shù)已達(dá)40套以上。自1994年上海寶鋼第一次全套引進(jìn)國外轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)起,我國就開始了對該技術(shù)的全面研究工作,并已將其列為“十五”計(jì)劃中重點(diǎn)開發(fā)推廣技術(shù)項(xiàng)目。寶鋼引進(jìn)的兩套250t轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)于1997年投運(yùn)。西安重型機(jī)械研究所在跟蹤和研究該技術(shù)的基礎(chǔ)上,于2001年10月對其進(jìn)行了改造。這是國內(nèi)第一次對該技術(shù)的深入研究。繼此之后,山東萊蕪鋼鐵公司2003年8月與德國魯奇公司及西安重型機(jī)械研究所合作,共同建成了三套120t轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng),其主要設(shè)備是由西安重型機(jī)械研究所供貨和安裝的,2004年7月2日第一套干法除塵系統(tǒng)投運(yùn),第二、三套干法除塵系統(tǒng)相繼于2004年8月29日、2005年1月2日投運(yùn)。目前三套干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行良好,而且均已通過驗(yàn)收。繼萊鋼之后,包鋼煉鋼廠于2005年與德國魯奇公司及西安重型機(jī)械研究所合作,為100t轉(zhuǎn)爐移地改造建成了兩套100t轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng),于2005年底兩套全部順利投運(yùn)。目前,西安重型機(jī)械研究所正在安裝太鋼新建150t不銹鋼兩套轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)。2煙氣去冷除塵工藝流程轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)工藝流程見圖1。約1550℃的轉(zhuǎn)爐煙氣在ID風(fēng)機(jī)的抽引作用下,經(jīng)過煙氣冷卻系統(tǒng)(活動煙罩、熱回收裝置及汽化冷卻煙道),使溫度降至800~1200℃后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)有若干個雙介質(zhì)霧化冷卻噴嘴,對煙氣進(jìn)行降溫、調(diào)質(zhì)、粗除塵,煙氣溫度降低到150~200℃,同時(shí)約有40%的粉塵在蒸發(fā)冷卻器的作用下被捕獲,形成的粗顆粒粉塵通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸入粗灰料倉。經(jīng)冷卻、粗除塵和調(diào)質(zhì)后的煙氣進(jìn)入圓筒形靜電除塵器,煙氣經(jīng)靜電除塵器除塵后含塵量降至10mg/m3以下。靜電除塵器收集的細(xì)灰,經(jīng)過扇形刮板器、底部鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和細(xì)灰輸送裝置排到細(xì)煙塵倉。經(jīng)過靜電除塵器精除塵的合格煙氣經(jīng)過煤氣冷卻器降溫到70~80℃后進(jìn)入煤氣柜,氧含量>2%的煤氣通過火炬裝置放散。整套系統(tǒng)采用自動控制,與轉(zhuǎn)爐的控制相結(jié)合。3主框架系統(tǒng)的組成和技術(shù)特點(diǎn)3.1分液帶平壓調(diào)制轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí),含有大量CO的高溫?zé)煔饫鋮s后才能滿足干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行條件。蒸發(fā)冷卻器入口的煙氣溫度為850~1200℃,出口溫度約為200℃才能達(dá)到靜電除塵器的條件。為此,采用若干個雙流噴嘴調(diào)節(jié)最佳水量降溫。雙流噴嘴的水量可根據(jù)進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器內(nèi)的干燥氣體的熱含量隨時(shí)調(diào)整。通入的蒸汽使水霧化成細(xì)小的水滴,水滴受煙氣加熱被蒸發(fā),在汽化過程中吸收煙氣的熱量,從而降低煙氣溫度。蒸發(fā)冷卻器除了冷卻煙氣外,還可依靠氣流的減速以及進(jìn)口處水滴對煙塵的潤濕將粗顆粒的煙塵分離出去,達(dá)到除塵的目的。灰塵聚積在蒸發(fā)冷卻器底部由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸出。蒸發(fā)冷卻器還有對煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié)改善的功能,即在降低氣體溫度的同時(shí)提高其露點(diǎn),改變粉塵比電阻,有利于在靜電除塵器中將粉塵分離出來。除了煙氣冷卻和調(diào)節(jié)以外,占煙氣中總灰塵含量約40%的粗灰也在蒸發(fā)冷卻器中進(jìn)行收集。3.2高效節(jié)能技術(shù)靜電除塵器為圓筒形靜電除塵器,它是轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)中的關(guān)鍵除塵設(shè)備,其主要技術(shù)特點(diǎn)為:①優(yōu)異的極配形式。由于轉(zhuǎn)爐煤氣的含塵量較高,在進(jìn)入電除塵器時(shí),一般為40~55g/Nm3,而除塵器出口的排放濃度要求小于10mg/Nm3。這就要求電除塵器具有非常高的除塵效率,而除塵效率高低的主要因素就取決于其極配設(shè)計(jì)的合理性。該除塵器分為4個獨(dú)立的電場,平行布置。每個電場均采用了ZT24型陽極板,由于煙氣溫度較高,所以陽極板采用了一種耐溫材料。針對4個電場的先后順序,陰極采用了不同的形式和材質(zhì)。