转炉烟气净化系统的综和治理待续资料Word格式.docx
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之间转动以调节喉口开度。
其结构如图2所示。
图2二文矩形可调喉口R-D阀
主要除尘设备：
（1）一级溢流文氏管
①溢流盆、收缩段、扩张段
②喉口：
φ900mm、L＝1050mm，配有120度螺旋喷嘴3个
（2）二级R-D阀矩形可调喉口文氏管
①矩形R-D阀喉口：
截面920×
1300mm、L＝1200mm，两个长边管壁每边配有21个喷水孔，带有氮气通针
②收缩段、扩张段
（3）90°
弯头脱水器（两个）
（4）折流板脱水器（一个）
二、存在的主要问题
一炼钢厂三座转炉投产十多年来，为适应生产和环保需要，已对系统各部进行了多次改造，从07年来，系统中问题日益突出，已经影响到兄弟厂矿的环境，引起了公司领导的重视，其问题主要表现在：
（1）炉口烟气外溢严重，污染大气环境，严重影响操作环境及外部环境，使职工工作环境恶化，影响职工人员的身心健康和设备工作环境；
（2）烟气含尘量大，风机叶轮积灰严重，致使风机叶轮寿命低（叶轮寿命只有7天左右），备件费用高；
更换叶轮频繁，造成非计划停机（更换叶轮）时间长，影响生产；
（3）煤气回收量低、质量差；
（4）二次烟箱寿命短，系统经常有阻塞现象，烟气带水现象严重，管道结垢严重，设备维护、检修费用及能源消耗高。
三、原因分析及改进措施
1、主要原因分析
经过长时间地对整个系统地观察和分析，对其主要参数数据进行统计（如表1），从统计结果与设计值相比，我厂除尘系统各参数经几年的运行，已经发生了很大的变化，一些值严重偏离了设计值，有些偏离的原因现在的点检人员及管理人员已说不清楚。
同时由于管道结垢严重，一些计量仪表显示结果也有很大偏差。
如5号炉烟气流量偏大，远大于设计值。
经过多次研讨会，分析其主要原因如下：
（1）转炉烟气净化系统除尘效率低，主要体现在一文除尘效率低，致使二文除尘压力过大。
表1转炉烟气净化系统主要参数统计
序号
内容
实际结果6月15日
设计值
4D
5D
6D
1
每个炉子烟罩下部距炉口的距离mm
480
580
470
500
2
溢流盆的水量M3/H
75
115
42
没有明确要求
3
一文喷嘴的水量M3/H
135
120
186
155-180
4
二文喷嘴的水量M3/H
148
123
132
150-170
5
总水量M3/H
358
360
350
6
总水量总压力MPa
0.71
0.59
0.72
0.8
7
一文压差pa
1342
1351
2487
2500-3000
8
二文压差pa
15017
15177
13471
8500-10000
9
机前负压KPa
16.3
16.7
14200-16200
10
风机流量M3/H
53000
64000
55000
57400
通过现代计算机技术和仪表工程，我们可以很直观的将一文、二文的除尘效率量化。
在一次除尘系统中反映一文、二文除尘效率的主要参数是一文压差和二文压差【即烟尘在一文、二文喉口经过湿法除尘后所引起的喉口出口和入口压力降（差）】。
压力降小，说明除尘效果不好，除尘效率低；
而压力降也不能一味的增大，压力降太大，将降低风机的吸力，反而会适的起反；
因此，压力降必须在设计许可的范围内最大，才可以即保证了风机的能力，又增大了除尘效率。
如表1中所示，一文压差小，相比原始设计值降低了将近一半，而二文压差均达到了最大值（仪表最大量程）。
通过表1得知原始设计要求一文压差应在2500—3000，目前看三个炉子远远没有达到设计值，同行业中一级文氏管的压差均在2000—3000Pa，因此分析我厂的一级文氏管没有发挥粗除尘的主要作用，是我厂除尘效果不好的主要原因。
从文氏管的外形尺寸及喷嘴的喷水量上看，与原设计没有太大的区别；
