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摘要：转炉烟气净化回收与综合利用是一项系统工程它不仅与转炉汽化除尘系统、水处理系统、煤气回收设备以及煤气贮柜、加压机等主体部件的运行状况有关，而且对系统安全监控、煤气成分自动分析及计算机控制系统等软环境提出了新的要求。另外整个系统能否高效运行与转炉冶炼状况也有着不可分割的关系。可以说，转炉烟气净化回收与综合利用技术的运行从一个侧面反映了炼钢厂设备管理以及工艺管理水平的高低，它对转炉冶炼有着直接的影响。
关键词：转炉烟气净化；煤气回收；技术应用研究
1、前言
转炉在吹炼时，转炉产生大量含有一氧化碳（CO）气体及含铁化合物的高温烟气，如果直接排入大气，严重影响周围的环境，因此，对转炉烟气排入大气之前必须完成除尘工作，避免对环境造成危害；吹炼阶段，烟气中含有大约65%的CO，是一种高热值燃料，如果回收，可以节省能源，降低成本。目前，转炉烟气干法除尘技术在国际上已被公认为未来的发展方向，它可以部分或完全补偿在转炉炼钢过程的能耗，有望实现低能或负能炼钢。符合国家产业政策及钢铁行业可持续发展要求，从政策上得到支持，受到生产企业的重视，具有极其重要的实用价值和前瞻性。
2、净化系统流程
2.1传统OG净化系统流程
OG法为日本新日铁与横山工业公司于1962年研究开发的一种转炉烟气净化及煤气回收的湿式净化系统，并取得了专利权。该系统以其结构比较简单、运行可靠、管理方便等特点，在亚洲国家得到广泛应用。目前，国内转炉的90％以上均采用这种净化方式。图1所示为该法工艺流程。
图1
2.2新“OG”净化系统流程
新OG法为德国Lurgi.Bischoff公司专有技术，该系统具有净化效率高，系统阻力小、风机能耗低、洗涤用水量小，系统简单等特点，备受环保界注目，日本川崎重工享有该技术的使用权，并在宝钢应用，取得好的效果。该系统关键设备为环缝清洗装置，是由德国Lurgi.Bischoff公司研发的技术产品。
2.3LT干法净化系统流程
LT法为德国Lurgi公司与Thyssen钢铁公司于1969年研制成功的一种转炉烟气净化及煤气回收的干式净化系统。该系统以其净化效率高、能耗低，粉尘有效回收等特点，在欧洲得到广泛应用。目前，国内宝钢、太钢（正在建设）等很多大型钢厂都在采用。
3、各种方式净化系统的参数对比
3.1技术参数比较（表1）
从表1中可以看到，仅风机电能消耗新OG系统比传统OG系统节省200kW，节约浊环水量330t/h，同时带来水处理设施及设备投资节省、占地减少及能耗降低等效果。更为重要的是环保效应，新OG排放浓度＜50mg/Nm3，比传统OG系统的排放浓度小，传统OG系统在国内很难保证＜100mg/Nm3。随着国家环保标准的要求的提高，传统OG系统将不能适应新的环保要求。
表2
4、应用分析
4.1、OG系统特点
安阳钢铁股份有限公司之前有3座150t转炉是钢产量大、装备较新的生产线，自2005年至2007年逐步投产，目前年产能达到600万t以上。传统OG系统原设计：一文、二文供水压力0.45~0.55MPa，水量一文为400m3/h，二文为280m3/h。风机风量20万m3/h，全压26kPa，风机进口压力小于–20kPa。风机进口温度60℃，出口温度53℃。一次烟囱原设计预期粉尘排放浓度150mg/m3。
（1）安钢OG系统设备及控制简易，仅在二文喉口阀板进行调节，操控少。其余在一文、脱水器等设备调节好流量后，正常生产过程中调整极少。
（2）OG系统工艺流程环节多，由于一文、二文使用大量水进行降温和除尘，其水处理流程：水封箱落水、高架流槽、粗颗粒分离机、斜板沉淀器、污泥压滤机、滤液回用及附属设备，环节较多，其电能和水耗都比较高。
4.2存在的问题
