转炉烟气干法除尘净化系统分析

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  中图分类号:X959 文献标识码:X 文章编号:1009-914X(2012)32- 0050 -01
  1.概述
  氧气转炉炼钢采用吹氧冶炼,在吹炼过程中,其烟气量烟气成份和烟气温度随冶炼阶段呈周期性变化。同时在吹炼过程中,会产生大量烟尘和CO气体,特别在吹炼中期CO浓度可达80%以上,一般情况下,转炉煤气成份中CO的含量占55~66%(体积百分比),当CO含量在60%左右时,其热值可达8000kJ/Nm3,比高炉煤气热值高一倍还多,是一项仅次于焦炉煤气的宝贵的二次能源。为此国内外企业都致力于转炉煤气回收与利用技术的开发研究工作。并且烟尘量一般为10~20kg/t钢,从中可以看出,在氧气转炉炼钢中烟尘中铁含量也很高,因此都有很高的回收利用价值。通过转炉煤气的回收,不仅可以节约大量能源,而且对烟尘加以综合利用,变废为主,同时又净化了大气环境。
  2“LT”干法除尘系统说明
  “LT”法烟气净化回收处理工艺设施主要由烟气冷却系统、烟气净化系统、烟气回收系统、水处理系统和热压块组成。
  烟气冷却系统由活动烟罩、罩裙和汽化冷却烟道等组成。其主要功能是捕集、冷却烟气,回收烟气显热。
  烟气净化系统由蒸发冷却器、电除尘器、粗粉尘输送系统、细粉尘输送系统、ID主引风机和放散烟囱等组成。其主要功能是对烟气进行再冷却、对烟气进行净化、将收集下的粉尘输送至热压块设施。
  烟气回收系统由切换站和煤气冷却器等组成。其主要功能是回收烟气潜热,将合格煤气降温后送入煤气柜。
  水处理系统由水泵和冷却塔等组成。其主要功能是为蒸发冷却器和煤气冷却器供水。
  热压块设施由回转窑、压块机及粉尘和成品块输送设备等组成。其主要功能是将粉尘热压成块,替代转炉冶炼所需的废钢或铁矿石。
  转炉煤气干法净化回收系统中关键设备是圆筒型干法电除尘器。圆筒型干法电除尘器转炉煤气干法电除尘器主要由圆筒形壳体、收尘部分、清灰系统和输灰系统等组成。由于转炉烟气中含有大量的CO可燃气体,易产生爆炸,除尘器被设计成圆桶形,并在进出口喇叭上设有相应的安全防爆门,以消除在生产过程中可能产生的压力冲击波。电除尘器一般配有四个电场,经电除尘器处理的烟气含尘浓度要求小于10mg/Nm3,电除尘器收尘部分的极配形式必须适应转炉要求的工艺特点,一般采用板线结构,集尘极捕集的粉尘通过机械振打和一种特殊的刮灰装置,将粉尘集中到底部的链式输送机中,由双重卸灰阀将粉尘排出。
  转炉操作的间断性以及特定的冶炼周期使得空气、废气(含CO2)和转炉煤气(含CO)交替通过电除尘器和整个烟气净化系统。如果这些不同成分的气体在进入电除尘器前或在电除尘器内被混合,则极易在电除尘器内发生突然燃烧(爆炸)。因此,安全运行是电除尘器设计首先考虑和解决的问题。为了避免不同成分的气体被混合而发生突然燃烧(爆炸),根据流体力学的原理,为气体的流动设计最佳的通道,使不同成分的气体呈柱塞状流动而不被混合,从而消除气体发生突然燃烧(爆炸)的诱发因素,把电除尘器设计成圆筒形的主要目的之一就在于此。
  尽管如此,经验表明,在转炉炼钢厂不能绝对排除突然燃烧(爆炸),这主要是由于操作不当造成的。出于这个原因,电除尘器具有以下安全措施:电除尘器被设计成可以承受压力波动为0.3MPa(绝对压力);在电除尘器外壳两端设有6个安全卸爆阀,当发生突然燃烧(爆炸)引起压力波动时,安全卸爆阀将及时有效地进行卸压,使电除尘器不会受到损伤;另外,压力、温度的检测,煤气成分的分析及相关的联锁装置将确保对电除尘器的监控,只要达到预先设定的极限值,安全系统就会被激活。
