齊利國，段云祥

(河鋼樂亭鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000)

0 前言

國內(nèi)進行煤氣回收的轉(zhuǎn)爐，除應(yīng)用LT干法靜電除塵技術(shù)外，其他轉(zhuǎn)爐主要應(yīng)用新OG除塵技術(shù)或其他濕法除塵技術(shù)，但就除塵效果看，干法除塵效果15 mg/m3優(yōu)于濕法除塵效果30 mg/m3。LT干法靜電除塵技術(shù)由德國Lurgi和Thyssen鋼廠合作開發(fā)，具有煤氣回收利用率高，能耗低，煙氣排放含塵量低的優(yōu)點。目前經(jīng)過煤氣冷卻器回收煤氣含塵量普遍能達到10 mg/m3，排放煙氣含塵量達到15 mg/m3以下?；趪覍Νh(huán)保的大力整治，新建的國內(nèi)較大轉(zhuǎn)爐，如山鋼日照210 t轉(zhuǎn)爐、日照鋼鐵300 t轉(zhuǎn)爐、首鋼京唐300 t轉(zhuǎn)爐和包鋼260 t轉(zhuǎn)爐等均采用這種對環(huán)境較好的除塵形式。本文重點介紹干法靜電除塵工藝、存在問題、解決方案及發(fā)展方向，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負能煉鋼。

1 LT干法靜電除塵工藝描述

LT干法靜電除塵工藝如圖1所示。轉(zhuǎn)爐吹氧冶煉過程中爐氣溫度約為1 450 ℃，在爐口通過裙罩補集，與混入空氣燃燒后，煙氣溫度升至約1 650 ℃，經(jīng)過汽化冷卻煙道的初步降溫，汽化冷卻煙道出口溫度約為800～950 ℃。

在彎曲煙道(末段煙道)設(shè)置雙介質(zhì)噴槍，噴入蒸汽或氮氣與水的混合物將氣體溫度降至約250 ℃，水霧附著粉塵在蒸發(fā)冷卻器沉降。初除塵的煙氣由除塵煤氣管道進入LT靜電除塵器除塵，靜電除塵器的工作最佳環(huán)境為入口160～180 ℃，煤氣管道過長時設(shè)置保溫。煤氣冷卻器降溫洗滌的入柜煤氣含塵濃度通常 ≤10 mg/m3，放散煙囪出口煤氣含塵濃度通?！?5 mg/m3。煤氣冷卻器之前一般設(shè)置切換站，實現(xiàn)煤氣放散或回收的快速切換，切換站一般為兩個杯閥通過液壓站控制。軸流風(fēng)機采用變頻調(diào)速，風(fēng)量因冶煉周期不同和吹氧量不同而產(chǎn)生的煙氣量不同進行調(diào)整。一般切換站前設(shè)置氣體分析儀，分析儀采用激光形式，根據(jù)一氧化碳和氧氣濃度來控制杯閥放散或回收?；厥諣顟B(tài)的氣體經(jīng)煤氣冷卻器水噴淋冷達到70 ℃以下的溫度送入煤氣柜。不合格的煤氣或合格煤氣被氣柜拒絕回收時，則通過放散煙囪點火放散。

圖1 LT干法靜電除塵工藝

2 LT干法靜電除塵設(shè)備組成和功能

汽化冷卻煙道：轉(zhuǎn)爐吹煉時，燃燒后爐氣溫度約1 650 ℃左右，汽化冷卻煙道在回收熱能的同時將轉(zhuǎn)爐煤氣溫度降低到800～950 ℃。

蒸發(fā)冷卻器：蒸發(fā)冷卻器通過煙道彎曲段(也叫蝦尾段)設(shè)置雙介質(zhì)噴槍將霧化后的冷卻水噴入與煙氣混合，依靠設(shè)置較大容積的蒸發(fā)冷卻器使煙氣與水滴充分混合、沉降，以達到初步除塵的目的。一般設(shè)計過程中蒸發(fā)冷卻器的容積能夠滿足煙氣在其中停留5 s左右，保證粉塵顆粒充分沉降。冷卻水的霧化通過雙介質(zhì)噴槍實現(xiàn)，冷卻水的混合介質(zhì)選用氮氣或蒸氣。兩種介質(zhì)分別設(shè)置調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，在PLC中通過設(shè)計好的計算模型進行PID調(diào)節(jié)，噴水量與煙氣溫度和煙氣量息息相關(guān)。

