轉爐一次高溫煙氣焙燒石灰系統的開發與應用

程志洪

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東濟南 250101）

節能減排

轉爐一次高溫煙氣焙燒石灰系統的開發與應用

程志洪

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東濟南 250101）

為回收用轉爐吹煉過程產生的高溫煙氣熱量，利用高溫煙氣對石灰爐窯內的石灰石進行焙燒，系統組成主要包括蓄熱室、石灰爐窯、一次除塵換熱器、二次除塵器、煤氣風機、冷卻風機、換熱風機、煤氣切換站等。高溫煙氣焙燒石灰系統應用后，實現了轉爐一次高溫煙氣除塵、凈化、降溫，煙氣所含物理熱70%、化學熱100%得到回收再利用。

轉爐；石灰窯；高溫煙氣；焙燒；凈化回收

1 前言

目前轉爐一次煙氣的凈化回收采用兩種方式，一是濕法凈化回收系統，該方式采用飽和冷卻，高溫煙氣經過“二文一塔”，溫度由汽化冷卻煙道出口的800～1 000℃冷卻至70℃后，進一次風機房回收或者放散；二是干法凈化回收系統，該方式采用蒸發冷卻，高溫煙氣經過蒸發冷卻器、電除塵器、煤氣冷卻器，溫度由汽化冷卻煙道出口的800～1 000℃冷卻至70℃后，由切換站選擇回收或者放散。兩種方式的轉爐煙氣從800℃降至70℃的熱量通過飽和或蒸發冷卻由水進行吸收并進一步直接冷卻，此部分熱量完全流失放散。同時，兩種方式中都要配置龐大的水處理系統。為此，開發轉爐一次高溫煙氣焙燒石灰系統，利用轉爐吹煉過程產生的高溫煙氣對石灰爐窯內的石灰石進行焙燒。

2 轉爐一次高溫煙氣焙燒石灰系統

2.1 主要工藝簡介

在轉爐吹氧冶煉期，轉爐煤氣經過蓄熱室后溫度穩定在1 100℃，進入石灰爐窯進行煅燒石灰石。經過石灰爐窯內的轉爐煙氣經換熱器進行換熱，煙氣再次降溫，空氣被加熱，熱空氣用來預熱入爐物料。轉爐煙氣然后經過兩級除塵后回收，得到轉爐煤氣。

在轉爐非吹氧期，吸入的空氣在經過蓄熱室后加熱至900℃，進入石灰爐窯進行預熱石灰石，石灰爐窯內的空氣經過換熱器，然后再經過兩級除塵后放散。

轉爐煙氣的物理熱和部分化學熱通過石灰爐窯、換熱器得到充分回收，潔凈轉爐煤氣送至煤氣柜進行后續利用，實現化學熱的完全回收，可實現回收物理熱70%。高溫煙氣焙燒石灰工藝流程如圖1所示。

圖1 系統工藝流程

2.2 系統組成及功能

轉爐高溫煙氣焙燒石灰系統組成主要包括：蓄熱室、石灰爐窯、一次除塵換熱器、二次除塵器、煤氣風機、冷卻風機、換熱風機、煤氣切換站等。

2.2.1 蓄熱室

轉爐吹氧期間，產生大量高溫煙氣，過量的煙氣在蓄熱室存儲，穩定吹氧期煙氣溫度，使高溫煙氣能夠持續穩定供應，以實現石灰石焙燒。

轉爐非吹氧期間，轉爐產生煙氣量少而且溫度低，蓄熱室儲存一部分熱量可以用于加熱非吹氧期的空氣，保證進入石灰爐窯的空氣溫度不至于太低，實現對石灰石的預熱目的。

蓄熱室采用新型蓄熱材料，保證出口溫度的穩定，實現石灰石的焙燒和預熱。

2.2.2 石灰爐窯

石灰爐窯分為：預存室、預熱室、焙燒室、冷卻室、導風墻，熱氣流與物料相向而行，相互接觸換熱，實現焙燒和預熱。通過合理的爐型和結構設計，實現石灰石吹氧期的焙燒和非吹氧期的預熱。石灰石進料和石灰出料與生產節奏匹配，保證石灰質量和良好密封。

