降低转炉煤气粉尘排放的技术方法

摘 要：根据转炉炼钢工艺及烟气粉尘特点，分析OG湿法、半干法、HLG干法、圆筒形湿电四种除尘工艺技术及特点；从改变除尘工艺方面将OG湿法改造成HLG干法除尘系统和改善除尘工艺方面将OG湿法除尘系统改造成OG湿法+圆筒形湿电除尘系统，依此达到节能减排的目的并保证转炉煤气排放粉尘浓度达到国家环保要求。

关键词：颗粒物排放；OG法；HLG干法；圆筒形湿电

中图分类号：X757 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0010-03

1 引言

据中国钢铁协会统计，今年全国前三季度粗钢产量60378万吨，同比增长0.4%，钢材产量85178万吨，增长2.3%，增速同比提高1.2个百分点。且根据“国家计委能源所”的统计，其中有87.7%为转炉钢，转炉数量大约600座。转炉钢是指在转炉内以液态生铁为原料，将高压氧气吹入炉内熔化的生铁液中，使生铁中的杂质被氧化去除而炼成的钢。转炉钢冶炼过程中会产生大量的转炉煤气和粉尘，具体成分见表1、表2所示。

表1显示，回收期转炉煤气CO浓度高，具有高热值（热值在1650～2200Kcal/Nm3之间）的特点；从各钢厂统计数据看，转炉煤气回收量基本都在115Nm3/t钢左右。表2成分显示，粉尘含Fe量高，可以进入烧结环节或者炼钢环节作为原料使用；有钢厂统计，粉尘创造的价值约1.2元/t钢。

根据国家规范要求的粉尘排放标准及转炉煤气使用条件，需要将转炉煤气、粉尘两者彻底分离，即转炉煤气放散或者回收前均要求较低的粉尘含量。目前，转炉煤气、粉尘分离的技术有HLG干法除尘系统、半干法除尘系统、OG穹ǔ尘系统和OG湿法+圆筒形湿电除尘系统四种[1]。

2 HLG干法除尘系统、半干法除尘系统和OG湿法除尘系统

2.1 OG湿法除尘工艺系统

OG湿法除尘系统主要由一级喉口可调文氏管、重力脱水器、二级喉口可调文氏管、90°弯头脱水器、复挡丝网除雾器、水封、风机系统、三通阀、水阻柜等组成。OG湿法除尘工艺系统如图1所示。

其中一级喉口可调文氏管采用手动可调型溢流文氏管，手动调节板调节至一定开度，固定使用。一文起到一定的降温和粗除尘作用，一文阻损4～5KPa。二级喉口可调文氏管采用“R-D”线性可调文氏管，通过调节阀板或者重锤的开度，以控制烟罩内微差压及除尘效果，二文阻损15～16KPa。转炉煤气经复挡丝网除雾器后进入风机系统，在吹炼前期和后期一氧化碳浓度较低时，由三通阀切换至放散塔燃烧放散；在吹炼中期一氧化碳浓度和氧气浓度符合回收条件时，由三通阀切换至煤气柜储存[2]。

2.2 半干法除尘工艺系统

半干法除尘系统是在OG湿法除尘系统基础上改进而来，主要是将一级喉口可调文氏管改造为蒸发冷却器，阻损0.2KPa。半干法除尘工艺系统如图2所示。

2.3 HLG干法除尘工艺系统

HLG干法除尘系统主要由蒸发冷却器、圆筒形煤气除尘器、风机系统、切换站（放散阀、回收阀组成）、煤气冷却器、放散烟囱等组成。系统分为基本型和改进型，具体见图3、图4所示；两者粉尘排放量也不同，如表3所示。

表3可以看出，两者在回收期的粉尘排放值均可保证在10mg/Nm3以下；在放散期，改进型依然可以保证在10mg/Nm3以下，而基本型排放只能控制在15mg/Nm3以下，炼钢操作稍有偏离规程，粉尘排放可能会高于15mg/Nm3。

2.4 三种除尘工艺系统对比

从三种除尘工艺系统的设备组成、能耗、粉尘排放等方面，做出详细对比，具体见表4所示。

综合对比来看，HLG系统在粉尘排放量低，能耗低等方面均优于半干法和OG湿法，也符合国家“降耗减排”方针要求，所以转炉煤气和粉尘分离的最佳技术是HLG干法除尘系统[3]。