从喷嘴上看，从2003年开始由于污环水质不好，原设计的碗形喷嘴经常出现堵塞现象，后改为了螺旋喷嘴，喷射角度为120°
，其位置没有做任何改变，是一文除尘效率降低的主要原因。
用做图法分析，原喷嘴与后改喷嘴在一级文氏管内喷射角度及效果图（图3所示）。
图3原喷嘴与后改喷嘴在一级文氏管内喷射角度及效果图比较
从图3可以看出，原喷嘴喷射后反射的交叉点在喉口处，能在喉口处形成水幕，同高速烟气充分混合。
而后改的螺旋喷嘴喷水反射后的交叉点在距喉口上方950mm处。
我厂一级文氏管收缩角度的计算：
上口直径为：
￠2368mm
下口直径为：
￠900mm
高度为：
3447mm
文氏管的收缩角：
a=arctg（2368-900）/2/3447=arctg0.213=12°
计算此处的截面面积：
半径增加：
950*tga=950*tg12=950*0.213=202.35mm
此处半径为：
450+202.35=652.35mm
则面积为：
577.8*577.8*3.14=1.336m3
通过此截面烟气速度：
114800/3600/1.336=31.9/1.336=23.9m/s
烟气在此与大量水滴接触时，由于没有达到最大流速，所以不能很好的结合。
通过统计数据，在此处水对烟气的阻力也比较小，。
大量的含尘气体只能靠二文进行精除尘，增加了二文的负担，从统计表1中可以看出，二文的压差也是比设计值高出很多。
为验证我们的分析是否正确，于6月25日利用5#炉定修，对一文喷嘴位置进行下移700mm，其喷射效果如图4左图所示，记录数据如下：
2009年6月25日，将5#炉一文喷嘴的距离下移700mm。
并将5#炉一级文氏管进行清灰，测量值回到标准值57000。
图45#炉一文喷嘴的距离下移700mm喷射效果示意图
计算此处的截面面积，反射交汇点在距喉口343mm处，可计算出此处烟气流速如下：
343*tga=343*tg12=343*0.213=73mm
450+73=523mm
523*523*3.14=0.86m3
114800/3600/0.86=31.9/0.86=37.1m/s
表25#炉一文喷嘴位置下移后主要参数
实际结果6月25日
71
81
54
15-17
138
129
150
149
156
305-350
总水量总压力Mpa
0.67
1767
2070
2152
14927
12807
13387
机前负压Kpa
15.5
18.3
16.6
57000
54000
从6月25日改变喷嘴位置后，统计其主要参数如表2所示，可以看出一文压差增大500Pa，二文压差在R-D阀开度没变的情况下，压差下降2500Pa，下降幅度较大，说明一文除尘能力在增强，在二文前烟气含尘量在减少。
同样的流速下，系统阻力也相对减少。
因此，喷嘴下移是有效的，同我们的分析及理论是相符的。
我们又尝试改变喷嘴喷射角度来进行试验，通过作图法可以看出，在700mm位置下90°
喷嘴喷射效果比较理想，如图4右图所示。
（2）二文矩形可调喉口R-D阀是精除尘设备，除尘精度高达99.9％，因此其各项精度必需达到要求。
长期以来我厂的R-D阀翻板开度不合理，没有明确规定其开度，致使烟气量极难控制；
且R-D阀通针长时间不动作，致使喷水孔堵塞，供水量不足，导致二文除尘效率低。
下面对R-D阀进行进一步的分析。
计算R-D阀翻板在不同开度时的烟气流速：
①90度时，如图5左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为：
209.5mm
有效面积为：
209.5*1300*2=544700
气体流速为：
108500/3600/0.5447=55m/s
②55度时,如图5右图，测得翻板与侧壁间最小距离为99.4mm
99.4*1300*2=258440
108500/3600/0.258=116.6m/s
