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新邯宝250吨转炉烟气干法除尘工艺的应用


邯宝 250 吨转炉烟气干法除尘工艺的应用
陈东宁 王玉生 潘树敏 冯春松 赵艳玲 邯郸 056015)

( 河北邯钢集团邯宝钢铁有限公司炼钢厂

摘要: (LT 法) 烟气净化回收工艺, 摘要: 邯宝公司炼钢厂 2×250 吨转炉采用干法 该工艺由烟气冷却、净化回收及控制系统组成,主要设备有蒸发冷却器、 静电除尘器、轴流引风机

、切换站、煤气冷却器、放散烟囱。生产实践 证明,该系统运行稳定,除尘效率高,且运行费用低,净化后的烟气含 尘量仅为 6.6mg/Nm3。 关键词:转炉;干法除尘工艺;烟气;含尘量 关键词 Application of dry dedusting process in Hanbaosteel 250t converter Chendongning Zhaoyanling ( The Steel-making plant of Hanbao of Hansteel Co. Handan 056015) Abstract: The 2×250t converters in Steel-making plant of Hanbao Co. adopts LT-steel gas process for the flue gas cleaning and recovery, which is composed of the flue gas cooling 、cleaning、recovery and the process control system. The LT-process mainly consists of Evaporation Cooler(EC) 、 Electrostatic Precipitator(EP) 、 Axial Flow ID Fan、Switchover Station、Flave Stack、Gas Cooler. The LT-process removal efficiency is high. The dust content of the flue gas after cleaning is 6.8mg/Nm3 and the running cost is low.
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Wangyusheng

Panshumin

Fengchunsong

? Key words: converter;dry dedusting process;flue gas;dust content 在我国,炼钢厂转炉烟气净化回收方式主要有湿法(OG 法)净化回收 系统和干法(LT 法)净化回收系统两种,且湿法一直占主导地位,约占 90%以上。 1. 湿法(OG 法)净化回收系统和干法(LT 法)净化回收系统的比较 1.1 湿法(OG 法) 净化回收系统 湿法(OG 法)系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处理等部 分组成,烟气经冷却烟道后进入烟气净化系统。烟气净化系统包括两级文 氏管、脱水器和水雾分离器,烟气经喷水处理后,除去烟气中的烟尘,带 烟尘的污水经分离、浓缩、脱水等处理,净化后的煤气被回收利用,系统 全过程采用湿法处理。 1.1.1 优点(3) (1)湿法除尘技术在国内应用比较成熟,检修周期稳定; (2)除尘设备寿命长; (3)设备运行简单,好维护,符合国内操作习惯; (4)设备投资低。 1.1.2 缺点 (1)风机转子、喉口需要经常维护、定期更换,约一个月一次; (2) 排放烟气的含尘量较高,约 50~100 mg/Nm?,用户使用前仍需电除 尘; (3) 系统存在二次污染; (4) 湿法除尘较干法除尘耗新水量高; (5) 系统阻损大,所以能耗大,占地面积大,环保治理及管理难度较
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大。 1.2 干法(LT 法)净化回收系统 LT 法系统主要是由烟气冷却、净化回收两部分组成。烟气经汽化 冷却烟道后进入蒸发冷却器进行降温和粗除尘,在随后的电除尘器内 进行细除尘,净化后的煤气经冷却后进入煤气柜可直接使用。 1.2.1 优点 (1)除尘净化效率高,通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至 10mg/Nm?以下; (2) 该系统全部采用干法处理, 不存在二次污染和大量的污水处理; (3)干法系统阻力约 8~8.5kPa,湿法系统阻力约 25 kPa,所以干 法系统阻损小(1) ; (4)煤气热值可达 8MJ/m3,煤气回收量最大可达 91.4Nm3/h(2) ; (5)回收粉尘可直接利用,节约了能源; (6)系统简化,占地面积小,便于管理和维护。 1.2.2 缺点(3) (1)干法投资大(与湿法相比,大概投资多 10%) ; (2)蒸发冷却器喷头结构技术要求高,为进口件; (3)蒸发冷却器的卸灰出口易有堵塞现象; (4)电除尘器泄爆较频繁, 泄爆时必须提枪, 对工艺操作要求严格; (5)控制系统复杂(蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、切换 站气体成分控制等) 。 1.3 250t 转炉干法除尘与湿法除尘的技术参数比较(4) (见表一) 表一中的数据是根据德国鲁奇(Lurgi)公司所提供的技术附
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件中统计得来。 表一 项目 风机装机容 量 循环水用量 耗新水 用蒸汽量 氮气用量 260 t/h 102 t/h 8 t/h 700 Nm?/h 事故时:50000 Nm ?/h 煤气回收量 100 Nm?/h;保证值 85 Nm? 90 Nm?/h;保证值 75 Nm ?/h 煤气含尘量 <10mg/Nm?,保证值< 30mg/Nm? <30mg/Nm?,保证值< 50mg/Nm? 1480 t/h 170 t/h 0 700 Nm?/h 2×250t 转炉干法除尘与湿法除尘的技术参数 干法 1550 kw 湿法 3500 kw

