7-7转炉煤气干法(LT)电除尘设备国产化应用年会论文

1、.PAGE ：.；PAGE 10转炉煤气干法LT净化回收技术的国产化运用 杨涤 翟玉杰摘 要：本文论述转炉煤气干法LT净化回收技术的，技术特点及系统配备技术国产化的进程 关键词：转炉煤气 干法LV净化与回收 国家已将节能减排，改善环境提升到关系全局的战略高度，强调一切民众要有认清其极端的重要性和紧迫感，而冶金节能减排是治理之重点，消化了国外先进技术，自主研发创新，提升我国节能环保的技术配备程度，是冶金科技任务者的历史责任。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

2、，普通情况下，转炉煤气成份中CO的含量占5566%体积百分比，其烟尘成份中金属铁占13%，FeO占68.4%，Fe2O3占6.8%，当CO含量在60%左右时，其热值可达8000KJ/Nm3，而烟尘量普通为1020kg/t钢。从中可以看出，在氧气转炉炼钢中，转炉煤气中CO含量很高，烟尘中铁含量也很高，因此都有很高的回收利用价值。经过转炉煤气的回收，不仅可以节约大量能源，而且对烟尘加以综合利用，变废为宝，同时又净化了大气环境。国内外概略和开展趋势随着氧气转炉炼钢消费的开展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地开展完善。目前，氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法，一种是煤气湿法OG法净化回收

3、系统，一种是煤气干法LT法净化回收系统。日本新日铁和川崎公司于60年代结合开发研制胜利OG法转炉煤气净化回收技术。OG法系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处置等部分组成。其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、脱水器和水雾分别器，烟气经喷水处置后，除去烟气中的烟尘，带烟尘的污水经分别、浓缩、脱水等处置，污泥送烧结厂作为烧结原料，净化后的煤气被回收利用。系统全过程采用湿法处置，该技术存在的缺陷：一是处置后的煤气含尘量较高，达100mg/Nm3以上，要利用此煤气，需在后部设置湿法电除尘器进展精除尘将其含尘浓度降至10 mg/Nm3以下；二是系统存在二次污染，其污水需进

4、展处置；三是系统阻损大，所以其能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较大。鉴于以上情况，德国鲁奇公司和蒂森钢厂在60年代末结合开发了转炉煤气干法LT法净化回收技术。LT法系统主要由烟气冷却净化回收和粉尘压块三大部分组成，其烟气经冷却烟道使烟气温度由1450C左右降至8001000C，然后进入烟气净化系统。烟气净化系统由蒸发冷却器和圆筒型电除尘器组成，烟气经过蒸发冷却器使其温度继续降至180200C，同时经过调质处置，使烟尘的比电阻降低并搜集了粗粉尘，经过初步处置的烟气进入圆筒型电除尘器，经过进一步的净化，使其含尘浓度降至10 mg/Nm3以下，以获得最正确的除尘效果。由电除尘器和蒸发冷却器收下

5、的粉尘经保送机送到压块站，在回转窑中将粉尘加热到500600C，经过压块机采用热压块的方式将粉尘压制成型，成型的粉块可直接用于转炉炼钢。LT法主要的优点：一是除尘效率高，经过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10 mg/Nm3以下；二是该系统全部采用干法处置，不存在二次污染；三是系统阻损小，煤气发热值高，回收粉尘可直接利用，节约了能源；四是系统简化，占地面积小。因此，LT法干法除尘技术比OG法湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益。由于该系统具有能耗低，除尘效率高，并取消了污泥系统，转炉煤气与粉尘均得到了综合利用，并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的，因此获得世界