靜電除塵器：LT靜電除塵器通過四個電場進行精除塵。為防止爆炸性混合氣體的形成，煙氣在整個路徑上成柱塞流狀流動。除塵器入口和出口處設(shè)置足夠數(shù)量的泄爆閥。泄爆閥的開關(guān)設(shè)置限位開關(guān)，用以保證發(fā)生泄爆時設(shè)備免受損壞。四個電場的電壓通過高壓電源形成。粉塵荷電后荷電粉塵向收塵極運動直至被收塵極捕獲，利用輸灰機或氣力輸灰將此部分細灰輸出。

風(fēng)機：軸流風(fēng)機為干法除塵提供動力，風(fēng)機前為負壓，轉(zhuǎn)爐吹氧過程中產(chǎn)生的煙氣依靠風(fēng)機產(chǎn)生的動力吸到靜電除塵器中。目前國內(nèi)也有利用離心風(fēng)機代替軸流風(fēng)機的案例。

切換站：包括回收杯閥、放散杯閥、盲板閥、液壓系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐煙氣回收、放散是通過激光分析儀和切換站來實現(xiàn)的，激光分析儀分別對CO和O2含量進行檢測(較為嚴格時也需要對H2進行檢測)，并根據(jù)PLC中設(shè)定的煤氣回收值發(fā)出回收、放散的信號。確保干法除塵系統(tǒng)可在轉(zhuǎn)爐口處無任何壓力沖擊情況下進行切換。

煤氣冷卻器：作用是降低煤氣入柜溫度和體積，實現(xiàn)精除塵。一般在切換站和煤氣柜之間安裝煤氣冷卻器，然后送入煤氣柜。煤氣冷卻器出口設(shè)置一個電動盲板閥、一個電動蝶閥，有時設(shè)置V型水封，用于維修和檢查煤氣冷卻器時隔斷與煤氣柜間的管道。

輸灰系統(tǒng)：輸灰系統(tǒng)包括粗灰輸送系統(tǒng)和細灰輸送系統(tǒng)。蒸發(fā)冷卻器捕集的粗灰和靜電除塵器捕集細灰通過排輸灰設(shè)備進入到灰倉中，實現(xiàn)粉塵收集。

3 LT干法靜電除塵設(shè)備的問題及解決方案

因影響煙氣干法除塵效果因素很多，煙塵在蒸發(fā)冷卻器中要通過降溫加濕調(diào)質(zhì)處理來降低比電阻，而比電阻受煉鋼生產(chǎn)工藝原輔料質(zhì)量影響很大，如石灰鎂球的強度，廢鋼比，輔料量等。LT靜電除塵的適應(yīng)性不及濕法煙氣凈化(濕法煙氣凈化對生產(chǎn)工藝輔料等要求不高)，故干法除塵需對物料控制嚴格才能有效的解決此項問題。

蒸發(fā)冷卻器雙介質(zhì)噴槍是蒸發(fā)冷卻器的關(guān)鍵設(shè)備，一般介質(zhì)選用氮氣或蒸汽，氣體介質(zhì)和水的配比和用量影響煙氣冷卻及除塵效果。生產(chǎn)過程中蒸汽或水量低報警的情況，會造成粗灰去除率低和粗灰潮濕將設(shè)備卡住無法運行。解決方案可選擇周期更換噴槍或根據(jù)蒸發(fā)冷卻器筒壁積灰異常分布的情況更換該方向噴槍。

