降低轉爐煤氣粉塵排放的技術方法

華耀鋒++沈建濤++原閣鵬++魏浩++胡緒升

摘 要：根據轉爐煉鋼工藝及煙氣粉塵特點，分析OG濕法、半干法、HLG干法、圓筒形濕電四種除塵工藝技術及特點；從改變除塵工藝方面將OG濕法改造成HLG干法除塵系統和改善除塵工藝方面將OG濕法除塵系統改造成OG濕法+圓筒形濕電除塵系統，依此達到節能減排的目的并保證轉爐煤氣排放粉塵濃度達到國家環保要求。

關鍵詞：顆粒物排放；OG法；HLG干法；圓筒形濕電

中圖分類號：X757 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0010-03

1 引言

據中國鋼鐵協會統計，今年全國前三季度粗鋼產量60378萬噸，同比增長0.4%，鋼材產量85178萬噸，增長2.3%，增速同比提高1.2個百分點。且根據“國家計委能源所”的統計，其中有87.7%為轉爐鋼，轉爐數量大約600座。轉爐鋼是指在轉爐內以液態生鐵為原料，將高壓氧氣吹入爐內熔化的生鐵液中，使生鐵中的雜質被氧化去除而煉成的鋼。轉爐鋼冶煉過程中會產生大量的轉爐煤氣和粉塵，具體成分見表1、表2所示。

表1顯示，回收期轉爐煤氣CO濃度高，具有高熱值（熱值在1650～2200Kcal/Nm3之間）的特點；從各鋼廠統計數據看，轉爐煤氣回收量基本都在115Nm3/t鋼左右。表2成分顯示，粉塵含Fe量高，可以進入燒結環節或者煉鋼環節作為原料使用；有鋼廠統計，粉塵創造的價值約1.2元/t鋼。

根據國家規范要求的粉塵排放標準及轉爐煤氣使用條件，需要將轉爐煤氣、粉塵兩者徹底分離，即轉爐煤氣放散或者回收前均要求較低的粉塵含量。目前，轉爐煤氣、粉塵分離的技術有HLG干法除塵系統、半干法除塵系統、OG濕法除塵系統和OG濕法+圓筒形濕電除塵系統四種[1]。

2 HLG干法除塵系統、半干法除塵系統和OG濕法除塵系統

2.1 OG濕法除塵工藝系統

OG濕法除塵系統主要由一級喉口可調文氏管、重力脫水器、二級喉口可調文氏管、90°彎頭脫水器、復擋絲網除霧器、水封、風機系統、三通閥、水阻柜等組成。OG濕法除塵工藝系統如圖1所示。

其中一級喉口可調文氏管采用手動可調型溢流文氏管，手動調節板調節至一定開度，固定使用。一文起到一定的降溫和粗除塵作用，一文阻損4～5KPa。二級喉口可調文氏管采用“R-D”線性可調文氏管，通過調節閥板或者重錘的開度，以控制煙罩內微差壓及除塵效果，二文阻損15～16KPa。轉爐煤氣經復擋絲網除霧器后進入風機系統，在吹煉前期和后期一氧化碳濃度較低時，由三通閥切換至放散塔燃燒放散；在吹煉中期一氧化碳濃度和氧氣濃度符合回收條件時，由三通閥切換至煤氣柜儲存[2]。

2.2 半干法除塵工藝系統

半干法除塵系統是在OG濕法除塵系統基礎上改進而來，主要是將一級喉口可調文氏管改造為蒸發冷卻器，阻損0.2KPa。半干法除塵工藝系統如圖2所示。

2.3 HLG干法除塵工藝系統

HLG干法除塵系統主要由蒸發冷卻器、圓筒形煤氣除塵器、風機系統、切換站（放散閥、回收閥組成）、煤氣冷卻器、放散煙囪等組成。系統分為基本型和改進型，具體見圖3、圖4所示；兩者粉塵排放量也不同，如表3所示。

表3可以看出，兩者在回收期的粉塵排放值均可保證在10mg/Nm3以下；在放散期，改進型依然可以保證在10mg/Nm3以下，而基本型排放只能控制在15mg/Nm3以下，煉鋼操作稍有偏離規程，粉塵排放可能會高于15mg/Nm3。

2.4 三種除塵工藝系統對比

從三種除塵工藝系統的設備組成、能耗、粉塵排放等方面，做出詳細對比，具體見表4所示。

綜合對比來看，HLG系統在粉塵排放量低，能耗低等方面均優于半干法和OG濕法，也符合國家“降耗減排”方針要求，所以轉爐煤氣和粉塵分離的最佳技術是HLG干法除塵系統[3]。