6、各国的普遍注重和采用。到目前为止，转炉煤气干法LT法净化回收技术在德国、奥地利、韩国、澳大利亚、法国、卢森堡等国得到运用，与此同时，美、英、日也开场采用该技术，运用总数已达40套以上。转炉煤气干法LT法净化回收技术在国际上已被认定为今后的开展方向。经济效益和社会效益分析由于氧气转炉干式电除尘技术具有独特的优越性，所以被越来越多的国家所采用以取代OG法。采用干式电除尘技术，不但经济效益明显，且环境效益也佳。根据宝钢转炉煤气湿法OG法净化回收系统及干法(LT法) 净化回收系统运转的阅历，采用干法电除尘技术，每吨钢可节约电1.1度，节水3吨，并可回收10.5公斤含铁75%以上的烟尘和相当于20升左右

7、燃料油的优质煤气.此外,每吨还可节约消费费用2.5元人民币。 我国目前广泛采用的转炉湿式除尘系统(OG法)，除宝钢外，普通大、中型转炉除尘吨钢耗电平均为6度，小型转炉除尘耗电平均1015度。转炉煤气的回收率很低，转炉除尘的污水处置复杂，污泥均未合理的综合利用。假设一个年产300万吨钢的大型氧气转炉炼钢车间由OG法改用LT法干式电除尘，假定它们回收的能量和烟尘相等，仅节电，节水和节约消费费用三项合计的年经济效益年，按最保守的估计也在1700万元以上。其中：节约工业用电： 0.4 x 1.1 x 3000000=900 万元 (每度电按0.4元计) 节约工业用水： 1.0 x 3.0 x 3000

8、000=132 万元 (每吨水按1.0元计)节约消费费用： 2.5 x 3000000=750 万元此外，含铁粉尘压球后替代转炉废钢和矿石也将是一笔可观的附加收入 假设在我国普遍推行转炉干法电除尘，全年除尘耗电可减少近3亿度。 假设将转炉可回收的煤气与蒸汽都综合起来，折合成规范煤，每吨钢可回收35公斤左右，可望实现低能或无能练钢。 更值得留意的是干法回收的粉尘，成球后直接前往转炉替代废钢或矿石作为冷却剂，直接回收其金属铁，可添加钢产量180吨/每万吨钢。使煤气粉尘排放量大大低于国家环境维护要求，发明一个良好的消费环境和生活环境。 大大减少了原系统的设备维修费用。转炉煤气干法LT法与湿法OG法除

9、尘的技术经济目的比较在新建或改造一座炼钢转炉时，其除尘系统选择干法除尘，还是湿法除尘，以下援用德国鲁奇公司两座次150吨转炉为例。提供干法与湿法除尘的技术经济比较，对设计人员、用户选择除尘方法有一定的参考价值。 1.根本参数氧气量 42000 Nm3/h 转炉容量 150 t年钢产量 1.3x106 t 冶炼周期性 4050min吹氧时间 1617 min 每天吹炼炉数 30炉原始炉气量 94000 Nm3/h 熄灭系数 0.1烟气量 110000 Nm3/h 出汽化冷却器温度 1000 C2.除尘系统相应设备的主要技术数据对比OG湿法除尘LT干法除尘降温文氏管t=78C蒸发冷却塔t=150C

10、P=3000 PaP=100 Pa除尘文氏管P=12000 Pa静电除尘器P=200 Pa出口含尘100 mg/Nm3出口含尘10 mg/Nm3高压离心风机P=21000 Pa单机轴流风机P=6500 Pa功耗N=1865 kW功耗N=610 kW饱和冷却器煤气含尘量10 mg/Nm3煤气含尘量10 mg/Nm3污水沉凝安装干法保送储存安装污泥脱水安装干法成球压块安装污泥枯燥污泥前往烧结沉块前往烧结耗费目的每炉耗电1235 kW耗费目的每炉耗电335 kW每炉耗水 70 m3每炉耗水 25 m33.投资比较比较内容简介OG法LT法一次投资额(百万德国马克)18.6/(100)20.5/(110

