转炉煤气干法净化回收技术Word格式文档下载.docx
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这项技术对传统的“OG”法进行了技术改进,将二文RD可调喉口改为重铊式,即环缝洗涤器（简称RSW）,还用饱和器代替了一文喉口。
烟气首先进入饱和器,然后经过二文RSW和下部弯头脱水器到风机系统,被称新型“OG”法。
该技术流程简洁、单元设备少、阻损小。
二文采用RSW技术,除尘效率高,易于控制,且不易堵塞。
除尘效果保证值≤50mg/m3。
目前在柳钢转炉、太钢转炉、济钢转炉上采用,取得初步经验。
OG法具有技术成熟、可靠性好、一次投资少、吨钢煤气回收量高、投资回收期短、设备国产率高及安装工程量少等优势。
OG法除尘系统虽然日趋完善,但是仍存在一些问题,如:
供排水系统和净化设备的积灰堵塞问题,部分设备受含尘污水的冲刷磨损问题,污泥的脱水处理问题以及由上述问题引起的维修工作量增加问题。
此外,由于OG法属“高压流程”,系统阻力损失大,除尘供水量大,风机、水泵的耗电量大,因而增加了运行费用。
1.2 干法系统
图2 LT法流程
LT称为干式净化回收法,又称干法。
60年代后期,西德鲁奇公司开发了LT法,至80年代技术上已日趋完善。
目前,LT法已有逐渐取代OG法的趋势。
LT法工艺流程如下:
转炉烟气出炉口后,通过活动烟罩、固定烟罩进入汽化冷却烟道。
炉气出口温度为1700℃,汽化冷却烟道出口为800～1000℃。
蒸发冷却器有两个作用,一是将烟气温度降至180～200℃;
二是对烟气进行增湿调质,以降低烟尘的比电阻,确保电除尘器的除尘效果。
然后进入圆形静电除尘器,烟气轴向进入其中,并通过气流分布板均匀分布在横截面上,烟气得到净化。
静电除尘器一般设有三到四个电场,采用专门的变电系统供电,在电除尘器下部的集灰,用扇形刮灰器刮到位于其下部的链式输送机中,送入中间料仓,然后通过气力输送系统再将干灰送到压块系统的集尘料仓中。
除尘效率高达99%,烟气经过电除尘器后进入除尘风机。
煤气借风机出口正压力、通过三通阀切换,进行回收或放散。
回收柜前设置二次冷却塔使煤气温度降至50℃左右。
流程如图2。
1995年宝山钢铁公司三期工程的转炉煤气净化系统为全套引进的德国LT技术,总投资4060多万美元,处理风量175000m3/h,原始含尘浓度70g/m3,出口含尘浓度<
10mg/m3。
LT法目前在德国、法国、奥地利、澳大利亚等国有较为广泛的应用。
相比较而言,LT法具有以下优点:
用电场除尘,除尘效率高达99%;
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;
系统阻力损失小。
LT法虽然比OG法有许多优势,但是,经过国内几十年的运行,LT法的问题也逐渐凸显出来。
主要问题有:
（1）国内尚不掌握此项技术,需引进国外技术和设备,投资造价高;
（2）自动控制连锁多,要求自动化程度高,故障率高,维修时间长;
（3）由于蒸发冷却使煤气中含有较高的水分,易形成结露,影响极间距和运行电压,还影响输灰系统设备运行寿命;
（4）系统泄爆频繁,影响电除尘器内部件的寿命和除尘效果;
出口粉尘浓度不能稳定在设计的10mg/m3;
（5）烟气800～1000℃以下余热未回收,除尘后高温煤气热能浪费。
2.新型转炉煤气净化回收
2.1 双层滤料床过滤除尘器
图3 双层颗粒床除尘原理
杨国华研究发明了双层滤料床（图3）,该过滤床由上粗下细、上轻下重的双层滤料组成（下层滤料选用石英砂,粒径为015～1mm,堆积密度约1300kg/m3;
上层滤料选用普通膨胀珍珠岩颗粒,粒径为2～5mm,是下层滤料砂的4～5倍,堆积密度约70kg/m3,为下层滤料砂的近1/20）。
过滤时,含尘气体自上而下穿过滤层,先经过粗颗粒的上层滤料层,进行第一级过滤,称为粗除尘,截留气体中的绝大部分粉尘,膨胀珍珠岩层为深层过滤,双层滤料过滤床容尘量将远远超过单层沙床;
再经过细粒径的下层滤料层,进行第二级过滤,称为精除尘,截获漏过上滤层的微细粉尘,细沙层为表面过滤,是双层滤料床高过滤效率的主要贡献者。
其除尘效率高达99199%,容尘量也达到28163kg/m2。
反吹清灰时,反吹气自下而上通过滤层,由于上层滤料颗粒密度小于下层滤料正常流化时所形成的流化床床层密度,且有足够的密度差,因此,流化时,上层滤料颗粒始终悬浮于下层滤料层之上,形成不相混分层流化床。
清灰结束后,上下两层滤料界面清晰,互不相混,双层滤料层结构保持不变。
该项技术是对不等密度双组份颗粒流化床技术的创新性应用,已取得国家专利。
该项技术对粉尘的过滤效率高,容尘量大,而且对细小颗粒的过滤效率也比较好,对粉尘的成分不敏感。
双层滤料除尘器耐高温而且系统阻力损失小。
2.2 转炉煤气的净化回收和余热利用新工艺
图4 转炉煤气净化回收及余热利用系统
整个新工艺系统可分为过滤除尘系统、余热利用系统和煤气回收系统三部分（如图4）。
除尘器内壳体采用耐1000℃高温的耐热钢材料制成。
