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摘 要：随着钢铁行业环保要求的日趋严格，转炉炼钢湿法除尘技术已达不到相应的大气污染物排放标准，近年来湿法改干法技术开始在各钢厂成功运用。本文基于潍坊特钢的除尘湿法改干法项目，介绍了转炉煤气干法净化及回收系统的特点及创新优势，探究转炉一次烟气实现超净排放的技术路线。
关键词：转炉除尘;湿法改干法;超净排放
潍坊特钢集团某炼钢厂目前拥有2座120 t转炉，均配套采用OG湿法除尘系统工艺。由于国家不断收紧大气污染物排放要求，现阶段转炉炼钢采用的湿法除尘工艺因颗粒物排放浓度高、能耗高等缺点，已无法应对当前环保形势。而近年来由国外引进的转炉炼钢干法除尘工艺，因其高效能除尘、低排放指标、低能耗等特点，正在逐步取代OG湿法除尘系统。随着干法除尘技术路线的不断成熟和节能减排等优势，新建项目大多优选干法除尘，国内也有大量的OG湿法除尘改造干法除尘的成功改造案例[1]。
1 湿法除尘和干法除尘的工艺特点
湿法除尘工艺操作控制的是系统“压力”，以调节二文的流通面积为主，控制一文、二文的喷水量为辅，主要靠牺牲系统阻力来换取除尘效率。若想获得较高的除尘效率，二文的阻损就会很大（一般在15～16 kPa），烟气流通面积较小，系统的阻损会更大，此时风机转速需要进一步调高。因此湿法除尘系统的整体阻损大（22 kPa左右）、风机能耗高、水耗量大、运行成本高，且粉尘排放浓度通常在80～100 mg/Nm?。
干法除尘工艺操作控制的是系统“温度”，控制难点是喷雾降温，主要控制参数包括蒸发冷却器出口温度、电除尘器进口温度和煤气冷却器出口温度[2]。烟气经过电除尘器后可将粉尘浓度控制在15 mg/Nm?以内，可将进入煤气柜的粉尘浓度降低在10 mg/Nm?以下。
相比湿法除尘工艺，干法除尘净化工艺具有占地面积小、粉尘回收利用率高、风机寿命长、能耗低、回收煤气量高、自动化控制程度高、运行和维护人员少等优势特点。且烟气排放含尘量达到10 mg/Nm3以下，远低于国家排放要求。
2 干法除尘净化及回收工艺简介
干法除尘净化及回收系统是以冷却转炉烟气并净化冶炼中产生的所有含尘气体、回收利用CO气体为主要目的的工艺过程，工艺流程如图1所示。转炉高温烟气（1400～1600℃）经汽化冷却烟道冷却，烟温降至800～1000℃。之后流经蒸发冷却器，通过布置在烟道末端的双介质雾化喷枪将烟气直接冷却到250℃左右[3]。蒸发冷却器内约有30～40%的粗粉尘会沉降到底部，经输灰系统运至灰仓，定期进行清运。
经冷却和调质后的烟气进入到有四个电场的圆形电除尘器（ESP），所收集粉尘通过扇形刮板机刮到下部灰槽，用链式输送机将灰输送至机头后再用机械输灰系统送至细灰仓，定期由汽车运出。净化后的烟气经过轴流风机，进入煤气切换站。当烟气符合回收条件时，烟气通过液压杯阀切换至煤气冷却器，经过直接喷淋冷却，温度由150℃左右降至65℃以下最终送至煤气柜;当烟气不符合回收条件时，烟气由液动杯阀切换至放散烟囱，通过排放烟囱点火放散。
3 项目技术改进创新点
由西矿环保科技有限公司承担总包的潍坊特钢2×120 t转炉湿法除尘改造工程已经陆续投产使用。两条湿法除尘系统分两期进行改造，改造方案即拆除厂房内的所有转炉湿法除尘设备，每台炉子内外线配套重建一条独立的干法除尘系统。在一期改造同时，二期湿法除尘系统正常生产;待一期稳定运行后进行二期的改造，实现了不停产不停车，保证了后续产品的需要。相较于之前的工艺布置，项目进行一系列的技术改进和优化，具体工艺流程如图2所示。
相关技术改进和项目创新点如下：
3.1 粗灰回炉技术