11、)年经济收益(百万德国马克)煤气球团合计13.0-13.0/(100)13.03.916.9/(130)年运营费用(百万德国马克)利息 年利7.5%折旧 每年8.33%操作费 维修、保险费工资待遇 (3%5%)合计 1.41.551.740.440.695.82/(100)1.541.710.490.400.384.52/(78)吨钢费用 (德国马克)4.483.48 注:比较内容中投资费用不包括烟罩、汽化冷却烟道、煤气柜与烟气管道。上述分析阐明，干法电除尘系统的初次投资比湿式系统约高10% 。但由于干式系统具有许多优点，所以其年消耗费用比湿法低22%。从综合比较表可看出，干法所多花的投资，不

12、到一年半时间即可全部收回，而且随着运转时间的增长，干法除尘的经济效益逐年添加。转炉煤气干法LT净化回收技术转炉煤气干法除尘系统工艺流程为：约1550的转炉烟气在风机的抽引作用下，经过烟气冷却系统(活动烟罩、热回收安装及汽化冷却烟道)，使温度降至8001200后进入蒸发冷却器。蒸发冷却器内有假设干个双介质雾化冷却喷嘴，对烟气进展降温、调质、粗除尘，烟气温度降低到150200，同时约有40%的粉尘在蒸发冷却器的作用下被捕获，构成的粗颗粒粉尘经过链式保送机输入粗灰料仓。经冷却 、粗除尘和调质后的烟气进入圆筒形静电除尘器，烟气经静 图1：煤气冷却和净化，CO气体回收电除尘器除尘后含尘量降至10/3以下

13、。静电除尘器搜集的细灰，经过扇形刮板器、底部链式保送机和细灰保送安装排到细烟尘仓。经过静电除尘器精除尘的合格烟气经过煤气冷却器降温到7080后进入煤气柜，氧含量2%的煤气经过火炬安装放散。整套系统采用自动控制，与转炉的控制相结合。 转炉煤气干法除尘系统主要构成及技术特点 1蒸发冷却器 转炉冶炼时，含有大量的高温烟气冷却后才干满足干法除尘系统的运转条件。蒸发冷却器入口的烟气温度为8501200，出口温度约为200才干到达静电除尘器的条件。为此，采用假设干个双流喷嘴调理最正确水量降温。双流喷嘴的水量可根据进入蒸发冷却器内的枯燥气体的热含量随时调整。通入的蒸汽使水雾化成细小的水滴，水滴受烟气加热被蒸

14、发，在汽化过程中吸收烟气的热量，从而降低烟气温度。 蒸发冷却器除了冷却烟气外，还可依托气流的减速以及进口处水滴对烟尘的润湿将粗颗粒的烟尘分别出去，到达除尘的目的。灰尘聚积在蒸发冷却器底部由链式保送机输出。 蒸发冷却器还有对烟气进展调理改善的功能，即在降低气体温度的同时提高其露点，改动粉尘比电阻，有利于在静电除尘器中将粉尘分别出来。除了烟气冷却和调理以外，占烟气中总灰尘含量约40%的粗灰也在蒸发冷却器中进展搜集。 2静电除尘器静电除尘器为圆筒形静电除尘器，它是转炉煤气干法除尘系统中的关键除尘设备，其主要技术特点为：优良的极配方式。由于转炉煤气的含尘量较高，在进入电除尘器时，普通为4055/3，而

15、除尘器出口的排放浓度要求小于10/3。这就要求电除尘器具有非常高的除尘效率，而除尘效率高低的主要要素就取决于其极配设计的合理性。该除尘器分为4个独立的电场，平行布置。每个电场均采用了24型阳极板，由于烟气温度较高，所以阳极板采用了一种耐温资料。针对4个电场的先后顺序，阴极采用了不同的方式和材质。经过对投运设备的检测，证明了该极配方式可以保证除尘效率。良好的平安防爆性能。由于转炉煤气属于易燃易爆介质，对设备的强度、密封性及平安泄爆性提出了很高的要求。该除尘设备采用了抗压的圆筒外形，而且在锥形进出口各装有可靠的泄爆安装，从而保证了除尘器长期运转的平安可靠性。除尘器内部的扇形刮灰安装。电除尘器内部刮

