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转炉烟气治理技术现状及展望
发布时间:2017年5月27日 浏览:1049 次

1 引言

     2016年以来,国家已实施了“史上最严”的环保法及粉尘排放标准,转炉炼钢烟尘最大颗粒物排放50mg/Nm3局部地区30mg/Nm3甚至20mg/Nm3给钢铁企业带来空前压力和挑战,环保形势极其严峻环保治理系统升级改造已刻不容缓。

2 转炉烟气特点

   转炉炼钢是当今世界的主要炼钢工艺,据不完全统计,约80%的钢是转炉生产的。在转炉吹炼过程中,产生约1450℃1600℃的高温废气,主要成分是COO2CO2N2SO2CO含量可高达80%以上。含有大量的工业粉尘,含尘浓度可达150300g/Nm3,吨钢可产生1030kg工业粉尘。转炉烟气具有高温、有毒、易燃易爆、含尘量高等特点同时转炉烟气又具有很高的利用价值,具有潜热、显热等大量能量,烟气中的粉尘也含有50%以上的全铁,可以循环利用。

3 现有烟气治理技术及特点

3.1 湿法除尘系统

 简称OG法,目前国内外大部分转炉都在采用这种方法。该技术工艺流程是:转炉烟气在未燃状态下经罩裙下部烟罩、上部烟罩和汽化冷却烟道冷却至900℃,然后进入除尘装置。除尘装置由两级文氏管洗涤重力脱水器和90°弯头、旋风复挡脱水器组成,烟气经净化脱水后,合格煤气用风机送入煤气柜储存,作燃料使用,在吹炼前期和后期一氧化碳浓度较低时,由三通阀切换至放散塔燃烧放散。在回收期,通过罩内微差压装置调节第二文氏管喉口开度,以适应烟气量的变化,提高回收煤气的质量。

                 

    湿法系统的优点是安全可靠,系统比较简单。但存在诸多问题,主要有:

(一)一文、二文装置需要的除尘水量很大。

(二)蒸汽和湿粉尘粘结到引风机叶片,造成转子不平衡,引起风机震动损坏,故障率高,影响系统正常稳定运行。

(三)系统易结垢,导致除尘能力下降,烟尘排放浓度偏高(为100mg/Nm3)。

(四)系统阻力大、耗电高。

(五)污泥处理工序复杂且容易造成二次污染。

3.2 干法除尘系统

  转炉炼钢所产生的约14501600℃的高温烟气经汽化冷却烟道冷却至800-1000℃后,进入蒸发冷却器,通过蒸发冷却器喷淋系统将高温烟气进行冷却降温,在降温的同时对烟气进行了调质处理通过降温后烟气温度达200℃左右进入设有四个电场的静电除尘器。在蒸发冷却器内,可去除约30-40%的粗粉尘,由输送设备送至贮灰仓回收再利用。在静电除尘器内烟尘被进一步精除尘,达到除尘器出口浓度小于15mg/Nm3温度150℃左右进入系统切换站。切换站主要由放散阀和回收阀构成,两个阀均采用液压站进行驱动控制,通过程序控制能实现放散与回收之间转炉煤气平稳的切换。当烟气CO含量小于30%,或O2大于1%时切换站将烟气送至放散塔放散;当CO含量大于30%,并且O2小于1%时通过切

换站进入煤气冷却器将烟气继续进行冷却降温至70℃,同时将烟气进一步精除尘至10mg/Nm3,送入气柜供用户使用。                   

   干法系统的优点是不需废水处理设备和污泥脱水设备等,因此干法除尘具有水耗低、无污水处理系统、电耗低、风机运行稳定、粉尘排放浓度低(为10mg/Nm3)、系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用诸多优点。

               转炉干除尘工艺流程方框图

 

    存在一些问题主要是:

   (一)干法除尘系统工程造价高,要求自动化程度高。

   (二)机械设备多,结构复杂,故障率高,维修时间长。

   (三)对蒸发冷却塔水量、水压控制有严格要求。

   (四)蒸发冷却器壁上结垢问题还没有很好的解决。    

3.3 半干法除尘系统(塔文系统)

