转炉烟气净化系统的综和治理待续

1、转炉烟气净化系统的综合治理一、工艺流程及设备简况 2二、存在的主要问题 4三、原因分析及改进措施 41主要原因分析 42、主要改进措施 11四、系统的综合治理 12五、改造治理效果 13六、后期跟踪和继续研究的问题 13、工艺流程及设备简况鞍钢一炼钢厂转炉烟气净化系统（一次除尘系统）为双文湿法烟气净化系统。 冶炼过程中产生的高温烟气经固定烟罩、 汽化冷却烟道降温后，进入一级文氏管 （以下简称“一文”）进行降温和粗除尘，经一级90°弯头脱水器脱水后，进入 二级文氏管（以下简称“二文”）进行精除尘，之后烟气依次进入二级 90°弯头 脱水器和折流板脱水器脱水后，进行煤气回收或点火

2、放散。一文和二文所排污水 经由高架污水流槽流向污环水处理系统，污水经过污环水处理后重新给一文、二 文供水，由此形成一个循环水流程。其工艺流程如图1。图1转炉烟气净化系统工艺流程一文的主要作用是降温和粗除尘， 可使温度为800 1000C的烟气到达文氏1锅炉谥消盘3 一文收缩段4 一文喉口吕文压差6-文扩张段7 一级弯虫脱水器8二脫9一二文收缩段L0 二文喉 口 1L-JC护张段 匹二文压差 匕一防曝板L4折流板脱水甜15 - 文丘里流旱计机前毀力、塩度IVD1S5Q型凤机 LB 负压水封-罐 19 -污水流時管喉口处时很快冷却到70 80C,除尘效率为95%左右；二文的R-D阀是精除 尘设备，

3、除尘精度达到99.9 %，因此二文除尘效率可达 99.9%。文氏管降温除尘原理：烟气流经文氏管的收缩段时，因截面积逐渐收缩而被 加速，高速紊流的烟气在喉口冲击由喷嘴喷入的雾状水幕， 使之雾化成更细小的 水滴，细小的水滴吸收烟气的热量而蒸发成水雾并使烟气降温， 水雾经过喉口后 变成大颗粒的含尘液滴，由于污水的密度比烟气大的多，又经过扩张段降低了烟 气速度，再经过文氏管后面脱水器利用重力、 惯性力和离心力的沉降作用，使含 尘水滴与烟气分离，从而达到净化烟气的目的。一文的收缩段外侧安装有一个溢流水箱（溢流盆），水箱内的水始终保持满 溢状态，溢出的水沿着收缩段内壁流下形成一层水膜， 对一文收缩段起降温

4、保护 作用，溢流盆的作用如下：（1）溢流水在文氏管收缩段内壁形成一层水膜，从而防止烟尘在管壁上的 干湿交界处结垢造成堵塞；（2）溢流盆为开口式，一旦发生爆炸可以泄压；（3）调节汽化冷却烟道因热胀冷缩而引起的设备位移变形；文氏管除尘器的除尘过程可分为雾化、 凝聚和脱水三个环节。前两个环节在 文氏管内进行，后一个环节在脱水器内完成。收缩段：含尘气体由烟道进入收缩管后流速逐渐增大， 在喉口流速达到最大 值。喉口：在喉口处气体和水分充分接触，并达到饱和，尘粒被水湿润，发生激 烈的凝聚。扩张段：在扩散管内，气流速度减小，压力回升，以尘粒为凝聚核的凝聚作 用形成，凝聚成粒径较大的含尘水滴，更易于被捕集。二

5、文为可调喉口矩形断面文氏管。可调喉口文氏管结构：二文喉口采用带 R-D型调节阀的喉口，壳体中间有一个椭圆形的焊接结构的翻板，翻板转动轴贯 穿翻板中心轴承座内，一端与驱动阀体的执行机构相连，另一端与开度计相连； 翻板可在与水平夹角30° 90°之间转动以调节喉口开度。其结构如图2所示。1 一收堀管诅一供水水梢订 护散曾沁一翹气捅针沽一押圏絢芯;哦口売悴订一阀芯谒一氮气捕林水简.图2二文矩形可调喉口 R-D阀 主要除尘设备：（1）一级溢流文氏管 溢流盆、收缩段、扩张段 喉口：© 900mm L= 1050mm配有120度螺旋喷嘴3个(2) 二级R-D阀矩形可调喉口文氏