3 OG湿法除尘工艺系统改造成HLG干法除尘工艺系统技术

3.1 转炉炼钢厂房结构的改造

炼钢厂房结构改造包括[4]：（1）炼钢钢筋混凝土平台开孔，放置粗灰仓；并在平台下部增设加强筋。（2）高架流槽所在的平台开孔布置EVC筒体，并增设框架梁或者改造原有梁用于支撑整个EVC的重量；与二次除尘烟道干涉时，必须做出相应的改造。（3）桁车所在的平台开孔，布置EVC筒体，并增设框架梁或者改造原有梁作为基础梁，布置滑动支座用于限制EVC筒体竖直方向伸缩。（4）桁车所在的平台搭建新的检修平台，用于检修EVC喷枪及环管。（5）核算改造梁相关联的厂房立柱及横梁受力情况，做出相应的加固方案。

3.2 转炉炼钢厂房内、外设备的改造

厂房内设备的改造表5所示。

厂房外设备的改造表6所示。

3.3 转炉炼钢厂房内、外电气及控制的改造

厂房内、外电气及控制的改造表7所示。

3.4 改造后转炉炼钢系统对HLG系统增加的通讯信号

转炉炼钢系统对HLG系统传递增加的通讯信号表8所示。

3.5 改造后HLG系统对转炉炼钢系统增加的通讯信号

HLG系统对转炉炼钢系统增加的通讯信号表9所示。

3.6 改造后煤气柜系统对HLG系统增加的通讯信号

煤气柜系统对HLG系统增加的通讯信号表10所示。

3.7 改造后HLG系统对煤气柜系统增加的通讯信号

HLG系统对煤气柜系统增加的通讯信号表11所示。

4 OG湿法除尘系统+圆筒形湿法电除尘器技术

OG湿法除尘系统+圆筒形湿法电除尘器技术是在不改变原有OG湿法除尘系统设备的基础上，在引风机前端增设一套“湿法电除尘器（简称湿电）”，并配套一套污水处理系统[5]。

4.1 圆筒形湿电除尘技术

定义：烟气采用水平进、出气或者竖直进、出气方式，电场截面为圆形，从电场顶部、侧部喷射雾化水和冲洗水的方式对烟气中微细粉尘进行浸润增湿、凝并、收集和清理电场的新型湿法电除尘技术，称为“圆筒形板式湿法电除尘器”；根据烟气进、出方向分为“卧式”和“立式”两种。具体见图5所示。

4.2 圆筒形湿法电除尘器关键技术及污水处理关键技术

圆筒形湿法电除尘器关键设备及技术要点表12所示。污水处理关键设备及技术要点表13所示。

4.3 圆筒形湿法电除尘器控制系统

引风机前端增设的湿电，除了原有O备改动外，还需与原有除尘控制系统衔接，并改动相关参数，在满足低排放的条件下，减少能耗。系统参数如表14所示。

5 结语

“四平现代钢铁2×60t转炉烟气OG湿法系统改HLG干法系统项目”、“柳州钢铁一区3×150t、二区3×120t转炉烟气OG湿法系统改HLG干法系统项目”和“首钢迁安2×210t转炉烟气OG湿法除尘系统+圆筒形湿法电除尘器技术改造项目”共计10套除尘系统的改造均依据上述改造方案执行，改造后粉尘排放均满足≤15mg/Nm3（排放期）、≤10mg/Nm3（回收期）。改HLG干法系统项目的电耗、水耗、系统压损的参数均接近表4中的数据；增设圆筒形湿电项目根据工艺参数的调整（尤其是二级喉口可调文氏管环缝的调整），在保证排放的情况下，使系统压损从原来的21KPa降低至18KPa；综合以上数据及情况说明，改HLG干法除尘和增设圆筒形湿电均能使烟囱出口粉尘排放值远低于国家规范要求值的目标。

参考文献

[1]刘颖昊.转炉煤气干法回收利用技术研究[G].2003年中国钢铁年会论文集，730-733.

[2]张同忠.转炉煤气干法除尘技术在我国的应用[J].硅谷，2009（3）：116-117.

[3]陶有志，等.迁钢210t转炉煤气干法除尘工艺生产实践[J].冶金能源，2010（5）：15-17.

[4]林燕.湿式电除尘器在转炉煤气回收系统中的应用[J].梅山科技，2006（2）：7-10.

[5]刘鹤忠，陶秋根.湿式电除尘器在工程中的应用[J].电力勘测设计，2012（3）：43-47.