从蒸发冷却器内沉降的粗灰，利用斗提机将其提升到高层平台，再设置中间灰仓把粗灰运转至转炉加料口，同时与转炉加料程序设置联锁控制。这样不仅有效降低了相关粗灰输送系统的投入和故障率，还通过粗灰回炉提高了物料的利用率，降低了每炉钢所需的铁水量。
3.2 煤气冷却器前置
传统的煤气干法除尘工艺中，煤气冷却器一般设置在切换站之后。在潍坊特钢干法改造中，西矿环保首次采用了将煤气冷却器前置的工艺路线，即将煤气冷却器移至切换站前方，此时无论烟气是否符合煤气回收质量要求，烟气都需要经过煤气冷却器进行洗尘和降温处理。相较于传统工艺，这种方法可使煤气在排放时的浓度降至10 mg/Nm?甚至更低。图3所示为项目改造完成后第三方检测公司出具的测试结果。
3.3 优化细灰输送系统
由于场地限制和原设备布置问题，为了躲避三根湿法煤气管道，经实地勘测后，决定将除尘器整体抬高12米左右。随之带来的细灰输送系统工艺变化为：将细灰从腹部拉链机运输至机头后，随即可进入细灰仓中，通过卸灰设备从而运出场外。相比较于常规的细灰输灰工艺，其优化掉了斗提机、刮板机、插板阀以及旁路等输灰系统，同时减少了程序联锁控制，减少了系统设备故障点，大大降低了系统运行维护成本。
4 项目改造难点及相应措施
4.1 拆除厂房内湿法设备及平台改造
改造项目必须先拆除所有的湿法净化设备，包括一二级文氏管、喷淋塔、脱水器、排污水封、荒煤气管道及其相关的平台和介质管道等，同时各高层框架平台需要进行改造、校核、加固。厂房内各种专业设备管道布置错综复杂，拆除改造空间位置狭小有限，上下交叉作业、高空作业居多，拆除难度大，施工组织、安全管理难度大，同时还要兼顾1#转炉在线生产。由于各种不利条件的限制，这就需要前期做好充分的施工组织以及最佳的施工方案，才能保工保期完成。
4.2 荒煤气管道
荒煤气管道的布置位于48m标高处的厂房墙皮外，属高难度高空作业。由于管道位置远、吊装高度高、地面及空間位置有限，大型吊车根本无法参与吊装。施工方案采取在厂房钢柱架上设置固定吊挂点，利用手动葫芦人工分段进行倒运、安装、焊接，相应的吊装难度和强度提高，危险系数较大。管道支撑均布置在厂房钢支架上，需校核厂房钢支架强度，必要时对厂房柱子进行加固。因现场除尘器入口段荒煤气管道直管段不符合设计要求，通过专业分析软件进行模拟分析后，在除尘器进气口设置导流板，保证烟气气流的均匀性。
4.3 回收与放散煤气管道的对接
原湿法净煤气回收管道为三根直径1820mm管道并排布置，与放散烟囱紧相邻。改造后的回收和放散管道均需要从三根环抱式烟囱区域里通过。该区域内湿法放散管道接口相互交错，标高各不相同，回收管道又恰在对侧。所以施工时要统筹兼顾，防止管道穿过时相互干涉碰撞，要求弯头数量及角度设计安装合理，管道支撑位置及高度设计合理。对接回收与放散管道时特别要注意切断原湿法回收管道与原放散管道，同时分别进行盲板隔断，防止改造过程中煤气通过原湿法管道倒流造成安全隐患。
5 结语
随着转炉干法除尘技术的日益成熟，以及节能减排、资源回收综合利用等技术优势，转炉干法除尘系统已成为目前各大钢厂新建、改造项目的首选工艺。潍坊特钢两条湿法改干法项目现均已改造完成并投入生产，运行效果良好，系统水电耗费均大幅降低，粉尘排放浓度远低于国家排放要求，具有显著的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]沈建涛，郑鹏辉，罗金彦，等.HLG转炉煤气干法系统创新技术在柳钢项目上的应用介绍[J].冶金信息导刊，2017，54（2）：44-46.
[2]祁君田.现代烟气除尘技术[M].背景：化学工业出版社，2008.
[3]高燕军，王艳婷，巩丹卫.转炉煤气干法除尘系统低排放技术探讨[J].科技与创新，2018， （17）：82-83.