从汽化冷却烟道引来的高温烟气,进入颗粒床过滤器,在颗粒床过滤器内,含尘烟气从上往下经过双层颗粒床除尘器得到净化,经由洁净气出口管排出,进入余热回收装置。
清灰时高压空气自下而上穿过双层颗粒床,颗粒床流化而使粉尘脱落,脱落的粉尘被氮气吹扫带出。
在整个系统开始运行、运行间隙及运行结束时,对煤气除尘和余热回收系统进行氮气吹扫。
反吹阀门的开关由专门的PLC控制,反吹阀门与相应的洁净煤气出口阀自动控制连锁,当某一床层的反吹阀门打开的同时,相应的洁净煤气出口阀门关闭,高压氮气反吹气流对床层进行反吹。
气流自下而上穿过双层颗粒床,颗粒床流化而使粉尘脱落。
脱落的粉尘由于重力作用自然沉降到除尘器底部。
反吹次序、反吹时间和反吹间隔时间由PLC自动控制。
转炉烟气中,绝大部分是CO。
CO是有毒、易燃易爆气体。
为人员和设备的安全考虑,系统运行前和结束后要进行N2吹扫,在卸灰机构和浓度测试点设N2封和N2吹扫设施。
3.结语
围绕新型双层滤料除尘器,近年来做了不少从理论到现场试验的工作,其中在江阴鑫裕2×
13t熔铝炉的除尘器运行良好,江阴海虹6×
15t熔铝炉的除尘器也已经投入使用。
实测数据显示,新型除尘器过滤效率高、容尘量大、压降小,而且所需原料耐高温、价格低廉,为双层滤料除尘器能够全干法处理炼钢转炉烟气,提供了理论和实践经验。
新工艺除尘后可以采用余热利用系统回收800～1000℃烟气的余热,实现全干法除尘,节约水资源,提高余热回收率,可解决当前炼钢转炉烟气除尘面临的难题。
国家已将节能减排，改善环境提升到关系全局的战略高度，强调所有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装备水平，是冶金科技工作者的历史责任。
一．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），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，而烟尘量一般为10~20kg/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。
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，变废为宝，同时又净化了大气环境。
●国内外概况和发展趋势
随着氧气转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地发展完善。
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年代联合开发研制成功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、煤气回收和污水处理等部分组成。
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，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理，该技术存在的缺点：
一是处理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行精除尘将其含尘浓度降至10mg/Nm3以下；
二是系统存在二次污染，其污水需进行处理；
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年代末联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1450°
C左右降至800~1000°
C，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，烟气通过蒸发冷却器使其温度继续降至180~200°
C，同时通过调质处理，使烟尘的比电阻降低并收集了粗粉尘，经过初步处理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10mg/Nm3以下，以获得最佳的除尘效果。
由电除尘器和蒸发冷却器收下的粉尘经输送机送到压块站，在回转窑中将粉尘加热到500~600°
C，通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，通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下；
二是该系统全部采用干法处理，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标，因而获得世界各国的普遍重视和采用。
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、卢森堡等国得到应用，与此同时，美、英、日也开始采用该技术，应用总数已达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发展方向。