除塵效果有時間性，靜電除塵器運行時間越長，相對除塵效果明顯降低。煙塵中氧化鈣、氧化鎂在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)調(diào)質(zhì)處理時與霧化水接觸生成氫氧化鈣、氫氧化鎂，粘附在靜電除塵器的極線、極板上，然后與煙氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣、碳酸鎂，即使采用振打裝置，要想徹底清除依然很難實現(xiàn)。這就需要我們在定修或年修過程中進入靜電除塵器內(nèi)部定期清理，并根據(jù)使用情況酌情更換極線、極板來保證除塵效果。

4 LT靜電除塵的發(fā)展方向

4.1 PID控制優(yōu)化

通過優(yōu)化PID控制，可以實現(xiàn)蒸發(fā)冷卻器溫度與噴水量控制，系統(tǒng)煙氣流量與爐口微差壓控制。煤氣回收差壓與切換杯閥位置控制完全根據(jù)轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中系統(tǒng)各項參數(shù)發(fā)生的變化量進行可靠、穩(wěn)定、響應(yīng)快速的實時控制，以確保各系統(tǒng)設(shè)備可靠運行，降低事故率，降低系統(tǒng)爆破。通過PID調(diào)節(jié)后的雙介質(zhì)噴槍噴水情況見圖2。

圖2 雙介質(zhì)噴槍噴水情況

4.2 煤氣冷卻器前置

傳統(tǒng)的煤氣冷卻器一般布置在切換站與煤氣柜之前，實現(xiàn)煤氣回收之前的降溫、精除塵和縮小體積。目前受環(huán)保要求的制約，對煙囪排放含塵量提出了要求，煤氣冷卻器前置可實現(xiàn)煙囪煙氣排放含塵量由15 mg/m3降到10 mg/m3以下，同時可解決非冶煉期間煙囪冒黃煙的問題。煤氣冷卻器前置對原系統(tǒng)帶來的影響是系統(tǒng)阻損升高約700 Pa，在系統(tǒng)選取風(fēng)機和阻損配比計算時應(yīng)予以考慮。

圖3為國內(nèi)安陽鋼廠將煤氣冷卻器前置后放散煙囪粉塵監(jiān)測畫面，表1為具體粉塵濃度。其放散煙氣含塵量檢測情況良好，粉塵濃度較低。

圖3 放散煙囪粉塵監(jiān)測畫面

表1 具體粉塵濃度

4.3 煙道設(shè)備延長

通過增加汽化冷卻煙道長度，增加汽化冷卻煙道的換熱面積，可有效降低進入蒸發(fā)冷卻器的煙氣溫度，大幅提升蒸汽回收量，同時降低蒸發(fā)冷卻器的冷卻水消耗。理想狀態(tài)是可在煙道后部增加列管換熱器，直接將煙氣溫度降至250 ℃以下，通過一次除塵管道直接送至靜電除塵器。新增煙道部分蒸發(fā)冷卻板、蒸發(fā)冷卻管組、經(jīng)濟器管組見圖4。但目前由于煙氣爆燃的情況未得到解決，國內(nèi)鋼廠普遍采用了蒸發(fā)冷卻器。

圖4 新增煙道部分

4.4 利用高溫布袋代替靜電除塵器

布袋除塵器目前可有效的將煙氣含塵量降低至10 mg/m3以下，且可有效的解決冶煉間隙靜電除塵器不工作時冒煙的問題。高溫濾料是高溫袋式除塵器的重要組成部分，在約400 ℃的煙氣環(huán)境中，可以完全替代靜電除塵器，只需定期更換布袋即可，不僅減少了電量的消耗，也節(jié)省了維護成本。

5 結(jié)束語

LT干法除塵技術(shù)與濕法除塵技術(shù)相比，除塵效果更好，凈化后的煙氣含塵量可達到10 mg/m3以下。從LT干法靜電除塵技術(shù)的工藝、設(shè)備和發(fā)展趨勢分析可以看出，其具有技術(shù)先進、環(huán)保、節(jié)約能耗等優(yōu)點，是清潔，綠色環(huán)保的可行之路。隨著科技的發(fā)展，LT干法靜電除塵技術(shù)可以補償轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的能耗，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負能煉鋼。

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