6、管 矩形R-D阀喉口 ：截面920x 1300mm L= 1200mm两个长边管壁每边配有21个喷水孔，带有氮气通针 收缩段、扩张段(3) 90°弯头脱水器(两个)(4) 折流板脱水器(一个)、存在的主要问题一炼钢厂三座转炉投产十多年来，为适应生产和环保需要，已对系统各部进 行了多次改造，从07年来，系统中问题日益突出，已经影响到兄弟厂矿的环境， 引起了公司领导的重视，其问题主要表现在：(1) 炉口烟气外溢严重，污染大气环境，严重影响操作环境及外部环境， 使职工工作环境恶化，影响职工人员的身心健康和设备工作环境；(2) 烟气含尘量大，风机叶轮积灰严重，致使风机叶轮寿命低(叶轮寿命 只

7、有7天左右)，备件费用高；更换叶轮频繁，造成非计划停机(更换叶轮)时 间长，影响生产；(3) 煤气回收量低、质量差；(4) 二次烟箱寿命短，系统经常有阻塞现象，烟气带水现象严重，管道结 垢严重，设备维护、检修费用及能源消耗高。三、原因分析及改进措施1、主要原因分析经过长时间地对整个系统地观察和分析，对其主要参数数据进行统计(如表 1)，从统计结果与设计值相比，我厂除尘系统各参数经几年的运行，已经发生了 很大的变化，一些值严重偏离了设计值，有些偏离的原因现在的点检人员及管理 人员已说不清楚。同时由于管道结垢严重，一些计量仪表显示结果也有很大偏差。 如5号炉烟气流量偏大，远大于设计值。经过多次研讨

8、会，分析其主要原因如下：(1)转炉烟气净化系统除尘效率低， 主要体现在一文除尘效率低，致使二文 除尘压力过大。表1转炉烟气净化系统主要参数统计序号内容实际结果6月15日设计值4D5D6D1每个炉子烟罩下部 距炉口的距离mm4805804705002溢流盆的水量M/H7511542没有明确要求3一文喷嘴的水量M/H135120186155-1804二文喷嘴的水量M/H148123132150-1705总水量Mi/H3583583603506总水量总压力MPa0.710.590.720.87一文压差pa1342135124872500-30008二文压差pa1501715177P 13471850

9、0-100009机前负压KPa16.316.316.714200-1620010风机流量M/H53000640005500057400通过现代计算机技术和仪表工程，我们可以很直观的将一文、二文的除尘效 率量化。在一次除尘系统中反映一文、二文除尘效率的主要参数是 一文压差和二 文压差【即烟尘在一文、二文喉口经过湿法除尘后所引起的喉口出口和入口压力降（差）】 压力降小，说明除尘效果不好，除尘效率低；而压力降也不能一味 的增大，压力降太大，将降低风机的吸力，反而会适的起反；因此，压力降必须 在设计许可的范围内最大，才可以即保证了风机的能力，又增大了除尘效率。如 表1中所示，一文压差小，相比原始设计值

10、降低了将近一半， 而二文压差均达到 了最大值（仪表最 大量程）。通过表1得知原 始设计要求 一文压 差应在 2500 3000，目前看三个炉子远远没有达到设计值，同行业中一级文氏管的压差 均在2000-3000Pa因此分析我厂的一级文氏管没有发挥粗除尘的主要作用， 是我厂除尘效果不好的主要原因。 从文氏管的外形尺寸及喷嘴的喷水量上看， 与 原设计没有太大的区别；从喷嘴上看，从 2003年开始由于污环水质不好，原设 计的碗形喷嘴经常出现堵塞现象，后改为了螺旋喷嘴，喷射角度为120°，其位置没有做任何改变，是一文除尘效率降低的主要原因。用做图法分析，原喷嘴与 后改喷嘴在一级文氏管内喷射角

11、度及效果图（图 3所示）。图3原喷嘴与后改喷嘴在一级文氏管内喷射角度及效果图比较 从图3可以看出，原喷嘴喷射后反射的交叉点在喉口处，能在喉口处形成水幕, 同高速烟气充分混合。而后改的螺旋喷嘴喷水反射后的交叉点在距喉口上方 950mn处。我厂一级文氏管收缩角度的计算：上口直径为：C 2368 mm下口直径为：C 900 mm高度为：3447mm文氏管的收缩角：a=arctg(2368-900)/2/3447= arctg0.213=12°计算此处的截面面积：半径增加：950*tga=950* tg12=950* 0.213=202.35mm此处半径为：450+202.35=652.35