作者简介：吴佳（1985— ），男，汉族，陕西西安人，本科，工程师，主要从事环保除尘器设计。
关键词：转炉除尘;湿法改干法;超净排放
潍坊特钢集团某炼钢厂目前拥有2座120 t转炉，均配套采用OG湿法除尘系统工艺。由于国家不断收紧大气污染物排放要求，现阶段转炉炼钢采用的湿法除尘工艺因颗粒物排放浓度高、能耗高等缺点，已无法应对当前环保形势。而近年来由国外引进的转炉炼钢干法除尘工艺，因其高效能除尘、低排放指标、低能耗等特点，正在逐步取代OG湿法除尘系统。随着干法除尘技术路线的不断成熟和节能减排等优势，新建项目大多优选干法除尘，国内也有大量的OG湿法除尘改造干法除尘的成功改造案例[1]。
1 湿法除尘和干法除尘的工艺特点
湿法除尘工艺操作控制的是系统“压力”，以调节二文的流通面积为主，控制一文、二文的喷水量为辅，主要靠牺牲系统阻力来换取除尘效率。若想获得较高的除尘效率，二文的阻损就会很大（一般在15～16 kPa），烟气流通面积较小，系统的阻损会更大，此时风机转速需要进一步调高。因此湿法除尘系统的整体阻损大（22 kPa左右）、风机能耗高、水耗量大、运行成本高，且粉尘排放浓度通常在80～100 mg/Nm?。
干法除尘工艺操作控制的是系统“温度”，控制难点是喷雾降温，主要控制参数包括蒸发冷却器出口温度、电除尘器进口温度和煤气冷却器出口温度[2]。烟气经过电除尘器后可将粉尘浓度控制在15 mg/Nm?以内，可将进入煤气柜的粉尘浓度降低在10 mg/Nm?以下。
相比湿法除尘工艺，干法除尘净化工艺具有占地面积小、粉尘回收利用率高、风机寿命长、能耗低、回收煤气量高、自动化控制程度高、运行和维护人员少等优势特点。且烟气排放含尘量达到10 mg/Nm3以下，远低于国家排放要求。
2 干法除尘净化及回收工艺简介
干法除尘净化及回收系统是以冷却转炉烟气并净化冶炼中产生的所有含尘气体、回收利用CO气体为主要目的的工艺过程，工艺流程如图1所示。转炉高温烟气（1400～1600℃）经汽化冷却烟道冷却，烟温降至800～1000℃。之后流经蒸发冷却器，通过布置在烟道末端的双介质雾化喷枪将烟气直接冷却到250℃左右[3]。蒸发冷却器内约有30～40%的粗粉尘会沉降到底部，经输灰系统运至灰仓，定期进行清运。
经冷却和调质后的烟气进入到有四个电场的圆形电除尘器（ESP），所收集粉尘通过扇形刮板机刮到下部灰槽，用链式输送机将灰输送至机头后再用机械输灰系统送至细灰仓，定期由汽车运出。净化后的烟气经过轴流风机，进入煤气切换站。当烟气符合回收条件时，烟气通过液压杯阀切换至煤气冷却器，经过直接喷淋冷却，温度由150℃左右降至65℃以下最终送至煤气柜;当烟气不符合回收条件时，烟气由液动杯阀切换至放散烟囱，通过排放烟囱点火放散。
3 项目技术改进创新点
由西矿环保科技有限公司承担总包的潍坊特钢2×120 t转炉湿法除尘改造工程已经陆续投产使用。两条湿法除尘系统分两期进行改造，改造方案即拆除厂房内的所有转炉湿法除尘设备，每台炉子内外线配套重建一条独立的干法除尘系统。在一期改造同时，二期湿法除尘系统正常生产;待一期稳定运行后进行二期的改造，实现了不停产不停车，保证了后续产品的需要。相较于之前的工艺布置，项目进行一系列的技术改进和优化，具体工艺流程如图2所示。
相关技术改进和项目创新点如下：
3.1 粗灰回炉技术
从蒸发冷却器内沉降的粗灰，利用斗提机将其提升到高层平台，再设置中间灰仓把粗灰运转至转炉加料口，同时与转炉加料程序设置联锁控制。这样不仅有效降低了相关粗灰输送系统的投入和故障率，还通过粗灰回炉提高了物料的利用率，降低了每炉钢所需的铁水量。
