转炉煤气干法除尘技术的发展及应用

[摘 要]目前转炉煤气净化技术以转炉煤气干法除尘技术为佳，在不断的实践证明，此种技术不仅存在净化效果好、省水、节能、占地省等诸多优势，同时具有很大的推广应用价值。同时，该技术也在应用中不断成熟，其暴露的问题逐步得到了控制和解决。文章从技术流程，技术发展及主要问题和解决策略四个角度分析转炉煤气干法除尘技术在我国的发展及应用。

[关键词]转炉煤气；干法除尘技术；发展及应用

中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0152-01

1 转炉煤气干法除尘技术流程

转炉在吹炼时产生大量含有CO和氧化铁类粉尘的高温烟气，高温烟气由活动烟罩捕集并经汽化冷却烟道冷却至1000℃左右，然后进入蒸发冷却器降温、调质、粗除尘，温度降至200℃左右后，进入静电除尘器进行精除尘。经精除尘后的煤气，根据煤气品质及生产状况进行回收或放散。煤气若是回收，则需经煤气冷却器二次冷却，温度降至70℃后进入煤气柜贮存；煤气若是放散，则需点火燃烧后再排放。在蒸发冷却器、静电除尘器处收集的干灰通过输灰设施输出，分别在灰仓贮存，由车间统一处理。经系统净化后的烟气含尘量可降至10mg/Nm3以下。

2 高炉煤气干法除尘技术的起步阶段

我国是从20世纪50年代开始研发高炉煤气采用干式袋式除尘器的，至60年代末，首先是在小高炉上用袋式除尘器进行了净化高炉煤气的试验，并于1974年11月18日建成我国第一套高炉煤气干法袋式除尘系统。经实测，净煤气中的含尘量小于10mg/m3，运行正常，达到了预期的效果，与其配套的热风炉风温提高至1000℃以上。此铁厂的高炉容积只有13m3，煤气发生量仅在4500m3/h左右，袋式除尘器的过滤面积不过150m2，但它的技术创新和实践经验却开创了中国高炉煤气干法除尘技术的崭新时代，其影响之深远延续至今。此后，一些高炉煤气干法袋式除尘净化系统也相继建成投运，也都取得了同样的效果，与其配套的球式热风炉风温提高至1000℃以上，高炉的技术经济指标也得到显著的提高。20世纪70年代末，在100m3以下的小高炉煤气的净化有80%采用了干式袋除尘器除尘技术。小高炉煤气干法净化为大中型高炉煤气干法净化奠定了理论和技术基础。

2.1 干法除尘工艺流程

我国初期的高炉煤气干法净化工艺流程大体相同，即高炉重力除尘器，旋风除尘器，调节阀，袋式除尘器，净煤气集气管，逆止阀，净煤气总管。

2.2 袋式除尘器

在20世纪60年代，冶金部建筑研究院在袋式除尘器用玻纤滤料研究方面取得重要成果，后应用于高炉煤气袋式除尘器。70年代高炉煤气净化的袋式除尘器多采用反吹风圆筒形袋式除尘器，箱体内滤袋用同心圆式布置，滤袋直径为φ180～250mm，长度3000～5000mm，除尘器箱体直径为φ1950～2420mm，高度4000～6000mm。为实现离线清灰，一台除尘器设计成3～6个箱体，一个箱体反吹清灰，其他室进行过滤净化。

2.3 机械化输灰系统

除尘用的输灰大体上有三种：1）箱体下灰斗，星形给料机，螺旋输送机，多斗提升机，贮灰仓，星形给料机，运灰车。2）箱体下灰斗，放灰阀，中间漏斗，星形给料机，SMS25水平埋刮板机，MS25垂直埋刮板机，灰仓，运灰车。3）箱体下灰斗，放灰阀，螺旋输送机，贮灰仓，运灰车。