●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）净化回收系统运行的经验，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升左右燃料油的优质煤气.此外,每吨还可节约生产费用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，一般大、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10～15度。
转炉煤气的回收率很低，转炉除尘的污水处理复杂，污泥均未合理的综合利用。
如果一个年产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，节水和节约生产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：
0.4x1.1x3000000=900万元（每度电按0.4元计）
节约工业用水：
1.0x3.0x3000000=132万元（每吨水按1.0元计）
节约生产费用：
2.5x3000000=750万元
此外，含铁粉尘压球后代替转炉废钢和矿石也将是一笔可观的附加收入．
★如果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。
★若将转炉可回收的煤气与蒸汽都综合起来，折合成标准煤，每吨钢可回收35公斤左右，可望实现低能或无能练钢。
★更值得注意的是干法回收的粉尘，成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂，直接回收其金属铁，可增加钢产量180吨/每万吨钢。
★使煤气粉尘排放量大大低于国家环境保护要求，创造一个良好的生产环境和生活环境。
★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）除尘的技术经济指标比较
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，以下引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.基本参数
氧气量42000Nm3/h转炉容量150t
年钢产量1.3x106t冶炼周期性40～50 min
吹氧时间16~17min每天吹炼炉数30炉
原始炉气量94000Nm3/h燃烧系数0.1
烟气量110000Nm3/h出汽化冷却器温度1000°
C
2.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=78°
蒸发冷却塔
t=150°
⊿P=3000Pa
⊿P=100Pa
除尘文氏管
⊿P=12000Pa
静电除尘器
⊿P=200Pa
出口含尘≤100mg/Nm3
出口含尘＜10mg/Nm3
高压离心风机
P=21000Pa
单机轴流风机
P=6500Pa
功耗
N=1865kW
N=610kW
---------
饱和冷却器
煤气含尘量~10mg/Nm3
污水沉凝装置
干法输送储存装置
污泥脱水装置
干法成球压块装置
污泥干燥
------------
污泥返回烧结
沉块返回烧结
消耗指标
每炉耗电1235kW
每炉耗电335kW
每炉耗水70m3
每炉耗水25m3
3.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）
年经济收益（百万德国马克）
煤气
球团
合计
13.0
--
13.0/（100）
3.9
16.9/（130）
年经营费用（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%）
1.4
1.55
1.74
0.44
0.69
5.82/（100）
1.54
1.71
0.49
0.40
0.38
4.52/（78）
吨钢费用（德国马克）
4.48
3.48
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。
上述分析表明，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，不到一年半时间即可全部收回，而且随着运行时间的增长，干法除尘的经济效益逐年增加。
二．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ＩＤ风机的抽引作用下，经过烟气冷却系统（活动烟罩
、热回收装置及汽化冷却烟道），使温度降至800～1200℃后
进入蒸发冷却器。
蒸发冷却器内有若干个双介质雾化冷却喷
嘴，对烟气进行降温、调质、粗除尘，烟气温度降低到150
～200℃，同时约有40%的粉尘在蒸发冷却器的作用下被捕获
，形成的粗颗粒粉尘通过链式输送机输入粗灰料仓。
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
电除尘器除尘后含尘量降至10ｍｇ/ｍ3以下。
收集的细灰，经过扇形刮板器、底部链式输送机和细灰输送装置排到细烟尘仓。