③57度时，如图6左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为108.8mm
108.8*1300*2=282880
108500/3600/0.283=106.5m/s
④62度时，如图6右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为134.7mm
134.7*1300*2=350220
108500/3600/0.35=86m/s
⑤65度时，如图7左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为147.5mm
147.5*1300*2=383500
108500/3600/0.3835=78.5m/s
⑥67度时，如图7右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为159mm
159*1300*2=413400
108500/3600/0.4134=73m/s
根据计算结果，为保持烟气在R-D阀喉口流速较大，以得到较大的除尘效率，宜将R-D阀定位在55～62度。
由于R-D阀是精除尘设备，除尘效率能达到99.9%，因此其各项精度必需达到要求。
按设计要求，R-D阀通针每炉要动作一次，保持足够水量。
图5R-D阀翻板开度90度和55度时示意图
图6R-D阀翻板开度57度和62度时示意图
图7R-D阀翻板开度65度和67度时示意图
（3）除一文喷嘴和二文R-D阀喉口外，90°
弯头脱水器（两个）和折流板脱水器也是文氏管除尘器的关键部位。
90°
弯头脱水器的阻力损失为400Pa左右，其脱水效率为90％～95％。
而折流板脱水器起到精脱水的作用，其阻力损失较大，达到500Pa，折流板脱水器是通过各层挡板的阻挡作用，从而使气水分离的一种脱水器，其工作原理（图8右图为折流板脱水器工作原理图）为：
当含尘液滴的气体通过脱水装置时，液滴倾向于沿原来运动方向前进，和第一层挡板碰撞而被捕集；
通过第一层挡板后，气流分成“干区”和“湿区”，也有一些很小的液滴被蜗流带进“干区”。
上层板和下层板的间距可以减少气流阻力而损害效率，如间距加大较大，则阻力进一步稍有减少，而脱水效率也略有下降。
图8折流板脱水器示意图和工作原理图
长期以来，由于折流板脱水器结垢严重，尤其是在折流板脱水器的导流槽部位结垢严重，清理难度较大，没有及时清理，致使折流板脱水器的精脱水作用没有发挥出来，导致烟气带水严重。
前期我们已经对折流板脱水器进行了改造，在折流板脱水器上部开方孔，并用法兰孔盖封闭，便于对折流板脱水器的导流槽部位进行清垢工作，解决了烟气带水严重的问题。
（4）烟气净化系统主要设备及管道结垢严重（也是除尘效率低的后果），致使系统阻力大，无形中降低了除尘风机的能力。
如表3为烟气净化系统各部烟气流量、压力、温度的原始设计参数。
表3烟气净化系统各部烟气流量、压力、温度的原始设计参数
项目
煤气流量（工况）（m3/h）
煤气温度（℃）
煤气压力（Pa）
阻力损失（Pa）
炉口
1600
±
20～40
余热锅炉出口
257000
950
300
一级固定文氏管
入口
2500～3000
出口
114800
72
一级弯头脱水器
400
二级R－D文氏管
8500～10000
108500
65
二级弯头脱水器
折流板脱水器
文丘里流量计
106700
63
机前入口调节阀及管道
1200
D1850风机
107100
1500
风机全压
107740
从表3可以得出主要的阻力损失有90°
弯头脱水器（两个）、一个折流板脱水器、文丘里流量计、机前入口调节阀及系统管道。
除此之外，通过实验进一步发现风机机壳结垢严重对风机的能力有很大的影响。
2、主要改进措施
体现一文、二文除尘效率的主要参数是一文压差和二文压差，而决定一文压差和二文压差的主要因素如下：