16、灰安装是电除尘器中非常重要的一部分，电除尘器排灰能否顺利，会影响到整个系统的正常运转。该除尘器的刮灰安装采用齿轮带动弧形齿条传动，并采用干油集中光滑，保证了刮灰安装的顺利运转。耐高温链式保送机。由于该除尘设备除尘效率高，所以有大量的灰需求即时保送出去。设备采用了可靠的耐高温链式保送机进展输灰，确保输灰顺畅。风机站 安装在圆筒式后面的ID风机用于将转炉废气保送到放散塔的出口或煤气柜。干法除尘系统的特点是在静电除尘器上的压力损耗低，它可选用较低的风机功率，为此可以运用轴流风机。与离心风机相比，轴流风机可经过变频电机实现无级调速。另外，气流送进煤气柜之前应升高到较高的压力程度。 图2：煤气量控制第1

17、部分为了在流量控制范围内升高压力，调整ID风机的速度。 放散塔布置在ID风机的下游。点火安装位于清洗塔上部。在放空前，含有一氧化碳的废气用点火安装点燃后放散。根据一氧化碳的含量，在从风机到放散塔或煤气柜之间装有切换杯阀。由高压泵、比例阀等组成的液压系统控制二个杯阀的开启和闭合，到达或放散或回收的目的。 图3：煤气量控制第2部分切换站的功能如下： 根据转炉产生的煤气含量，及转炉实践的工况条件控制“放散或“回收。当实现放散时，液压系统经过控制比例阀的开度，控制放散杯阀翻开，回收杯阀封锁，将煤气保送到放散塔；实现回收时，控制回收杯阀翻开，放散杯阀封锁，将煤气保送给煤气冷却器，直至煤气柜。 4煤气冷却

18、器煤气冷却器在静电除尘器后主要起洗涤降温作用，把经过静 电除尘器除尘的合格烟气(150200)降温到7080后排 图4：煤气回收转换站入煤气柜。煤气冷却器内上部装有两层喷水系统，合格烟气从煤气冷却器下部进入顶部排出，从而到达降温作用。 5控制系统 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、切换站气体成分控制。整个控制系统的关键技术是静电除尘器的高压变压整流设备的控制，其性能特点是全面结合了湿、干及热性气体静电除尘器的电子处置技术及相关领域的知识和阅历。对于诸如不断变化的操作形状、极端的过程动摇和多电极配置等情况，不能完全用纯数学的方式描画；因此在闪络判别、电晕效应的最优化等

19、方面采用了模糊控制，改善了烟气的净化效果；经过数字输入来实现外部操作或触发操作方式，具有处置特殊的负载形状的功能，并根据工艺过程引起的负载变化来调理电压以到达节能目的。经过光缆与配套系统或PC衔接，实现计算机对除尘器节能的自动控制与除尘器的电流、电压值在远程的实时监视。另该技术设备是与干式静电除尘配套设备。根据吹炼、停吹、振打等三种任务形状，进展火花跟踪控制、间歇供电、反电晕检测、峰值跟踪控制并提供各种维护功能。按设定好的程序对电压和电流进展调理，以发扬最大的电流效率，确保平安消费。该成套技术设备是由北京博谦工程技术在研讨和跟踪国外技术的根底上自主创新，并曾经将该套设备投入钢铁企业实践运转。

20、蒸发冷却器的温度控制根据出入口烟气温度、流量调理喷水量，确保烟气出口温度在控制范围内。烟气在汽化冷却和除尘安装中的流量由流量控制系统确定。烟气流量可经过烟气流量调理器的输出信号控制，这种控制可经过改动风机的转速来实现，使炉口坚持微正压。汽化冷却烟道中的静压力是决议烟气流量调理的主要参数，另外对烟气流量调理起作用的影响参数是吹氧量和烟气量，在转炉正常作业中，1台计算机担任处置这三个参量并将此作为修正参量输给风机速度调理控制机构。对于在炼钢过程中进展的加料作业，如矿石或石灰石，或者辅助作业，系统的烟气流量调理系统将根据给定的程序做出反响。 切换站气体成分控制是在规定的时间内根据烟气成分分析确定切换