因此, 干法除尘技术比湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益。 邯钢集团邯宝公司炼钢厂采用干法转炉烟气净化回收工艺, 该系统 随炼钢系统于 2007 年 4 月 8 日开工建设, 2008 年 10 月 17 日正式投入运 行,经过一段时间的生产实践,目前已经达到了设计要求,且系统运行 稳定,除尘效率高,运行费用低。 2.转炉烟气干法除尘系统组成 邯宝公司炼钢厂第一期建有 2 座 250 吨顶底复吹转炉, 年设计生产能 力是 520 万吨。烟气净化回收采用干法(LT 法) 。该系统从烟气进入蒸发 冷却器开始到煤气冷却器为止,该系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器、
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轴流风机、转换站、煤气冷却器等设备组成。 3.干法除尘系统工艺流程(图一)
转炉烟气 汽化冷却烟道 蒸发冷却 静电除尘器 轴 流 风

粗灰收集仓

链式输送机

汽车外运

料仓

汽车外运 切 烟囱点火放散 换 用户 煤 气 煤气冷却器 站

干法除尘系统工艺流程图 图一

图二

LT 系统

邯宝公司炼钢厂 LT 烟气净化回收系统主要由烟气冷却、净化回收两部 分组成, 其工作原理是: 在炉口处约 1450℃的烟气经过固定烟罩进入汽化冷 却烟道后,烟气温度降至 800~1000℃,然后烟气进入净化系统。烟气净化 系统由蒸发冷却器和静电除尘器组成。 蒸发冷却器通过纤维伸缩接头与汽化
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冷却烟道出口相连,在蒸发冷却器筒体颈部呈环形装有 22 个双流雾化冷却 喷嘴,两种流体被它们之间带有隔离空气层的同心管输送到喷嘴,然后经喷 蒸汽对水进行雾化,喷嘴的喷水量是根据蒸发冷却器出口温度来自动控制 的,烟气经过蒸发冷却器后温度降至 180~200℃,同时约有 40%的粗粉尘在 蒸发冷却器的作用下被捕获, 粗粉尘通过链式输送机、 双板阀进入粗灰料仓。 经冷却、粗除尘和调质后的烟气进入有 4 个电场的圆形静电除尘器,经静电 除尘器除尘后烟气含尘量降至 10mg/m3 以下。静电除尘器收集的细灰,经过 扇形刮板器、 底部链板输送机和细灰输送装置排到细灰仓由汽车外运至烧结 厂重复利用。 在切换站, 合格烟气经过煤气冷却器降温到 70℃后进入煤气柜, 不合格的烟气通过放散烟囱点火放散。 4.干法除尘系统设备介绍 转炉烟气干法除尘系统的主要设备有蒸发冷却器、静电除尘器、轴流 引风机、切换站、煤气冷却器、放散烟囱、粉尘输送系统、煤气柜。 4.1 蒸发冷却器 蒸发冷却器与汽化系统的弯烟道相连,为一圆柱形筒体结构,垂直布置, 有特殊的双流喷嘴。通过烟气在蒸发冷却器进、出口的温度和流量的反馈, 计算机模型计算出烟气携带的热量和所需的喷水量。经过蒸发冷却器,占烟 气含尘量 40%~50%的粗颗粒灰被沉淀在蒸发冷却器下部的灰槽中。 这部分灰 含铁量很高,宜于回收利用。 剩余的细颗粒灰尘经过蒸发冷却器后,改变了比 电阻,使之更适于在电除尘器内得以被吸附和捕捉。 4.2 静电除尘器 静电除尘器内分前、 后安装了 4 个平行布置的电场, 每个电场采用 50~ 60kV 的高压供电。每个电场在与静电除尘器平行方向上安装了 10 块集尘电
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极,每个集尘电极之间形成 0.4 米的气体通道。在集尘电极之间布置高压框 架,框架中装有放电极(阴极)并和高压供电系统连接,顶部由绝缘子连接。 绝缘子采用电加热,并用氮气进行吹扫,以防止绝缘子由于粉尘积聚或者绝 缘体壁的冷凝物(水和汽)形成而产生电火花,导致电器击穿。在放电极的 紧邻区域是极高强度的电压,由于电晕电压排放,使气体形成带负电荷的离 子,在放电电极和集尘电极之间的电场作用下,带负电的气体离子偏移到带 正电的集尘电极上。灰尘离子因而受到部分气体离子的作用同样带上负电, 自由移向集尘电极并积聚在集尘电极上。为了清除电极上聚集的粉尘,在相 应的位置安装振打设备,细颗粒粉尘通过振打脱尘系统,掉落在静电除尘器 底部的粉尘漏斗中。粉尘漏斗中的灰再用链式输送机送至除尘器下的卸料 口。为了安全需要,在静电除尘器进、出口设置 8 个压力释放阀,当发生泄 爆时,压力释放阀可不同程度地打开以释放静电除尘器内的压力。 4.3 轴流风机 引风机为轴流风机,风机前、 后的阻损较小,风机自身压降较小,因此风机 的压力是 OG 系统 (阻损)的 1/3。 另外,由于采用轴流风机,烟道在风机处呈 通道状,当电除尘器内发生泄爆时,可通过一部分爆炸气体,对减轻电除尘器 的泄爆影响是有利的。 4.4 切换站 该装置原理上是一个干式运转的阀门站,主要由两个严密密封的具有调 节性能的钟型阀组成,负责在烟囱和煤气柜之间进行快速切换,以回收尽可 能多的转炉煤气。 4.5 煤气冷却器 煤气冷却器为一竖直的筒体形结构,主要作用是使净化后的 CO 气体降温,