3 OG濕法除塵工藝系統改造成HLG干法除塵工藝系統技術

3.1 轉爐煉鋼廠房結構的改造

煉鋼廠房結構改造包括[4]：（1）煉鋼鋼筋混凝土平臺開孔，放置粗灰倉；并在平臺下部增設加強筋。（2）高架流槽所在的平臺開孔布置EVC筒體，并增設框架梁或者改造原有梁用于支撐整個EVC的重量；與二次除塵煙道干涉時，必須做出相應的改造。（3）桁車所在的平臺開孔，布置EVC筒體，并增設框架梁或者改造原有梁作為基礎梁，布置滑動支座用于限制EVC筒體豎直方向伸縮。（4）桁車所在的平臺搭建新的檢修平臺，用于檢修EVC噴槍及環管。（5）核算改造梁相關聯的廠房立柱及橫梁受力情況，做出相應的加固方案。

3.2 轉爐煉鋼廠房內、外設備的改造

廠房內設備的改造表5所示。

廠房外設備的改造表6所示。

3.3 轉爐煉鋼廠房內、外電氣及控制的改造

廠房內、外電氣及控制的改造表7所示。

3.4 改造后轉爐煉鋼系統對HLG系統增加的通訊信號

轉爐煉鋼系統對HLG系統傳遞增加的通訊信號表8所示。

3.5 改造后HLG系統對轉爐煉鋼系統增加的通訊信號

HLG系統對轉爐煉鋼系統增加的通訊信號表9所示。

3.6 改造后煤氣柜系統對HLG系統增加的通訊信號

煤氣柜系統對HLG系統增加的通訊信號表10所示。

3.7 改造后HLG系統對煤氣柜系統增加的通訊信號

HLG系統對煤氣柜系統增加的通訊信號表11所示。

4 OG濕法除塵系統+圓筒形濕法電除塵器技術

OG濕法除塵系統+圓筒形濕法電除塵器技術是在不改變原有OG濕法除塵系統設備的基礎上，在引風機前端增設一套“濕法電除塵器（簡稱濕電）”，并配套一套污水處理系統[5]。

4.1 圓筒形濕電除塵技術

定義：煙氣采用水平進、出氣或者豎直進、出氣方式，電場截面為圓形，從電場頂部、側部噴射霧化水和沖洗水的方式對煙氣中微細粉塵進行浸潤增濕、凝并、收集和清理電場的新型濕法電除塵技術，稱為“圓筒形板式濕法電除塵器”；根據煙氣進、出方向分為“臥式”和“立式”兩種。具體見圖5所示。

4.2 圓筒形濕法電除塵器關鍵技術及污水處理關鍵技術

圓筒形濕法電除塵器關鍵設備及技術要點表12所示。污水處理關鍵設備及技術要點表13所示。

4.3 圓筒形濕法電除塵器控制系統

引風機前端增設的濕電，除了原有設備改動外，還需與原有除塵控制系統銜接，并改動相關參數，在滿足低排放的條件下，減少能耗。系統參數如表14所示。

5 結語

“四平現代鋼鐵2×60t轉爐煙氣OG濕法系統改HLG干法系統項目”、“柳州鋼鐵一區3×150t、二區3×120t轉爐煙氣OG濕法系統改HLG干法系統項目”和“首鋼遷安2×210t轉爐煙氣OG濕法除塵系統+圓筒形濕法電除塵器技術改造項目”共計10套除塵系統的改造均依據上述改造方案執行，改造后粉塵排放均滿足≤15mg/Nm3（排放期）、≤10mg/Nm3（回收期）。改HLG干法系統項目的電耗、水耗、系統壓損的參數均接近表4中的數據；增設圓筒形濕電項目根據工藝參數的調整（尤其是二級喉口可調文氏管環縫的調整），在保證排放的情況下，使系統壓損從原來的21KPa降低至18KPa；綜合以上數據及情況說明，改HLG干法除塵和增設圓筒形濕電均能使煙囪出口粉塵排放值遠低于國家規范要求值的目標。

參考文獻

[1]劉穎昊.轉爐煤氣干法回收利用技術研究[G].2003年中國鋼鐵年會論文集，730-733.

[2]張同忠.轉爐煤氣干法除塵技術在我國的應用[J].硅谷，2009（3）：116-117.

[3]陶有志，等.遷鋼210t轉爐煤氣干法除塵工藝生產實踐[J].冶金能源，2010（5）：15-17.

[4]林燕.濕式電除塵器在轉爐煤氣回收系統中的應用[J].梅山科技，2006（2）：7-10.

[5]劉鶴忠，陶秋根.濕式電除塵器在工程中的應用[J].電力勘測設計，2012（3）：43-47.