风机吸力、R-D阀开度烟气流量烟气流速
水泵、喷嘴是否畅通供水量一文压差
喷嘴类型、位置、布置烟尘、水滴混合凝聚
水泵、R-D阀通针定期清理供水量二文压差
通过对我厂影响除尘效率的原因分析以及影响一文压差、二文压差的主要因素的分析，主要对烟气净化系统从烟气流速、供水量、一文喷嘴的位置、系统主要设备（R-D阀、折流板脱水器及系统管道）以及污环供水管道等几方面进行了以下的改进措施：
（1）将三座转炉烟气净化系统的一文喷嘴下延700mm，将120°
喷嘴改为90°
喷嘴，使烟尘和水滴基本在喉口处汇集结合，以增大一文压差，提高一文除尘效率。
（2）通过5＃、6＃炉年修，调整一文与余热锅炉对中度、溢流盆水平度，增大总水量；
下调溢流盆水量，增大一文、二文水量，提高一文、二文除尘效率。
（3）规定R-D阀翻板开度在55～62度之间，以得到较大的烟气流速；
并且R-D阀通针定期（8小时）动作一次，人工转动通针，保持喷嘴畅通，保证二文水量。
（4）定期（每次定修）高压清洗折流板脱水器、文丘里流量计、风机机壳、污环供水管道，减小系统阻力，保证风机吸力和总水量。
四、系统的综合治理
综合烟气净化系统以及和烟气净化系统密切相关的各个系统，包括一次风机系统、二次风机系统、煤气回收系统和污环水处理系统，综合调整各部参数，提高除尘效率，提高综合效益。
（1）在保证一次除尘风机电机电流不超过允许最大值的情况下，提高风机转速、增大风机吸力，并且可以尽量开大R-D阀开度，以提高烟气量，这样可以同时提高一文和二文的除尘效率。
（2）供水量方面，在考虑水泵能力和污环水处理能力的情况下，增大供水量，以提高水气比；
并定期对污环供水管道、一文喷嘴、R-D阀进行高压清洗和清泥，保持足够的水量，以提高除尘效率。
（3）从降低一次除尘系统各部位（不包括一文、二文喉口）的阻力损失来考虑，主要的阻力损失有两个90°
弯头脱水器、一个折流板脱水器、文丘里流量计、风机机壳以及系统管道，定期对各部位进行高压清洗和清泥，以减小系统阻力，保证风机吸力。
对于烟气净化系统的综合治理，要综合考虑烟气净化系统的除尘效率、风机叶轮寿命、煤气回收量、炉口烟尘外溢状况、污水泵房供水量和污水水处理量、设备维护检修量（包括设备备件费用、检修工作量）等，综合调整各部关键参数，在向原始设计参数靠拢的基础上，对设备进行调整和技术改造，提高综合效益。
五、改造治理效果
经过一系列改造，效果显著：
（1）提高了一文、二文除尘效率，增大了风机叶轮寿命（叶轮寿命有原来的7天左右提高到现在的12天左右，而且还有潜力可挖掘），节省了非故障（更换叶轮）停机时间；
一次除尘效率的提高，适当降低了二次除尘风机的转速，节省了电能；
（2）辅助以二次风机的除尘，根除了转炉冶炼期间炉口烟气外溢的弊病，改善了职工工作环境，保护了大气环境；
（3）煤气回收量增加，提高了经济效益；
（4）节约了设备备件费用，节约了设备检修所需的人力、物力。
六、后期跟踪和继续研究的问题
经过将近一年的时间，在节省改造费用的条件下，对烟气净化系统的主要关键部位进行了有用可靠的技术改造，达到了预期显著的效果。
尽管做了大量的工作，但要保持良好的除尘效果，还有许多工作要做：
（1）对烟气净化系统继续跟踪研究，保证转炉烟气净化系统各关键部件的工作精度，对影响系统除尘效率的主要关键参数制定统一的标准，并且严格执行；
（2）炉口烟气外溢尽管有较大改善，但因操作及原料等因素造成的烟气外溢情况依然存在，仍需进一步研究解决；
（3）风机壳结垢对风机能力的影响仍需要进一步跟踪研究；
（4）通过参考最新的烟气净化技术书籍，对一文喉口直径可以进一步缩小，以提高烟气流速，提高一文的除尘效率；
（5）关注国内外先进的烟气净化技术，进一步对设备进行调整和技术改造。
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