国内转炉一次烟气除尘技术及其发展方向

1、2010年 6月 第26卷第3期炼钢SteelmakingJun.2010国内转炉一次烟气除尘技术及其发展方向 郭红,程红艳,陈林权(中冶华天工程技术有限公司炼钢室,安徽,马鞍山243005摘要:介绍了近年来国内转炉一次烟气除尘采用的技术,即传统0G法、新型OG法、半干法和干法除 尘(LT法,总结了各种技术的应用发展情况、达到的效果及存在的问题,比较分析了各种技术的冷却方 式和能源消耗的优缺点,着重阐述了干法除尘T艺节能和环保的巨大优势,指出了干法除尘为国内转炉 烟气净化回收的发展方向。对进一步推广和应用干法除尘工艺有一定参考和借鉴作用。关键词:转炉煤气;净化回收;干法除尘中图分类号:TF06

2、6.38文献标识码:A文章编号:1002-1043(2010030071-04Technologies of removal of converter fume dustin China and its trend of developmentGU0Hong,CHENG Hong-yan.CHEN Lin-quan(Hua Tian Engineering&Research Incorporation IAmited,Maanshan 243005,China Abstract:The present paper systematically introduces the existi

3、ng technologies of converter gas dedusting in China in the recent years,namely conventional wet process (OG,new-style wet process(new OG,semi dry process and dry process,summarizes the development,effect and existent problems of different processes,compared their cooling ways and consumption of ener

4、gy sources,describes particularly the economical and environmental advantages of dry process,and puts forward the developing direction. Key words:B(F gas;purification and recovery;dry dedusting中国钢铁产业正处于结构调整和优化升级的 时期,面临着日益严峻的资源和环境压力,必须走 资源节约型、环境友好型的可持续发展之路。回 收和利用好转炉煤气对于炼钢节能降耗,减轻环 境污染意义重大。1现有技术及存在的问题转

5、炉烟气出炉口的温度约为14001600、粉尘浓度702(g/m3,离开炉口后,通常都 采用汽化冷却烟道或水冷烟道冷却至900 1000oC,然后进入烟气除尘系统,使粉尘浓度降 低,以满足国家排放标准和煤气用户的要求。目 前,我国转炉一次烟气除尘系统主要有湿法、干 法、半干法等除尘系统。湿法除尘主要有:1两级 文氏管+两级弯头脱水器+湿旋脱水器;2两级 文氏管+两级弯头脱水器(见图I;3喷淋塔+ 第2级文氏管+两级弯头脱水器。1.1传统OCT系统1985年,宝山钢铁股份公司(以下简称宝钢 一期300t转炉引进了日本的OG技术和设备,即 所谓的第3代OG法技术。本流程的核心是二级 可调文氏管喉口,

6、其作用主要是控制转炉炉口的 微差压和二文的喉口阻损,进而在烟气量不断变 化的情况下,不断调整系统的阻力分配,从而达到 最佳的净化效果。国内在立足自主开发的基础 上,对这项技术进行了重点消化吸收,使(G法技 术在我国得到了较快的发展而占据主要地位,并 取得了成熟经验,成为国内回收转炉烟气的主要 方法。系统全过程采用湿法处理,该技术存在的缺 点:一是处理后的煤气含尘量较高,不能达到10 mg/m3以下,要利用此煤气,还需在其后部设置电作者简介:郭红(1981一,女(汉族,中冶华天工程技术有限公司炼钢室,工程师,硕士,从事炼钢工艺设计工作。72 炼钢 第26卷除尘器进行精除尘,将其含尘质量浓度降低至

7、10 mg/m3以下;二是系统存在二次污染,其污水需进 行处理;三是系统阻损大,所以能耗大,占地面积 大。根据实际经验和现场数据:传统的两文(G 系统在使用一段时间后,往往因为转炉超装、提高 汽化冷却烟道 吹氧强度、风机叶轮沾灰、喷嘴和设备堵塞等许多 原因,系统总阻力很容易超过风机全压,必然导致 烟囱排放超标、或炉口大量冒烟。如果不改动文 氏管,就只有加大风机一个选择,这是国内很多钢 厂实际采用的方案,也是很不得已或很不经济的 办法。复用水系统图1二文二弯湿法除尘工艺流程应该承认,转炉OG技术的引进、国产化,对 我国提高转炉烟气的除尘效果和煤气回收水平、 实现负能炼钢产生了积极作用。但随着国家

8、的节 能减排要求的提高,第3代OG系统已不能满足 这些要求。1.2饱和塔文系统(新型OG法1999年马钢三炼钢在50t转炉上采用了此 项技术。该技术对传统的OG法进行了技术改 进,即将二文可调喉口改为环缝洗涤器,简称 RSW,还取消了一文喉口,代之以饱和器,即所谓 第4代OG法,或称新型OG法,见图2。该技术 具有流程简洁、单元设备少、阻损小等特点。二文 采用RSW技术,除尘效率高,易于控制,并且不 易堵塞。喷淋塔阻力约1kPa,将节省的阻力增加到 二文上,粉尘浓度降低了,但系统总循环水量减少 不是很多;且风机叶轮的清灰周期也没有延长1。 2001年宝钢集团上钢一厂分公司在150t转 炉上采用