2.4 初期高炉煤气干、湿法的基建投资和年运行费比较

中小型高炉煤气回收净化采用干法布袋除尘器净化，无论是基建投资还是年运行费用都比湿法净化系统的低。

3 主要问题及解决措施

3.1 系统泄爆

泄爆是转炉煤气干法除尘系统最常见和对生产影响最大的问题之一。泄爆主要发生在静电除尘器，一旦静电除尘器内发生爆炸，安装在静电除尘器进出口的泄爆阀会打开，卸掉爆炸产生的骤升压力，从而保护静电除尘器内设备。发生泄爆后，转炉冶炼必须中断，需要确认故障排除和泄爆阀归位后才能恢复生产。静电除尘器内的爆炸其根本原因是烟气中的CO（或H2）与O2混合后浓度到达一定比例后，经电场中高压闪络的电弧火花引起爆炸。这种爆炸的条件在系统中不可能完全避免，因而造成电除尘器泄爆时有发生。

泄爆多发生在开吹、加料和补吹阶段。发生泄爆的原因有很多，包括冶炼操作不当、原料含水量高、碳氧反应不充分等。目前可通过规范冶炼操作、分批多次加料、氮气吹扫等手段降低发生泄爆的可能性。

3.2 蒸发冷却器喷淋效果控制不佳

蒸发冷却器是实现对烟气降温、粗除尘和调节粉尘比电阻等功能的设备。其喷淋效果对系统净化和除尘具有关键作用。如果蒸发冷却器喷淋效果控制不好，容易造成蒸发冷却器内壁积灰、粉尘过湿、刮板机过载等问题，系统设备故障率高等问题。

要使蒸发冷却器喷淋效果达到满意的效果，需要合理布置喷枪，使雾化液滴能覆盖整个烟气流通断面；喷枪的雾化效果要好，应保证压力雾化介质（蒸汽或氮气）的压力，同时经常检查和清理喷枪；喷淋控制系统能够实现需要的温度控制精度。

3.3 静电除尘器极线断裂

静电除尘器极线过去一般使用厚度2mm碳钢或合金钢制材料，在运行中，由于煤气成分复杂，在一、二电场出现极线断线等严重事故，断线后电除尘器有效面积减少，降低了电除尘器的除尘效率，甚至造成炼钢停炉检修更换极线。造成阴极线断裂的原因主要是通过静电除尘器的烟气所含粉尘（含有Fe2O3、FeO、CaO、SiO2、水分等）具有一定的腐蚀性，并且温度在150℃左右，容易造成极线、极板的变形和腐蚀断裂，或着火烧损。这些将会导致极距变小，引起电晕放电，降低电场强度，影响除尘效果。目前，多数新建静电除尘器都将一、二电场的极线厚度增加到6mm，从而延长了极线的使用寿命，减少了断裂发生。另外，还加强了振打装置的振打清灰效果，减少极线粘灰情况。

3.4 输灰系统故障

输灰系统包括刮灰机、刮板输灰机、卸灰阀、斗提机等。由于运转设备多，在本系统中检修维护工作量最大。如果前端蒸发冷却器喷淋冷却控制不好，产生湿灰，将增大输灰系统的负荷，出现卸灰困难，造成输灰装置过载，链条断链，输灰通道堵死等情况。要减少输灰系统故障，需控制好蒸发冷却器喷淋冷却效果，保证收集到的粉尘为干灰状态。由于粉尘温度可高达300～400℃，输灰设备需要采用耐高温的材质。同时需经常检查调节刮板输灰机链条的松紧度，特别是投产初期，由于高温粉尘影响，链条伸长，需要多次调节直至链条不再伸长。

4 主要设备国产化情况

转炉干法除尘系统的关键设备通常采用引进国外设备，主要包括：蒸发冷却器喷枪、泄爆阀、高压柜、风机、切换阀站等。随着国内钢厂用户、工程设计单位及供货商的不断努力，使整个系统及设备都可实现国产化，从而大大减少了建设投资。

5 结束语

转炉煤气干法除尘技术是目前转炉煤气净化领域最先进的技术。实践证明，该技术具有净化效果好、省水、节能、占地省等诸多优势，具有很大的推广应用价值。同时，该技术也在应用中不断成熟，其暴露的问题逐步得到了控制和解决。

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