   烟气通过汽化冷却烟道冷却之后,温度由1450度左右,降至800度左右,然后经过高温非金属膨胀节进入高效喷雾洗涤塔进行粗除尘,再进入上行式环缝文氏管进行精除尘,然后进入漩流脱水器进行精脱水,然后通过管道进入风机加压,回收或者外排。

该工艺流程特点:

(一)工艺流程简化:用高温非金属膨胀节取代水冷夹套(水冷收缩段) ;用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管, 还取消了灭火水封,一级脱水器。

   (二)与传统湿法工艺相比节省除尘用水量;

   (三)降低阻力:比原系统可降低阻力3-5KPa。  

(四)降低能耗: 省水,省电节省能耗。

(五)排放浓度降到50mg/m3以下。  

(六)大部分现设备可以直接利旧,减少投资

(七)降低了设备故障率,提高了风机运行寿命,节省备件费。

3.4 新塔文除尘系统

      

工艺流程特点:

(一)三级除尘,保证净化效果。排放浓度低于30mg/m3

(二)工艺流程简化:用喷雾洗涤塔取代一级文氏管,它不仅替代了一级除尘文氏管,还取消一级脱水器,并且取消了文氏管到脱水器之间的弯头脱水器

(三)降低阻力:在喷雾蒸发洗涤塔中,靠喷进去的水直接雾化,捕集粉尘,所以烟气流速低,阻力损失小 ,两级塔阻力之和低于原一级文氏管的阻力

(四)布置紧凑,占地面积小:可利用现有厂房及汽化冷却烟道,风机、烟气管道、三通阀均可利旧

(五)投资少(干法除尘的20-30%),改造工期短(一般7-15天)适合用于转炉湿法除尘系统改造

(六)降低了设备故障率,提高了风机运行寿命。

3.5 新一代圆筒型湿电技术(湿法过滤系统)

湿式电除尘器布置在洗涤塔后面,大部分粉尘在洗涤塔内被去除,精细除尘依据静电沉积原理,煤气流通过由阴、阳极组成的电场区域,粉尘荷电后被吸附在阴、阳极上。为确保除尘器内部处于湿度饱和状态,在煤气分配器(分布板)及每个电场前安装了雾化喷嘴。雾化水系统连续工作。

为清洗收尘极和放电极上的粉尘,每个电场都安装了冲洗水系统。冲洗水系统仅在转炉非吹炼阶段冲洗几分钟。为确保最佳的清洗效果,冲洗喷嘴不仅安装在电除尘器顶部,而且安装在每个电场的前面和后面。雾化水和冲洗水都被收集到电除尘器底部,电除尘器下面的水槽或U型密封防止CO的泄露。

该系统具有以下优点:

 (一)过滤后的煤气含量低于10mg/m3

 (二)满足于所有形式的洗涤塔匹配;

 (三)现有洗涤塔水处理可以用于湿法电除尘器,不需扩大,投资低;

 (四)在安装阶段停产时间短。

3.6 余热利用技术(纯干法技术)

   转炉烟气本身存有三大资源:

一是热能,烟温高达8001000℃;

二是 CO,高达80%

三是炉尘,含有40-60%氧化铁;12-15%氧化钙、2-5%氧化镁;2-4%二氧化硅的炉尘达80150g/m3

900℃以下的余热,目前基本没有回收利用。无论传统湿法、干法还是半干法技术,都是通过采用向转炉烟气喷水降温的方式达到烟气净化的目的,同时还要消耗一定量的补充冷却水,存在双重浪费。改造转炉除尘工艺技术,提高煤气和余热回收利用水平是转炉节能、实现负能炼钢的最主要因素和改善领域。

纯干法工艺流程特点:

a转炉8001000℃烟气余热转化为蒸汽回收;

b转炉烟气不喷水冷却,烟气为纯干烟气;

c煤气冷却不喷水,煤气为纯干煤气;

d烟气除尘为纯干法,环流旋风粗除尘+精除尘

e炉尘可以经配料制成炉料返转炉冶炼。

上述五各方面构成完整纯干法除尘工艺,而其中每个部分都存有可观的经济效益,实现烟气除尘达标的过程即是创造经济效益。