摘要：近年来我国对转炉炼钢烟气的粉尘排放浓度要求越要越严，部分地区钢铁企业已经提高到了10mg/Nm3甚至5mg/Nm3的要求。这样就引出了诸多新的除尘技术在转炉干法系统上的应用。本文针对转炉煤气干法除尘系统的几种低排放技术进行了探讨，并对其优缺点进行了论述。
关键词：湿式电除尘器；煤气冷却器前移；除雾；脱白
1.概述
转炉炼钢烟气的净化回收系统目前主要有以下三种：1、湿法除尘系统（OG法）；转炉产生的高温烟气经过汽化冷却烟道冷却至800～1000℃，然后经过文氏管及脱水器的作用，将系统内的大部分粉尘除去。2、干法除尘系统；采用蒸发冷却器与电除尘器有机结合起来，蒸发冷却器捕集大颗粒粉尘；电除尘器捕集细颗粒粉尘。3、半干法除尘系统。结合干法系统和湿法系统的部分优点，采用“蒸发冷却器+环缝文氏管”的结构。系统内既有蒸发冷捕集的干灰，也有环缝收集下的污泥。
三种技术路线各有各的特点，但从节能降耗、排放等角度来说干法系统优势更明显。因此转炉煤气干法除尘系统是国家发改委编制的《国家重点节能低碳技术推广目录（2017年本，节能部分）》第三项，也是国家钢铁工业协会大力推广的“三干、三利用“中的重点技术。
2.转炉干法除尘系统工艺
转炉煤气干法除尘系统工艺流程如下：
图1 转炉一次除尘干法净化与回收系统工艺流程
转炉在冶炼过程中产生的高温烟气（1400～1600℃）经汽化冷却烟道冷却，温度降至800～1000℃，然后通过蒸发冷却器继续冷却，烟气温度降至250℃左右，降温的同时对烟气进行了调质处理，使烟气中粉尘的比电阻更有利于电除尘器的捕集。烟气中约30～40%的粗粉尘被蒸发冷所捕集。
调质后的烟气经荒煤气管道自然冷却，烟气温度降至约150℃，进入圆形电除尘器，经电除尘器净化后含尘量可达15mg/Nm3以下。捕集到的的粉尘为干态可以通过汽车运出，送至烧结厂回收再利用。
风机采用变频器变频调速，可实现流量跟踪调节，以保证煤气回收的数量与质量，节电降耗。
煤气切换站由两个液压驱动的杯阀所组成。当烟气符合回收条件时，回收杯阀打开，放散杯阀关闭。烟气由通过回收杯阀进入煤气冷却器，经喷淋冷却将温度由150℃降至70℃以下进入煤气柜。当烟气不符合回收条件时，放散杯阀打开，回收杯阀关闭，烟气通过放散杯阀由放散烟囱点火放散。
3.目前转炉干法除尘系统的排放现状
新建的转炉干法除尘系统经检测排放含尘浓度的平均值可达15mg/Nm3以下。但目前国家对部分地区排放做了更高的要求。国务院办公厅还发布了关于印发大气污染防治行动计划实施情况考核办法的通知，对各地各种大气污染进行了强制规定。因此很多钢铁企业对排放提出了更高的要求，排放含尘浓度的平均值要求≤10mg/Nm3以下。
但对于电除尘器本身受限于高比电阻粉尘引起的反电晕、振打引起的二次扬尘及微细粉尘荷电不充分等电除尘器固有的技术瓶颈，很难实现出口排放浓度稳定≤10mg/Nm3以下。在这样的背景下就提出了对转炉煤气干法除尘系统进行低排放的技术路线的都研究。
4.终端精除尘路线
4.1 干法电除尘器后增加湿式电除尘器
在原干法除尘系统放散杯阀之后，放散烟囱之前增加湿式圆筒型电除尘器。
烟气经过转炉煤气干法电除尘器净化后，粉尘含尘量达到15mg/Nm3以下。然后经过湿式电除尘器进一步精除尘，可使烟气排放浓度远低于10mg/Nm3，甚至达到5mg/Nm3以下。
此种方案湿式电除尘器必须采用圆筒型，保证烟气在湿电内的柱塞状流通，设备不存在死角，可减少爆炸的可能。而圆筒型湿电又可以设计成为立式和卧式两种。
