鄭運(yùn)興

(中冶東方工程技術(shù)有限公司，山東 青島266555)

0 引言

轉(zhuǎn)爐冶煉是一個(gè)在高溫下吹氧脫碳的反應(yīng)過程，在這個(gè)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化碳和含鐵粉塵的高溫煤氣，若不經(jīng)處理直接排放，必定造成環(huán)境的極大污染和能源的極大浪費(fèi)?，F(xiàn)在的中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)面臨著日益嚴(yán)峻的資源和環(huán)境壓力，必須走節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展之路。因此對(duì)于轉(zhuǎn)爐一次煙氣的回收和利用對(duì)于煉鋼節(jié)能減排，減輕環(huán)境污染具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)概況及特點(diǎn)

目前常用的轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)有以下幾種：

（1）傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐一次除塵技術(shù)（OG濕法），由日本新日鐵公司和川崎重工與20世紀(jì)50年代末聯(lián)合開發(fā)的，寶鋼于1985年引進(jìn)該種除塵技術(shù)，目前全國現(xiàn)有的500多座轉(zhuǎn)爐中90%以上采用煤氣濕法除塵系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩級(jí)可調(diào)文氏管喉口，可以控制路口的微差壓和二文的喉口阻損，在煙氣不斷變化的情況下調(diào)整阻力分配，從而達(dá)到最佳的凈化效果。該種除塵技術(shù)已取得了成熟的經(jīng)驗(yàn)，成為國內(nèi)回收轉(zhuǎn)爐煙氣的主要方法，但該系統(tǒng)也存在著轉(zhuǎn)爐爐口冒煙現(xiàn)象嚴(yán)重、系統(tǒng)阻力大、除塵效果差煤氣回收含塵量超標(biāo)、運(yùn)行成本高等問題。

（2）飽和塔文系統(tǒng)（新型OG法），是在傳統(tǒng)OG法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，將二文可調(diào)喉口改為環(huán)縫洗滌器，取消了一文喉口，以飽和器代之。該技術(shù)有流程簡潔，除塵效率高，易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)仍屬于濕法除塵系統(tǒng)，循環(huán)水量仍很大。

（3）半干法除塵系統(tǒng)是在濕法系統(tǒng)中利用了蒸發(fā)冷卻技術(shù)，同時(shí)又利用濕法大部分的原工藝流程和主要設(shè)備，該系統(tǒng)有高效節(jié)水型洗滌塔、環(huán)縫文氏管和旋風(fēng)復(fù)合脫水器組成。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)阻力降低了，除塵效果比濕法有了顯著的提高，循環(huán)水量減少50%左右，風(fēng)機(jī)的維修周期延長。

（4）LF干法系統(tǒng)主要包含煙氣冷卻、凈化回收和粉塵壓塊三部分。轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器，水和蒸汽經(jīng)頂部水槍混合噴出形成霧狀，高溫?zé)煔庠谛羞M(jìn)的過程中進(jìn)行充分的熱交換，達(dá)到降溫的目的。經(jīng)過降溫之后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入靜電除塵器進(jìn)行進(jìn)一步的凈化和降溫，之后進(jìn)入煤氣柜回收利用。該系統(tǒng)除塵效率高，不存在二次污染和污水處理，系統(tǒng)阻損小。但是該系統(tǒng)投資高，控制較復(fù)雜，對(duì)操作維護(hù)人員的要求高。

2 福建三鋼原有轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)存在的問題

福建三鋼原有轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的OG濕法除塵系統(tǒng)，即兩文三脫的除塵技術(shù)，因投產(chǎn)時(shí)間較長，除塵效果較差，轉(zhuǎn)爐爐口冒煙現(xiàn)象較為嚴(yán)重，用水量耗電量均較大，煤氣排放超過國家的排放要求，煤氣回收含塵量超標(biāo)，不能滿足國家環(huán)保及節(jié)能減排的要求。為了更好的節(jié)能減排使得排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，特對(duì)轉(zhuǎn)爐一次除塵的凈化設(shè)備進(jìn)行改造。福建三鋼有兩座100t的轉(zhuǎn)爐，本次先改造1#轉(zhuǎn)爐，2#轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，待1#轉(zhuǎn)爐改造完畢正常投產(chǎn)后再對(duì)2#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行改造。