21、站的动作。当烟气中含量大于规定值30%、氧气含量小于规定值2%时，回收烟气阀翻开。烟道转换所用阀门配有调理元件，流线型通道外形调整膜，便于在烟气切换时平衡系统的压力，防止在转炉口烟气捕集点发生喘振景象。转炉煤气干法除尘系统自动化控制范围从汽化冷却烟道开场到煤气冷却器终了，设一级根底自动化，与转炉本体、汽包等自动化系统进展联网通讯，组成以太网光纤环网。其自动化控制程度高，具有自顺应功能的控制软件，使得干法除尘系统的运转更加符合炼钢工艺的实践变化情况。三转炉煤气净化回收技术的研讨和开发在转炉煤气净化回收技术的研讨和开发方面，我所从90年代初开场这方面的研讨和开发。自宝钢转炉引进转炉煤气湿法OG法净

22、化回收系统和干法LT法净化回收系统以来，西安重型机械研讨所不断跟踪调研，在消化国外设备根底上，结合国内情况，开发了转炉煤气净化回收系统中的关键设备。1转炉煤气湿法OG法净化回收系湿式电除尘技术的开发运用根据目前国内绝大多数转炉采用湿法OG法净化回收这一国情，在消化吸收宝钢引进转炉煤气精除尘湿式电除尘器的根底上，对湿式电除尘雾化喷嘴及喷水系统、极配方式、阳极板电流密度、粉尘理化性能分析、气流分布、绝缘性能等进展了实验研讨，率先在国内开发出了适用于转炉煤气精除尘的湿式板卧式电除尘器专利，该电除尘器除尘效率高，能耗低，平安可靠性强，使转炉煤气在净化后其含尘浓度小于10 mg/Nm3，处理了转炉煤气在

23、湿法OG法净化后其含尘浓度过高的问题，替代了国内技术程度落后的老式立管湿式电除尘器。该电除尘器已在鞍钢、包钢、武钢、唐钢等数十家钢铁公司得到胜利的运用，并在全国各钢铁公司广泛推行。2转炉煤气干法LT法净化回收系统关键技术的实验研讨转炉煤气干法LT法净化回收系统中关键设备是圆筒型干法电除尘器。在转炉煤气湿式电除尘技术开发研讨的根底上，特别在宝钢三期工程引进转炉煤气干法LT法净化回收系统后，西重所对其关键设备及其技术进展了消化吸收，主要对转炉煤气干法电除尘系统中的关键设备及其技术进展实验研制和开发。根据各厂工艺情况有所不同，采用转炉干法电除尘系统的内部构造略有不同，但其主要流程及技术关键即蒸发冷却

24、系统、电除尘器、高压电源、粉尘回收系统是根本一样的。因此，结合我国钢铁行业的情况和特点，开发出一种适宜我国大、中、小转炉新建、改造的投资少、能耗低、建立速度快的干法电除尘系统作为主要研制目的。转炉煤气干法电除尘系统中的关键设备及其技术主要有以下几方面： 蒸发冷却系统蒸发冷却系统主要由蒸发冷却器、雾化喷嘴、温度调理及控制系统组成，其作用是将经过冷却烟道的转炉烟气，再进一步降低到180200，另一方面对烟气进展增湿调质，以降低烟尘的比电阻，同时进展初除尘，有利于电除尘器除尘效果，在该系统中，着重研讨以下方面的关键技术：温度调理及控制技术的研讨与开发。雾化喷嘴的研制开发。蒸发冷却器本体构造的设计与研制。 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平安防爆门，以消除在消费过程中能够产生的压力冲击波。电除尘器普通配有四个电场，经电除