2.2.3一次除塵換熱器

石灰爐窯出口煙氣經過一次除塵換熱器后進行粗除塵，實現煙氣的一次除塵；同時經過空氣換熱，使得煤氣溫度降至100℃以下，預熱的空氣可以預熱轉爐爐料。

根據工藝條件和生產需要，一次除塵換熱可以設計成單體設備，也可以按照除塵、換熱的功能進行分體設計。

2.2.4 二次除塵

煙氣經過一次除塵后，進入布置在廠房外的袋式除塵器，實現轉爐煙氣的二次除塵，得到符合要求的轉爐煤氣，或者使放散煙氣含塵量符合國家放散標準。

2.2.5 煤氣切換站

轉爐吹氧期間煙氣中CO含有大量化學熱，凈化處理后回收利用；非吹氧期間的煙氣不含CO，凈化處理后放散。生產過程中，根據煤氣成分，實現煤氣回收與放散的快速切換，提高了轉爐煤氣的回收率。

2.2.6 煤氣風機

煤氣風機用于對系統煙氣的抽引，保證煙氣不斷被抽走，同時，通過變頻調速實現爐口的微壓差控制和不同工況下的煙氣量的調節。

2.2.7 換熱風機

換熱風機用于抽引冷空氣，冷空氣進入換熱器，與轉爐煙氣進行換熱，煙氣被再次降溫，冷空氣被加熱。換熱風機的功率等參數根據轉爐煙氣量和煙氣出石灰窯溫度進行選型，需保證足夠冷空氣與煙氣的充分換熱，使得煙氣溫度降至100℃以下。

2.2.8 冷卻風機

經過焙燒完成的石灰，沿窯體向下進入冷卻室，非吹氧期間向冷卻室鼓入冷空氣對石灰降溫。冷卻風機用于在非吹氧期抽引冷空氣冷卻燒成的石灰；吹氧期冷空氣放散。冷風機的功率等參數根據焙燒石灰量選型。

3 工藝技術特點

1）全干法除塵凈化工藝。新工藝摒棄了傳統的轉爐一次高溫煙氣飽和冷卻、蒸發冷卻方式，采用石灰石分解吸熱降塵、一次換熱除塵冷卻、二次布袋除塵的全干法工藝，實現轉爐一次高溫煙氣除塵凈化降溫，全流程不消耗冷卻水，沒有龐大的水處理系統和污泥處理系統。

2）煙氣余熱高效充分利用，同時回收轉爐煤氣。新工藝使轉爐一次高溫煙氣的余熱得到了高效充分的利用，高溫煙氣的化學熱也得到了充分回收利用。經過汽化冷卻煙道后的煙氣余熱，用于焙燒和預熱石灰；經過石灰爐窯的煙氣經換熱用于爐料預熱；同時，經過二級凈化除塵的轉爐煤氣，作為燃料進行回收利用。

3）縮短轉爐用石灰的工藝距離，節省燃料。石灰爐窯布置在廠房內，燒成石灰經過輸送系統存入車間料倉內，縮短了轉爐用石灰的工藝距離；由于轉爐用石灰是利用煙氣余熱燒制而成，節省了專門石灰窯的燃料消耗。

4）控制方便、簡單。新工藝對轉爐冶煉操作無特殊要求，轉爐控制方便。

4 結語

轉爐一次高溫煙氣焙燒石灰系統應用后，運行穩定可靠、控制簡單方便，高溫煙氣得到100%凈化回收，且其含物理熱70%得到回收利用，節省了生產石灰燃料消耗，節約用水量，全量回收煤氣，實現了節能減排和資源的綜合利用。該系統可替代傳統的轉爐一次煙氣除塵系統，節省投資。

System Development on the Lime Calcination with Primary High Temperature Flue Gas of BOF

CHENG Zhihong
（Jinan Iron and Steel Group International Engineering and Technology Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

For recovering the heat of the high temperature flue gas of BOF in the steel making process,the lime in the limekiln is roasted by high temperature flue gas.The lime Calcination system with the higher temperature flue gas consists of regenerator, limekiln,first duster and heat exchanger,secondary duster,coal gas fan,cooling fan,heat exchanging fan,coal gas switching station etc.The application of this system can make de-dusted,purified and cooled for the primary high temperature flue gas of BOF.And 70%of the thermal and 100%of the chemical heat was recycled.The energy saving,emission reduction and comprehensive utilization of resources can be realized.

BOF;limekiln;high temperature flue gas;calcining;purifying and recycling

X757

B

1004-4620（2017）01-0046-02

2016-08-05

程志洪，男，1982年生，2009年畢業于安徽工業大學鋼鐵冶金專業。現為濟鋼集團國際工程技術有限公司工程師，從事煉鋼工程設計工作。