3 改造方案的確定

改造的目的是提高除塵效果，同時(shí)確保投資和運(yùn)行成本低，用水耗電盡量少，滿足節(jié)能減排的要求。根據(jù)上文介紹的常用的轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)，可供選擇的改造方案有新型OG法，LF干法，半干法。

新型OG法仍屬于濕法除塵系統(tǒng)，耗水量與原系統(tǒng)相差無幾，除塵效果和煤氣回收的質(zhì)量并不會(huì)得到顯著的提高，因而這種改造方案實(shí)施起來的現(xiàn)實(shí)意義不大。

LF干法是一種新型除塵技術(shù)，技術(shù)較先進(jìn)，能源消耗低，勞動(dòng)工作強(qiáng)度低，運(yùn)行費(fèi)用低，除塵效果好，但該種新型的除塵技術(shù)初投資高，控制復(fù)雜，不穩(wěn)定，需要有放置靜電除塵器的場地，但現(xiàn)場并沒有可以放置除塵器的場地，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，這種新型的除塵技術(shù)在本次的改造中可行性低。

半干法除塵系統(tǒng)是在原來OG濕法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)取代一文，利用了濕法大部分的工藝流程和主要設(shè)備，設(shè)備布置和占地以及自動(dòng)控制均與原來的濕法系統(tǒng)相近，現(xiàn)場條件可以滿足設(shè)備布置要求，且該系統(tǒng)用水量較少，除塵效果會(huì)大大提高，初投資低，有很高的可行性。

經(jīng)過綜合對(duì)比以及根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況則半干法的可行性較高，實(shí)際操控性較強(qiáng)，改造量少，改造周期短，對(duì)生產(chǎn)影響較小，可以解決許多實(shí)際問題。

4 改造系統(tǒng)介紹

福建三鋼100噸轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)改造采用半干法系統(tǒng)，工藝流程圖見圖1。轉(zhuǎn)爐的高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道之后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻塔進(jìn)行降溫和粗除塵，經(jīng)過降溫和粗除塵后的煙氣進(jìn)入環(huán)縫長頸文氏管進(jìn)行精除塵和二次降溫，之后進(jìn)入立式復(fù)合脫水器進(jìn)行脫水，經(jīng)過降溫和除塵之后的煙氣通過管道進(jìn)入風(fēng)機(jī)，經(jīng)風(fēng)機(jī)出來之后的煙氣進(jìn)行回收或排放。

圖1半干法除塵系統(tǒng)工藝流程圖

主要設(shè)備

4.1 蒸發(fā)冷卻塔

蒸發(fā)冷卻塔由塔體、氣水雙相流噴嘴、10把FM水霧噴槍、手孔、人孔等組成，其主要功能是降溫，其次是粗除塵。蒸發(fā)冷卻塔外形圖見圖2。氣、水雙相流噴嘴，可確保水滴穩(wěn)定而充分的霧化。霧化后的水滴遇到高溫?zé)煔庋杆倨?，汽化過程吸收大量的熱，從而讓煙氣溫度迅速降到180～200℃左右，起到降溫作用。為了防止煙氣中含濕量過大導(dǎo)致結(jié)露現(xiàn)象，該過程中嚴(yán)格控制噴水量和蒸發(fā)冷卻塔的出口溫度高于露點(diǎn)溫度，確保蒸發(fā)冷卻塔除下的灰塵全部是干灰。為保證泄灰的順暢，在塔體下部設(shè)置倉壁振動(dòng)器。煙氣中的大顆粒粉塵遇到汽化后的水霧，重量增加，落入泄灰裝置，起到粗除塵的作用。

圖2 蒸發(fā)冷卻塔外形圖

4.2 環(huán)縫長頸文氏管

環(huán)縫長頸文氏管是轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要功能是精除塵和控制爐口處的CO燃燒量，同時(shí)也對(duì)煙氣進(jìn)行進(jìn)一步的降溫。環(huán)縫長頸文氏管外形圖見圖3。