3.2 煤气冷却器前置
传统的煤气干法除尘工艺中，煤气冷却器一般设置在切换站之后。在潍坊特钢干法改造中，西矿环保首次采用了将煤气冷却器前置的工艺路线，即将煤气冷却器移至切换站前方，此时无论烟气是否符合煤气回收质量要求，烟气都需要经过煤气冷却器进行洗尘和降温处理。相较于传统工艺，这种方法可使煤气在排放时的浓度降至10 mg/Nm?甚至更低。图3所示为项目改造完成后第三方检测公司出具的测试结果。
3.3 优化细灰输送系统
由于场地限制和原设备布置问题，为了躲避三根湿法煤气管道，经实地勘测后，决定将除尘器整体抬高12米左右。随之带来的细灰输送系统工艺变化为：将细灰从腹部拉链机运输至机头后，随即可进入细灰仓中，通过卸灰设备从而运出场外。相比较于常规的细灰输灰工艺，其优化掉了斗提机、刮板机、插板阀以及旁路等输灰系统，同时减少了程序联锁控制，减少了系统设备故障点，大大降低了系统运行维护成本。
4 项目改造难点及相应措施
4.1 拆除厂房内湿法设备及平台改造
改造项目必须先拆除所有的湿法净化设备，包括一二级文氏管、喷淋塔、脱水器、排污水封、荒煤气管道及其相关的平台和介质管道等，同时各高层框架平台需要进行改造、校核、加固。厂房内各种专业设备管道布置错综复杂，拆除改造空间位置狭小有限，上下交叉作业、高空作业居多，拆除难度大，施工组织、安全管理难度大，同时还要兼顾1#转炉在线生产。由于各种不利条件的限制，这就需要前期做好充分的施工组织以及最佳的施工方案，才能保工保期完成。
4.2 荒煤气管道
荒煤气管道的布置位于48m标高处的厂房墙皮外，属高难度高空作业。由于管道位置远、吊装高度高、地面及空間位置有限，大型吊车根本无法参与吊装。施工方案采取在厂房钢柱架上设置固定吊挂点，利用手动葫芦人工分段进行倒运、安装、焊接，相应的吊装难度和强度提高，危险系数较大。管道支撑均布置在厂房钢支架上，需校核厂房钢支架强度，必要时对厂房柱子进行加固。因现场除尘器入口段荒煤气管道直管段不符合设计要求，通过专业分析软件进行模拟分析后，在除尘器进气口设置导流板，保证烟气气流的均匀性。
4.3 回收与放散煤气管道的对接
原湿法净煤气回收管道为三根直径1820mm管道并排布置，与放散烟囱紧相邻。改造后的回收和放散管道均需要从三根环抱式烟囱区域里通过。该区域内湿法放散管道接口相互交错，标高各不相同，回收管道又恰在对侧。所以施工时要统筹兼顾，防止管道穿过时相互干涉碰撞，要求弯头数量及角度设计安装合理，管道支撑位置及高度设计合理。对接回收与放散管道时特别要注意切断原湿法回收管道与原放散管道，同时分别进行盲板隔断，防止改造过程中煤气通过原湿法管道倒流造成安全隐患。
5 结语
随着转炉干法除尘技术的日益成熟，以及节能减排、资源回收综合利用等技术优势，转炉干法除尘系统已成为目前各大钢厂新建、改造项目的首选工艺。潍坊特钢两条湿法改干法项目现均已改造完成并投入生产，运行效果良好，系统水电耗费均大幅降低，粉尘排放浓度远低于国家排放要求，具有显著的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]沈建涛，郑鹏辉，罗金彦，等.HLG转炉煤气干法系统创新技术在柳钢项目上的应用介绍[J].冶金信息导刊，2017，54（2）：44-46.
[2]祁君田.现代烟气除尘技术[M].背景：化学工业出版社，2008.
[3]高燕军，王艳婷，巩丹卫.转炉煤气干法除尘系统低排放技术探讨[J].科技与创新，2018， （17）：82-83.
作者简介：吴佳（1985— ），男，汉族，陕西西安人，本科，工程师，主要从事环保除尘器设计。