通過對投運(yùn)設(shè)備的檢測,證明了該極配形式能夠保證除塵效率。②良好的安全防爆性能。由于轉(zhuǎn)爐煤氣屬于易燃易爆介質(zhì),對設(shè)備的強(qiáng)度、密封性及安全泄爆性提出了很高的要求。該除塵設(shè)備采用了抗壓的圓筒外形,而且在錐形進(jìn)出口各裝有可靠的泄爆裝置,從而保證了除塵器長期運(yùn)行的安全可靠性。③除塵器內(nèi)部的扇形刮灰裝置。電除塵器內(nèi)部刮灰裝置是電除塵器中非常重要的一部分,電除塵器排灰是否順利,會影響到整個系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該除塵器的刮灰裝置采用齒輪帶動弧形齒條傳動,并采用干油集中潤滑,保證了刮灰裝置的順利運(yùn)行。④耐高溫鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)。由于該除塵設(shè)備除塵效率高,所以有大量的灰需要即時(shí)輸送出去。設(shè)備采用了可靠的耐高溫鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)進(jìn)行輸灰,確保輸灰順暢。3.3除塵器除塵煙氣煤氣冷卻器在靜電除塵器后主要起洗滌降溫作用,把經(jīng)過靜電除塵器除塵的合格煙氣(150~200℃)降溫到70~80℃后排入煤氣柜。煤氣冷卻器內(nèi)上部裝有兩層噴水系統(tǒng),合格煙氣從煤氣冷卻器下部進(jìn)入頂部排出,從而達(dá)到降溫作用。3.4煙氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)LT控制系統(tǒng)共分三個控制回路:蒸發(fā)冷卻器的溫度控制、風(fēng)機(jī)流量控制、切換站氣體成分控制。整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是靜電除塵器的控制,其性能特點(diǎn)是根據(jù)吹煉、停吹、振打等三種工作狀態(tài),進(jìn)行火花跟蹤控制、間歇供電、反電暈檢測、峰值跟蹤控制并提供各種保護(hù)功能。按設(shè)定好的程序?qū)﹄妷汉碗娏鬟M(jìn)行調(diào)節(jié),以發(fā)揮最大的電流效率,確保安全生產(chǎn)。蒸發(fā)冷卻器的溫度控制根據(jù)出入口煙氣溫度、流量調(diào)節(jié)噴水量,確保煙氣出口溫度在控制范圍內(nèi)。煙氣在汽化冷卻和除塵裝置中的流量由流量控制系統(tǒng)確定。煙氣流量可通過煙氣流量調(diào)節(jié)器的輸出信號控制,這種控制可通過改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn),使?fàn)t口保持微正壓。汽化冷卻煙道中的靜壓力是決定煙氣流量調(diào)節(jié)的主要參數(shù),另外對煙氣流量調(diào)節(jié)起作用的影響參數(shù)是吹氧量和煙氣量,在轉(zhuǎn)爐正常作業(yè)中,1臺計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)處理這三個參量并將此作為修正參量輸給風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)控制機(jī)構(gòu)。對于在煉鋼過程中進(jìn)行的加料作業(yè),如礦石或石灰石,或者輔助作業(yè),LT系統(tǒng)的煙氣流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)將根據(jù)給定的程序做出反應(yīng)。切換站氣體成分控制是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)煙氣成分分析確定切換站的動作。當(dāng)煙氣中CO含量大于規(guī)定值30%、氧氣含量小于規(guī)定值2%時(shí),回收煙氣閥打開。煙道轉(zhuǎn)換所用閥門配有調(diào)節(jié)元件,流線型通道形狀調(diào)整膜,便于在煙氣切換時(shí)平衡系統(tǒng)的壓力,防止在轉(zhuǎn)爐口煙氣捕集點(diǎn)發(fā)生喘振現(xiàn)象。轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)自動化控制范圍從汽化冷卻煙道開始到煤氣冷卻器結(jié)束,設(shè)一級基礎(chǔ)自動化,與轉(zhuǎn)爐本體、汽包等自動化系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊,組成以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)。其自動化控制水平高,具有自適應(yīng)功能的控制軟件,使得干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行更加符合煉鋼工藝的實(shí)際變化情況。4干法除塵系統(tǒng)西安重型機(jī)械研究所在改造寶鋼兩套引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,于2003年與德國魯奇公司合作,首次為我國山東萊蕪鋼鐵公司建成了三套120t轉(zhuǎn)爐煤氣干法(LT法)除塵系統(tǒng)。三套系統(tǒng)投運(yùn)一年多以來,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,除塵效率高,運(yùn)行費(fèi)用低。至今三套干法除塵系統(tǒng)均已通過了驗(yàn)收。生產(chǎn)實(shí)踐表明,三套干法除塵系統(tǒng)凈化后的煙氣含塵量考核值平均在6.6mg/m3;風(fēng)機(jī)使用壽命長,維護(hù)工作量小。噸鋼用水量約為0.05m3,是濕式系統(tǒng)的1/5左右,整個系統(tǒng)沒有污水外排,利于環(huán)保。干法除塵系統(tǒng)阻力約為7500Pa,噸鋼耗