  干法煤气净化回收系统采用轴流风机,在系统发生突然燃烧时,可以顺利卸压,保护系统设备不受损坏。同时放散烟囱上设有文丘里氮气引射装置,在风机发生故障时,也能安全地将系统里的煤气排出。
  由于目前国内能源相当紧张,钢厂生产成本增加,对于钢铁厂采取节能、节水措施的重视已到了一定的高度。大型转炉适合采用干式“LT”法除尘,这些都说明“LT”法在我国已经得到充分的发展和应用。
  3.干式“LT”系统与湿式“OG”系统比较
  现将国际上较为先进湿式“OG”系统与干式“LT”系统作一简单比较和论述。
  3.循环水用水 蒸发冷却器:80t/h
  煤气冷却器:180t/h 浊环水:~1070t/h
  其他净环水:~410t/h
  4.用氮气 ~700Nm3/h
  事故时:50000Nm3/h ~700Nm3/h
  5.煤气回收量 90Nm3/t;保证值75 Nm3/t
  热值:8360kJ /Nm3 100Nm3/t;保证值85Nm3/t
  热值:8360kJ /Nm3
  6.煤气含尘量 ?10mg/N m3 ?100mg/N m3(实际进口设备除尘效果达到50mg/N m3以下,甚至有30mg/N m3)
  7. 優点 净化效率高,不需要再精除尘;系统阻力小,耗能低,风机运行费低,寿命长,维修工作量小;不需要沉淀池及污泥处理设施;含铁干粉尘热压块后可替代转炉冶炼所需的废钢或铁矿石,经济效益好 能较好的与工艺转炉工况匹配,较好的适应转炉冶炼变化;一次除尘净化部分寿命长;设备运行简单,符合国内操作习惯;设备投资低;操作条件安全;煤气入气柜温度稳定
  8. 缺点 除尘器极板极线易积灰,需要经常检修;
  蒸发冷却器前后测温元件易损,需一周更换一次;
  蒸发冷却器喷嘴易堵,平均国内半年更换一次;
  当转炉冶炼变化时(与初始设置不同),系统不易达到除尘要求;
  设备复杂,投资大 需要污水处理系统,占地面积大;循环水量较大,车间内的浊环水排放成问题;处理后的污泥回收利用困难;
  除尘后含尘量较高,进一步加大除尘效率,需要的增加投资较高;
  3.2经济效益比较说明
  如果转炉烟气一次除尘采取“LT”法处理,相对于湿式“OG”法具有以下显著优点:
  利用电场除尘,除尘效率高达99%,可直接将烟气中的含尘量净化至10mg/m3以下,供用户使用;
  可以省去庞大的循环水系统;
  回收的粉尘压块可返回转炉代替铁矿石利用;
  系统阻损小,节省能耗。
  就环保和节能而言,“LT”法代表着转炉煤气回收技术发展方向。
  根据分析表明,干法“LT”系统具有高效、节能、环保等先进性,没有废水处理和污泥处理工艺,并且可以省去转炉储配站区域电除尘设备。除尘灰经热压块后回转炉可提高转炉的钢产量1~2%,外排烟气粉尘可控制小于30mg/Nm3。整套“LT”系统四年即可收回投资。
  5.结束语
  由于干法除尘系统在国内外大型转炉上的已经得到了应用并取得了成功,加上一些关键设备的逐步国产化,“LT”系统的一次投资将大大降低,相对于“OG”系统综合性价比将更明显。按最近的发展趋势,对于新建大型转炉的烟气净化系统首推干式“LT”系统。
  参考文献:
  1、煤气基础知识 主编:陈红萍 化学工业出版社
  2、煤气输配管道及设备 主编:田永淑 朱靖 化学工业出版社
  3、炼钢转炉烟气回收利用技术 主编:成立良 王忠智 中国环境科学出版社
  4、环保设备选择、运行和维护主编:王继斌 宋来州 化学工业出版社
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