转炉烟气净化系统的综和治理待续资料.docx

1、转炉烟气净化系统的综和治理待续资料 转炉烟气净化系统的综合治理一、工艺流程及设备简况鞍钢一炼钢厂转炉烟气净化系统（一次除尘系统）为双文湿法烟气净化系统。冶炼过程中产生的高温烟气经固定烟罩、汽化冷却烟道降温后，进入一级文氏管（以下简称“一文”）进行降温和粗除尘，经一级90弯头脱水器脱水后，进入二级文氏管（以下简称“二文”）进行精除尘，之后烟气依次进入二级90弯头脱水器和折流板脱水器脱水后，进行煤气回收或点火放散。一文和二文所排污水经由高架污水流槽流向污环水处理系统，污水经过污环水处理后重新给一文、二文供水，由此形成一个循环水流程。其工艺流程如图1。图1 转炉烟气净化系统工艺流程一文的主要作用是降

2、温和粗除尘，可使温度为8001000的烟气到达文氏管喉口处时很快冷却到7080，除尘效率为95左右；二文的R-D阀是精除尘设备，除尘精度达到99.9，因此二文除尘效率可达99.9%。文氏管降温除尘原理：烟气流经文氏管的收缩段时，因截面积逐渐收缩而被加速，高速紊流的烟气在喉口冲击由喷嘴喷入的雾状水幕，使之雾化成更细小的水滴，细小的水滴吸收烟气的热量而蒸发成水雾并使烟气降温，水雾经过喉口后变成大颗粒的含尘液滴，由于污水的密度比烟气大的多，又经过扩张段降低了烟气速度，再经过文氏管后面脱水器利用重力、惯性力和离心力的沉降作用，使含尘水滴与烟气分离，从而达到净化烟气的目的。一文的收缩段外侧安装有一个溢流

3、水箱（溢流盆），水箱内的水始终保持满溢状态，溢出的水沿着收缩段内壁流下形成一层水膜，对一文收缩段起降温保护作用，溢流盆的作用如下：（1）溢流水在文氏管收缩段内壁形成一层水膜，从而防止烟尘在管壁上的干湿交界处结垢造成堵塞；（2） 溢流盆为开口式，一旦发生爆炸可以泄压；（3） 调节汽化冷却烟道因热胀冷缩而引起的设备位移变形； 文氏管除尘器的除尘过程可分为雾化、凝聚和脱水三个环节。前两个环节在文氏管内进行，后一个环节在脱水器内完成。收缩段：含尘气体由烟道进入收缩管后流速逐渐增大，在喉口流速达到最大值。喉口：在喉口处气体和水分充分接触，并达到饱和，尘粒被水湿润，发生激烈的凝聚。扩张段：在扩散管内，气流

4、速度减小，压力回升，以尘粒为凝聚核的凝聚作用形成，凝聚成粒径较大的含尘水滴，更易于被捕集。二文为可调喉口矩形断面文氏管。可调喉口文氏管结构：二文喉口采用带R-D型调节阀的喉口，壳体中间有一个椭圆形的焊接结构的翻板，翻板转动轴贯穿翻板中心轴承座内，一端与驱动阀体的执行机构相连，另一端与开度计相连；翻板可在与水平夹角3090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） 一级溢流文氏管溢流盆、收缩段、扩张段喉口：900mm、L1050mm，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矩形R-D阀喉口：截面9201300mm、L1200

5、mm，两个长边管壁每边配有21个喷水孔，带有氮气通针收缩段、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

6、）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

7、。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4D5D6D1每个炉子烟罩下部距炉口的距离mm4805804705002溢流盆的水量M3/H7511542没有明确要求3一文喷嘴的水量M3/H135120186155-1804二文喷嘴的水量M3/H148123132150-1705总水量M3/H3583583603506总水量总压力MPa0.710.590.720.87一文压差pa1342135124872500-30008二文压差pa1501715177134718500-100009机前负压KPa16.316.316.714200-1620010风机流量M3/H53000

8、640005500057400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25003000，目前

9、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20003000Pa，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

10、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：2368 mm下口直径为：900 mm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

11、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4 5#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：半径增加：343*tga=34

12、3* tg12=343* 0.213=73mm 此处半径为：450+73=523mm则面积为：523*523*3.14=0.86m3通过此截面烟气速度：114800/3600/0.86=31.9/0.86=37.1m/s表2 5#炉一文喷嘴位置下移后主要参数序号内容实际结果6月25日设计值4D5D6D1溢流盆的水量M3/H71815415-172一文喷嘴的水量M3/H138129150155-1803二文喷嘴的水量M3/H149148156150-1704总水量M3/H358358360305-3505总水量总压力Mpa0.710.710.670.86一文压差pa176720702152250

13、0-30007二文压差pa1492712807133878500-100008机前负压Kpa15.518.316.614200-162009风机流量M3/H55000570005400057400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

14、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： 90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=55 m/s55度时, 如图5右图，测得翻板与侧壁间最小距离为99.4 mm有效面积为：99.4*13

15、00*2=258440气体流速为：108500/3600/0.258=116.6 m/s 57度时，如图6左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为108.8mm有效面积为：108.8*1300*2=282880气体流速为：108500/3600/0.283=106.5 m/s 62度时，如图6右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为134.7mm有效面积为：134.7*1300*2=350220气体流速为：108500/3600/0.35=86 m/s65度时，如图7左图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为147.5mm有效面积为：147.5*1300*2=383500气体流速为：108500/3600/

16、0.3835=78.5 m/s67度时，如图7右图所示，测得翻板与侧壁间最小距离为159mm有效面积为：159*1300*2=413400气体流速为：108500/3600/0.4134=73 m/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5562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5 R-D阀翻板开度90度和55度时示意图图6 R-D阀翻板开度57度和62度时示意图图7 R-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

17、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9095。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

18、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/

19、h)煤气温度()煤气压力(Pa)阻力损失(Pa)炉口16002040余热锅炉出口257000950300一级固定文氏管入口25700095025003000出口11480072一级弯头脱水器11480072400二级RD文氏管入口11480072850010000出口10850065二级弯头脱水器10850065400折流板脱水器10850065500文丘里流量计10670063400机前入口调节阀及管道106700631200D1850风机入口10710063出口1071001500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

20、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 风机吸力、R-D阀开度 烟气流量 烟气流速 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

21、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5562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

22、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

23、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）

24、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。