12、mm则面积为：577.8*577.8*3.14=1.336m 3通过此截面烟气速度：114800/3600/1.336=31.9/1.336= 23.9m/s烟气在此与大量水滴接触时，由于没有达到最大流速，所以不能很好的结合。 通过统计数据，在此处水对烟气的阻力也比较小，。大量的含尘气体只能靠二文 进行精除尘，增加了二文的负担，从统计表1中可以看出，二文的压差也是比设 计值高出很多。为验证我们的分析是否正确，于6月25日利用5#炉定修，对一文喷嘴位置进行下移700mm其喷射效果如图4左图所示，记录数据如下：2009年6月25日，将5#炉一文喷嘴的距离下移 700mm并将5#炉一级文氏 管进行清

13、灰，测量值回到标准值 57000。计算此处的截面面积，反射交汇点在距喉口 343mn处，可计算出此处烟气流 速如下：半径增加：343*tga=343* tg12=343* 0.213=73mm此处半径为：450+73=523mm则面积为：523*523*3.14=0.86m3通过此截面烟气速度：114800/3600/0.86=31.9/0.86= 37.1m/s表2 5#炉一文喷嘴位置下移后主要参数序号内容实际结果6月25日设计值4D5D6D1溢流盆的水量M/H71815415-172一文喷嘴的水量M/H138129150155-1803二文喷嘴的水量M/H149148156150-1704

14、总水量M/H358358360305-3505总水量总压力Mpa0.710.710.670.86一文压差pa1767207021522500-30007二文压差pa1492712807133878500-100008机前负压Kpa15.518.316.614200-162009风机流量M/H55000570005400057400从6月25日改变喷嘴位置后，统计其主要参数如表 2所示，可以看出一文 压差增大500Pa,二文压差在R-D阀开度没变的情况下，压差下降2500Pa,下降 幅度较大，说明一文除尘能力在增强，在二文前烟气含尘量在减少。同样的流速下，系统阻力也相对减少。因此，喷嘴下移是有效

15、的，同我们的分析及理论是相 符的。我们又尝试改变喷嘴喷射角度来进行试验，通过作图法可以看出，在700mm位置下90°喷嘴喷射效果比较理想，如图 4右图所示。（2）二文矩形可调喉口 R-D阀是精除尘设备，除尘精度高达 99.9 %，因此 其各项精度必需达到要求。长期以来我厂的R-D阀翻板开度不合理，没有明确规 定其开度，致使烟气量极难控制；且R-D阀通针长时间不动作，致使喷水孔堵塞， 供水量不足，导致二文除尘效率低。下面对 R-D阀进行进一步的分析。计算R-D阀翻板在不同开度时的烟气流速： 90度时，如图5左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为：209.5mm有效面积为：209.5*13

16、00*2=544700气体流速为：108500/3600/0.5447=55 m/s 55度时，如图5右图，测得翻板与侧壁间最小距离为99.4 mm有效面积为：99.4*1300*2=258440气体流速为：108500/3600/0.258=116.6 m/s 57度时，如图6左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为108.8mm有效面积为：108.8*1300*2=282880气体流速为：108500/3600/0.283=106.5 m/s 62度时，如图6右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为134.7mm有效面积为：134.7*1300*2=350220气体流速为：108500/3600/

17、0.35=86 m/s 65度时，如图7左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为147.5mm有效面积为：147.5*1300*2=383500气体流速为：108500/3600/0.3835=78.5 m/s 67度时，如图7右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为159mm有效面积为：159*1300*2=413400气体流速为：108500/3600/0.4134=73 m/s根据计算结果，为保持烟气在R-D阀喉口流速较大，以得到较大的除尘效率， 宜将R-D阀定位在5562度。由于R-D阀是精除尘设备，除尘效率能达到99.9%, 因此其各项精度必需达到要求。按设计要求，R-D阀通针每炉要动作一次

18、，保持足够水量。图5 R-D阀翻板开度图6 R-D阀翻板开度图7 R-D阀翻板开度65度和67度时示意图（3）除一文喷嘴和二文R-D阀喉口外，90°弯头脱水器（两个）和折流板 脱水器也是文氏管除尘器的关键部位。90。弯头脱水器的阻力损失为 400Pa左右，其脱水效率为90%95%。而折流板脱水器起到精脱水的作用，其阻力损 失较大，达到500Pa,折流板脱水器是通过各层挡板的阻挡作用，从而使气水分 离的一种脱水器，其工作原理（图 8右图为折流板脱水器工作原理图）为： 当含尘液滴的气体通过脱水装置时，液滴倾向于沿原来运动方向前进，和 第一层挡板碰撞而被捕集；通过第一层挡板后，气流分成“干