经过静电除尘器精除尘的合格烟气通过煤气图1：
煤气冷却和净化，CO－气体回收
冷却器降温到70～80℃后进入煤气柜，氧含量>
2%的煤气通过
火炬装置放散。
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ＣＯ的高温烟气冷却后才能满足干法除尘系统的运行条件。
蒸发冷却器入口的烟气温度为850～1200℃，出口温度约为200℃才能达到静电除尘器的条件。
为此，采用若干个双流喷嘴调节最佳水量降温。
双流喷嘴的水量可根据进入蒸发冷却器内的干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，还可依靠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离出去，达到除尘的目的。
灰尘聚积在蒸发冷却器底部由链式输送机输出。
蒸发冷却器还有对烟气进行调节改善的功能，即在降低气体温度的同时提高其露点，改变粉尘比电阻，有利于在静电除尘器中将粉尘分离出来。
除了烟气冷却和调节以外，占烟气中总灰尘含量约40%的粗灰也在蒸发冷却器中进行收集。
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：
1优异的极配形式。
由于转炉煤气的含尘量较高，在进入电除尘器时，一般为40～55ｇ/Ｎｍ3，而除尘器出口的排放浓度要求小于10ｍｇ/Ｎｍ3。
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因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ＺＴ24型阳极板，由于烟气温度较高，所以阳极板采用了一种耐温材料。
针对4个电场的先后顺序，阴极采用了不同的形式和材质。
通过对投运设备的检测，证明了该极配形式能够保证除尘效率。
2良好的安全防爆性能。
由于转炉煤气属于易燃易爆介质，对设备的强度、密封性及安全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装置，从而保证了除尘器长期运行的安全可靠性。
3除尘器内部的扇形刮灰装置。
电除尘器内部刮灰装置是电除尘器中非常重要的一部分，电除尘器排灰是否顺利，会影响到整个系统的正常运转。
该除尘器的刮灰装置采用齿轮带动弧形齿条传动，并采用干油集中润滑，保证了刮灰装置的顺利运行。
4耐高温链式输送机。
由于该除尘设备除尘效率高，所以有大量的灰需要即时输送出去。
设备采用了可靠的耐高温链式输送机进行输灰，确保输灰顺畅。
3
风机站
安装在圆筒式后面的ID风机用于将转炉废气输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，为此可以使用轴流风机。
与离心风机相比，轴流风机可通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水平。
为了在流量控制范围内升高压力，调整ID风机的速度。
图2：
煤气量控制－第1部分
放散塔布置在ID风机的下游。
点火装置位于清洗塔上部。
在放空前，含有一氧化碳的废气用点火装置点燃后放散。
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，达到或放散或回收的目的。
切换站的功能如下：
根据转炉产生的煤气含量，及转炉实际的工况条件控制“放散”或“回收”。
当实现放散时，液压系统通过控制比例图3：
煤气量控制－第2部分
阀的开度，控制放散杯阀打开，回收杯阀关闭，将煤气输送到
放散塔；
实现回收时，控制回收杯阀打开，放散杯阀关闭，将
煤气输送给煤气冷却器，直至煤气柜。
4 煤气冷却器
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（150～200℃）降温到70～80℃后排
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，从而达到降温作用。
图4：
煤气回收转换站
5 控制系统
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、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理技术及相关领域的知识和经验。
对于诸如不断变化的操作状态、极端的过程波动和多电极配置等情况，不能完全用纯数学的方式描述；
因此在闪络判别、电晕效应的最优化等方面采用了模糊控制，改善了烟气的净化效果；
通过数字输入来实现外部操作或触发操作方式，具有处理特殊的负载状态的功能，并根据工艺过程引起的负载变化来调节电压以达到节能目的。
通过光缆与配套系统或PC连接，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
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