立式湿电，一般采用蜂窝式，相对电场风速较卧式湿电可以大一些。但由于采用立式结构，除尘器只能做一个电场。故一旦电场出现问题，整个除尘器将无法使用，冶炼必须停止。
卧式湿电，一般采用板线式，可设置两个或更多的电场，去保证系统的稳定。一个电场故障时，不影响系统的稳定运行，不会造成停产现像。但相对与立式湿电，其投资费用要高很多。
不论采用卧式湿电或立式湿电，均会给整个系统增加了爆炸的的可能性。对系统的稳定性可靠性要求更高。
增加湿式电除尘器的缺点：1、循环水量、能耗增加。在干法电除尘器之后增加湿电还需要解决一个问题，就是要喷水降温使烟气饱和。进入湿电前要通过喷淋冷却将烟气温度降至60℃以下，使烟气饱和，保证湿式电除尘器的除尘效率。2、喷水降温后烟气饱和，烟囱出口会出现“白烟羽”现象。部分地区是明确要求必须进行“脱白”治理的，其一次投资和运行维护费用非常高。3、必须增加一套水处理及污泥处理装置，费用增加基本占了整个系统费用的15%～25%。4、末端增加湿电的技术路线，引入了很多危险的爆炸的可能性。
因此不建议采用末端增加湿式电除尘器去保证排放的技术路线。
4.2 “煤冷前移”路线
图2 “煤冷前移”路线示意图
传统干法的工艺路线是符合煤气回收的烟气经过回收杯阀进入煤气冷却器。而不符合煤气回收的烟气则由放散杯阀经放散烟囱点火放散。“煤冷前移”是将切换站后的“煤气冷却器”前移，移至切换站之前。即不论是否符合煤气回收条件，烟气都必须经过“煤气冷却器”冷却及喷水除尘。再次净化后的烟气再经过切换站进行回收和放散过程。
“煤冷前移”路线的优点：经过再次水浴除尘，粉尘排放浓度可以由15mg/Nm3，降低至10mg/Nm3以下。
“煤冷前移”路线的缺点：1、烟气不论回收与否，均需经过“煤冷”必然会增加大量的阻力，造成系统能耗增大；2、经过水浴后，烟气中将含有大量雾滴，如不进行除雾，将会造成烟囱“下雨”现像；增加除雾装置就会相应增加投资和运行费用；3、经过水浴除尘后，烟气中含湿度增大，由原来的不饱和烟气变成饱和烟气，在烟囱排放过程中，必然会造成“白烟羽”的现象，引入了新的烟气“脱白”的需求；4、原有工艺，当煤气冷却器出现故障，可以采用紧急放散，继续冶炼。隔断煤冷进行检修。而“煤冷前移”后，一旦煤气冷却器出现问题，将必然导致停产检修煤冷，直接影响生产的连续性。
5.结语
“煤冷前移”作为保证出口排放浓度的一种新技术路线。其经济性十分显著，但是需要引入“除雾器”和“烟气脱白装置”。一次投资和运行费用都有较高涨幅。但相对于湿式电除尘器而言，不论是投资费用和运行费用都基本只占湿电的1/5。因此在粉尘浓度提出排放10mg/Nm3以下要求时，干法电除尘器后采用“煤冷前移”是性价比非常高的选择。
参考文献：
[1]沈建涛，郑鹏辉，吕平，等.HLG转炉煤气新型干法净化与回收系统5mg/Nm3超洁净排放工艺探究[J].冶金信息导刊，2016（6）：20-23.
[2]李家黎.180t转炉煤气干法净化回收系统设计[D].辽宁科技大学，2016.
[3]沈建涛.转炉煤气新型干法净化与回收系统[C]// 中国电除尘学术会议.2017.
论文作者:高起
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
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