19、区”和“湿区”，也有一些很小的液滴被蜗流带进“干区”。上层板和下层板的间距可以减少气流 阻力而损害效率，如间距加大较大，则阻力进一步稍有减少，而脱水效率也略有 下降。图8折流板脱水器示意图和工作原理图长期以来，由于折流板脱水器结垢严重，尤其是在折流板脱水器的导流槽部 位结垢严重，清理难度较大，没有及时清理，致使折流板脱水器的精脱水作用没 有发挥出来，导致烟气带水严重。前期我们已经对折流板脱水器进行了改造，在 折流板脱水器上部开方孔，并用法兰孔盖封闭，便于对折流板脱水器的导流槽部 位进行清垢工作，解决了烟气带水严重的问题。（4）烟气净化系统主要设备及管道结垢严重（也是除尘效率低的后果）， 致使系

20、统阻力大，无形中降低了除尘风机的能力。如表3为烟气净化系统各部烟 气流量、压力、温度的原始设计参数。表3烟气净化系统各部烟气流量、压力、温度的原始设计参数项目煤气流量(工况)(m3/h)煤气温度(C)煤气压力(Pa)阻力损失(Pa)炉口1600± 20 40余热锅炉出口257000950300一级固 定文氏 管入口25700095025003000出口11480072一级弯头脱水器11480072400二级R D文 氏管入口11480072850010000出口10850065二级弯头脱水器10850065400折流板脱水器10850065500文丘里流量计10670063400机前

21、入口调节阀及管 道106700631200D1850风机入口10710063出口1071001500风机全压107740从表3可以得出主要的阻力损失有90°弯头脱水器(两个)、一个折流板脱水器、文丘里流量计、机前入口调节阀及系统管道。除此之外，通过实验进一步 发现风机机壳结垢严重对风机的能力有很大的影响。2、主要改进措施体现一文、二文除尘效率的主要参数是一文压差和二文压差，而决定一文压差和二文压差的主要因素如下:风机吸力、R-D阀开度水泵、喷嘴是否畅通 喷嘴类型、位置、布置烟气流量 i烟气流速供水量 一4烟尘、水滴混合凝聚风机吸力、R-D阀开度烟气流量一烟气流速一文压差水泵、R-D阀

22、通针定期清理二文压差通过对我厂影响除尘效率的原因分析以及影响一文压差、二文压差的主要因素的分析，主要对烟气净化系统从烟气流速、供水量、一文喷嘴的位置、系统主 要设备（R-D阀、折流板脱水器及系统管道）以及污环供水管道等几方面进行了 以下的改进措施：（1） 将三座转炉烟气净化系统的一文喷嘴下延 700mm将120°喷嘴改为 90°喷嘴，使烟尘和水滴基本在喉口处汇集结合， 以增大一文压差，提高一文除 尘效率。（2）通过5#、6#炉年修，调整一文与余热锅炉对中度、溢流盆水平度， 增大总水量；下调溢流盆水量，增大一文、二文水量，提高一文、二文除尘效率。（3） 规定R-D阀翻板开度在

23、5562度之间，以得到较大的烟气流速；并且 R-D阀通针定期（8小时）动作一次，人工转动通针，保持喷嘴畅通，保证二文 水量。（4）定期（每次定修）高压清洗折流板脱水器、文丘里流量计、风机机壳、 污环供水管道，减小系统阻力，保证风机吸力和总水量。四、系统的综合治理综合烟气净化系统以及和烟气净化系统密切相关的各个系统，包括一次风机 系统、二次风机系统、煤气回收系统和污环水处理系统，综合调整各部参数，提 高除尘效率，提高综合效益。（1）在保证一次除尘风机电机电流不超过允许最大值的情况下，提高风机 转速、增大风机吸力，并且可以尽量开大 R-D阀开度，以提高烟气量，这样可以 同时提高一文和二文的除尘效率。（2）供水量方面，在考虑水泵能力和污环水处理能力的情况下，增大供水量，以提高水气比；并定期对污环供水管道、一文喷嘴、R-D阀进行高压清洗和清泥，保持足够的水量，以提高除尘效率。（3）从降低一次除尘系统各部位（不包括一文、二文喉口）的阻力损失来 考虑，主要的阻力损失有两个 90°弯头脱水