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从而降低 CO 气体的体积,以增加气柜的储气能力。净化后的 CO 气体从冷却 器筒体下部进入,上部流出。冷却器排出的冷却水经降温后用泵直接打入前 面的蒸发冷却器重复使用,这是一个闭路循环系统,可节约用水。 4.6 放散烟囱 放散烟囱配备三个点火装置。为了安全起见,安装了一台氮气喷射器, 以便在引风机跳闸或在吹炼期间风机发生故障时,保证烟囱能从系统中引出 气体。 4.7 粉尘输送 在蒸发冷却器和静电除尘器的下部,有密封的链式输送机和储灰仓。卸出 的粉尘用汽车灌装运输给烧结厂做烧结矿原料。 5. 测量和控制回路 LT 控制系统共分三个控制回路: 蒸发冷却器的温度控制、 风机流量控制、 转换站气体成分控制。5.1 蒸发冷却器的温度控制包括: (1)蒸发冷却器出口温度测量; (2)蒸发冷却器入口温度测量; (3)电除尘器入口温度测量; (4)喷水量的控制和测量。 5.2 风机流量控制 烟气在汽化冷却和除尘装置中的流量,可通过烟气流量调节器的输出 信号控制,这种控制可通过改变风机的转速来实现,使炉口始终保持微正 压。 5.3 转换站气体成分控制 为了回收气体和检测设备的安全性,必须对气体的 CO、CO2 和 O2 的含
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量进行分析。当烟气中 CO 含量大于规定值 40%,且氧含量小于规定值 1% 时,回收烟气阀打开,进行煤气回收,否则进行煤气点火放散。 6. 干法除尘系统的运行效果 2008 年 10 月 17 日邯钢集团邯宝炼钢厂 1#炉干法除尘系统投入运行, 2009 年 2 月 21 日 2#炉干法除尘系统投入运行, 生产过程中两套系统运行稳定, 除 尘效率高,运行费用低,到目前为止两套干法除尘系统均已通过了验收。生 产实践表明,两套干法除尘系统净化后的烟气含尘量考核值平均都在 6.8mg/m3 以下;风机使用寿命长,维护工作量小;吨钢用水量约为 0.07m3, 是湿式系统的 1/3 左右,整个系统没有污水外排,利于环保。干法除尘系统 阻力约为 8.2KPa,吨钢耗电量为 3.6kW.h。系统自动化程度高,煤气回收时 切换速度快,吨钢可回收煤气 91.4m3。同时,由于粉尘含量低,煤气质量高, 可直接供用户使用,目前邯宝炼钢厂所使用的钢包、中间包烘烤和热轧厂的 加热炉均使用回收的转炉煤气。经过回收的粗细灰尘可运送至烧结厂,在原 材料使用上节省了大量成本。 7.结论 通过邯宝炼钢厂实践综合分析,干法除尘在节能、节水、环保等方面明 显优于湿法除尘,且实践证明选择 LT 干法除尘工艺是正确的。邯宝炼钢厂为 国内干法除尘工艺积累了一定的实践经验,也确定了一定的转炉操作模式。 转炉煤气干法除尘技术在国际上已被认定为今后的发展方向,它可以部分或 完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗,有望实现转炉负能耗炼钢的目标。
参考文献: 参考文献: (1) 《莱钢 120t 转炉烟气干法除尘工艺技术》 ,周茂林、沈惟桥、孟宪俭、王玉春, 《山东冶金》2005 年第 5 期 (2) 《炼钢转炉煤气干法净化回收与利用技术》 ,吕乃冲、逄亚男, 《冶金自动化》31 卷 4 期(2007/07)页次 61-63 (3) 《转炉煤气干法除尘技术在国内钢厂的应用》 ,王永刚, 《重型机械》2006 年 02 期 (4)德国鲁奇(Lurgi)公司为邯宝炼钢厂所提供的技术附件 作者简介: 作者简介: 9

王玉生(1973—) ,男,工程师,1997 年毕业于包头钢铁学院钢铁冶金专业,本科学历;现工作于河北邯钢集团邯宝 公司炼钢厂转炉车间,邮编:056015;联系电话:13323202137。

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