圖3 環(huán)縫長頸文氏管外形圖

環(huán)縫長頸文氏管的關(guān)鍵部件是一個(gè)圓錐形部件（重坨），通過液壓裝置可以上下調(diào)節(jié)內(nèi)部的錐形閥芯與圓錐罩之間形成不同的縫隙，從而控制氣體通過文氏管的流速。內(nèi)錐與外錐之間的環(huán)隙與通過煙氣量在相同的阻力損失下，基本成一次函數(shù)關(guān)系。環(huán)縫開度可以根據(jù)冶煉工況，通過喉口自動(dòng)調(diào)節(jié)程序給出信號(hào)，通過液壓伺服控制系統(tǒng)自動(dòng)控制。實(shí)際使用時(shí)，控制煙氣在環(huán)隙中的流速在80～140m/s。在重砣內(nèi)錐的頂部，設(shè)有兩個(gè)噴嘴進(jìn)行降溫和沖洗。

該裝置具有除塵效率高，阻力小，維修清洗方便，不易堵塞等特點(diǎn)。

4.3 立式復(fù)合脫水器

立式復(fù)合脫水器因其具有較高的脫水效率（>99%），在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)中也常常作為進(jìn)入風(fēng)機(jī)前的精脫水設(shè)備。由于在脫水器內(nèi)設(shè)置了擋板，使得液滴在器體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)拋線大大縮短，液滴落于壁上形成的水膜厚薄適中，則液滴碰撞落下的機(jī)會(huì)也更多，有助于提高液滴的清除效率。上部設(shè)置了3把FM氣霧噴槍，強(qiáng)化脫水效果的同時(shí)也可以起到進(jìn)一步除塵的效果。脫水器具有脫水效率高，設(shè)備阻損小，易維護(hù)易清理等特點(diǎn)。立式復(fù)合脫水器外形圖見圖4。

圖4 立式復(fù)合脫水器外形圖

5 改造后運(yùn)行效果

從開始投產(chǎn)已有四個(gè)月時(shí)間，總體來說運(yùn)行效果良好，廠房內(nèi)無明顯冒煙情況，排放標(biāo)準(zhǔn)滿足國家排放要求，用水量耗電量比之前明顯減少，具有明顯的節(jié)能效果。耗水量比原系統(tǒng)減少50%左右，粉塵排放濃度，低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。采用半干法系統(tǒng)對(duì)原系統(tǒng)改造之后，能耗降低了，提高了除塵效率，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。

6 結(jié)論

目前全國現(xiàn)有的500多座轉(zhuǎn)爐中90%以上采用煤氣濕法除塵系統(tǒng)，但是這種濕法除塵系統(tǒng)高排放、高能耗、高耗水，已不能滿足國家新的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于這種轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)的改造將是大部分鋼廠刻不容緩的當(dāng)務(wù)之急。半干法是一種很好的選擇，首先其是在OG濕法的基礎(chǔ)上應(yīng)用了蒸發(fā)冷卻技術(shù)，控制系統(tǒng)、設(shè)備外形等均與OG濕法基本相同，改造量少，施工周期短，所以采用半干法對(duì)原有的OG濕法除塵系統(tǒng)改造其可行性相當(dāng)高。其次，半干法除塵系統(tǒng)不需要額外的占用場地，可利用原系統(tǒng)中的空間及風(fēng)機(jī)，初投資少。再次，半干法除塵系統(tǒng)耗水量明顯減少，除塵效果明顯得到提高，達(dá)到節(jié)能減排的目的。所以，半干法系統(tǒng)對(duì)原OG濕法進(jìn)行改造是一種行之有效的方案。

［1］郭紅，程紅艷，陳林權(quán).國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵技術(shù)及其發(fā)展方向[J].煉鋼，2010（3）：1-74.

［2］王永忠，施錦德.轉(zhuǎn)爐煤氣節(jié)能減排的幾種技術(shù)措施[J].世界鋼鐵，2009（4）：35-40.

［3］韓榮孝.轉(zhuǎn)爐一次除塵技術(shù)發(fā)展趨向研討[J].甘肅科技，2012，28（7）：73-75.