9、了此项技术,环缝文氏管改为倒装式,解 决了布水不均和系统阻力分配问题,排放浓度降冷却烟道图2新型0G法除尘工艺流程低了,但循环水量减少不是很多。1.3半干法(高效节水型塔文除尘系统 半干法(高效节水型塔文除尘系统采用单 个、或多个空心的半干式高效喷雾冷却除尘塔进 行冷却,也就是采用干法的蒸发冷却技术,不同的 是除尘仍采用喷雾除尘,所产生的污水仍利用水 冲的方式处理。该系统主要由3部分组成:高效 节水型洗涤塔、上行式环缝长径文氏管和旋风旋 流板喷雾复合型脱水器,如图3所示。系统通过第3期 郭红,等:国内转炉一次烟气除尘技术及其发展方向 73非金属补偿器或新型无溢流水封与汽化冷却烟道 高3-73。

10、联接,出口接排烟管道2|。汽化冷却烟道图3高效节水型塔文除尘系统采用与湿法相同的风机,通过重新平衡系统 阻力,确保二文有效除尘所需要压差,最大限度减 少其它部分的阻力,解决现有一文除尘效率达不 到95%、溢流水封维护量大、排水带煤气引起安 全隐患、设备维修量大、水处理费用高等问题。在 相同转炉、风机进、出口压力下,可以做到达标排 放、节能的目的。该工艺的优势在于:1系统阻力降低了,可以 确保粉尘排放小于50rng/矗或每吨钢节电1-2儿;2循环水量减少50%;3风机的维修周期延 长。但该技术仍然存在二次污染和污水处理。 1.4LT干法由德国鲁奇公司和蒂森钢厂在20世纪60年 代末联合开发的转炉

11、煤气干法净化回收系统主要 包含烟气冷却、净化回收和粉尘压块三大部分,其 流程见图4。由转炉产生的高温烟气经过汽化冷 却烟道进入蒸发冷却器,水和蒸汽经顶部水枪混 合喷出形成雾状,高温烟气在行进过程中进行充 分的热交换,达到烟气降温目的。水雾化效果越 好,热交换越充分。烟气在蒸发冷却器进行粗除 尘,出口烟气温度可控制在220左右。经过粗 除尘的烟气进入圆筒型静电除尘器进一步的净 化,使其含尘浓度降至10mg/m3以下。之后,烟 气进入煤气冷却器,温度可达到100左右,进入 煤气柜回收利用。与湿法相比,干法有以下优越性:1除尘效率 高,粉尘质量浓度降至10mg/m3以下;2该系统 不存在二次污染和污

12、水处理;3系统阻损小,煤气 发热值高,能量消耗低;4系统简化,占地面积小, 便于管理和维护;但存在着如下问题:1煤气爆炸 的危险高;2投资高;3对操作维护人员的要求更图4LT干法除尘系统2007年继宝钢之后已有莱钢、包钢、天钢、太 钢、江阴钢铁等企业的2(J余座转炉实现了干法除 尘。包钢投入运行以来,取得了显著成效,净化后 的烟气含尘量可以达到10mg/m3的先进水平, 节电、节水效果显著。据包钢测算,一座210t转 炉采用十法除尘后年增加经济效益在1200万元 以上。国内投产的转炉干法除尘技术经济指标见 表18|。2比较分析2.1冷却方式直接喷水进行烟气冷却有两种不同的冷却机 理:一是所谓的

13、饱和冷却,通过大量喷水,通过水 升温来吸收烟气的热量实现其降温,理论上每千 克水的吸热量仅209.34kJ。像一文、引进的饱和 喷淋冷却塔技术均是采用饱和冷却机理。二是蒸 发冷却,也就是利用水蒸发的潜热吸收烟气的热 量实现烟气的冷却,理论上每千克水的蒸发潜热 量为2093kJ,恰好是饱和冷却的10倍,因而冷却 同样的烟气所需的水流量就是饱和冷却的1/lo。 与干法一样,半干法也是应用的蒸发冷却机理,因 此不仅循环水流量可以大幅减少,并且对水温没 有要求,甚至可以直接用循环热水。据测定,对于1肛m以上颗粒的粉尘,设计好 的系统,喷雾除尘效率可以高达99%,远高于一 文。虽然一文设计的除尘效率也是

14、90%95oA,.74 炼钢 第26卷2.2能源消耗根据技术谈判时鲁奇比晓夫公司提供的数 据,以回收70m3煤气为例,干法和湿法的吨钢消 耗对照见表3。表3干法和湿法的能源消耗对比表3发展方向干法除尘技术不但可提高除尘效率,而且节 能效果显著。目前,转炉煤气干法(LT法净化 回收技术获得世界各国的普遍重视和采用,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 炉无能耗炼钢的目标,另外,从更加严格的环保要 求和节能要求看,由于湿法净化回收系统存在着 较多的缺点,它将随着时代的发展而逐渐被转炉 煤气干法净化回收系统取代,这是冶金工业可持 续发展的要求。

15、今后,该项技术要在进一步创新 的基础上,提高设备的国产化比例,降低投资,为 普及推广创造条件。4结论1半干法除尘工艺,能实现环保排放与节能、(上接第50页43ALI。EYNE A。POMYKALSKIM.Control of a class of non linear systems subject tO periodic exogenous signalsJ. IEEE Trans On Control Systems Technology.2000,8(2: 279287.3转炉烟气除尘从湿法向十法发展是大势所 趋,但这是一个较长的发展过程,不可能在短期内 实现。在这一发展过程中,可能会有几个过渡阶 段。参考文献李昌德.我国转炉烟气净化技术进入世界先进水平EJ.冶 金环境保护.2007(1:4746.彭锋.周内转炉煤气的回收和利用简析EJ.炼钢,2008, 24(6:6062.崔明远。翟玉杰.转炉煤气净化回收技术发展现状J.工业 安全与环保。2006。32(5:4142.梁广,张杰.炼钢转炉煤气千法净化回收与利用技术 J.钢铁技术.2