（1）一文溢流盆集泥多、难清理。（2）部分设备结构不合理、损坏严重。例如一文收缩短管、重力脱水器锥段磨损严重。（3）一文水冷夹套易漏水，检修环境差，需要时间长。（4）尾部烟道和一文连接处三层法兰密封易漏烟。（5）湿旋脱水器日常不易清理，结垢脱落后易造成堵塞。（6）风机冲洗水间断使用，影响风机转子使用寿命，同时影响烟囱排放的浓度。（7）溢流水封箱夹层易堵塞，设备内部检修需加装盲板隔断煤气，拆装难度大、时间长。改进方案及实施针对OG系统运行存在的问题，研究制定了改进方案：
（1）针对溢流盆集泥过多且难清理，对溢流盆顶部收缩短管沿原角度进行加长150mm，尽可能避免灰尘进入溢流盆内部，同时对溢流盆进行扩大，将溢流盆宽度加宽300mm，且在盆底安装3个排污管，加装盖板（排污时打开），便于排污和人工清理；对溢流盆供水管角度和水管数量进行调整，使其容易形成旋流，运行过程中将泥渣旋起带走，减少底部集泥。
（2）对一文水冷夹套进行改进，将原来内壁8mm普通钢板改为10mm的Q345钢板，同时增加底部进水管和顶部出水管数量，最大限度使其供水均匀。同时在制作备件时，在夹层的纵向增加4道加强筋，底部和顶部留有200mm高度，保证水流通道，增加其结构强度和耐磨性能。在回水管路上增加流量计，以便对比进、回水流量，及时发现是否漏水，避免漏水恶化。
对重力脱水器锥段进行多处改进。首先，加大其钢板厚度，将锥段原来使用的16mm的普通钢板改为25mm的Q345钢板；其次，在内部焊接挡水圈，使从一文下来的大量含尘水（约400m3/h）先溅落到高150mm共五层挡水圈中，减少甚至杜绝了含尘水直接冲击磨损锥段本体。落水先接触挡水圈中的水，减弱冲击，保护锥段本体，延长本体使用寿命，定修过程中进行检查和补焊挡水圈即可。
（3）将一文挡水圈法兰拆除，把挡水板直接焊接在收缩短管法兰下侧，减少一道法兰和密封，在尾部烟道和一文法兰连接完毕后，用扁铁在侧面将法兰完全焊接，防止因局部密封破损导致大量烟气外溢。
（4）在湿旋脱水器底部加装两层篦子，间距为300mm。一方面防止湿旋脱水器大片集渣脱落，掉进落水管；另一方面，即使脱落的集灰不能挡住，掉到两层篦子上也可以击碎，小块下落不易挡住落水管，也不会大量堆积造成堵塞。
（5）对风机冲洗水进行改进。一方面改进喷管水量和冲洗位置，改为进风口1根喷水管带两个喷嘴，前盘和背盘各一根2m长布满锥形孔的喷头；其次，增加加压泵，将原来水压从0.2~0.3MPa升为0.4~0.6MPa，提高雾化效果，减少堵塞，保证了冲洗效果，同时减少冲刷磨损，延长风机转子使用寿命。
（6）对原水封箱夹层进行扩大，减少堵塞，即使有堵塞，掀开盖板即可方便清理；夹层扩大至落水管处，在落水管处安放简易盖板，方便隔断高架流槽水煤气，安全可靠，节省时间。
4.3改进效果
经过多年逐步、逐点优化和改进，目前一个月内进行1次或者2次8~10h定修，只对一文溢流盆排污、二文喉口积灰检查清理、水封箱冲洗排污清理即可。对设备内部如湿旋脱水器、二文喉口等内部检查，仅需在四楼水封箱掀开顶部盖板，盖上落水管简易盖板即可隔断其他转炉从高架流槽煤气洗涤水中携带的煤气。一文收缩短管、重力脱水器锥段寿命均在一个炉役，风机转子使用寿命在3000炉左右，运行稳定可靠，排放达到原设计标准，煤气回收也能达到原设计能力。
5、结语
随着国家、地区的环保要求逐步提高，传统除尘方法也正面临着严峻考验。目前转炉干法电除尘技术经过10多年的摸索和优化，其爆炸频次逐步降低，运行正趋于稳定，由于其核心设备仅为蒸发冷却塔和电除尘器，减少了污水污泥处理系统，同时节约电能和水耗，且排放浓度明显低于湿法除尘而正在被逐步推广。
参考文献
[1]李光强，朱诚意．钢铁冶金的环保与节能[M]．北京：冶金工业出版社，2010．
[2]唐国山．工业电除尘器应用技术[M]．北京：化学工业出版社，2006，2．
论文作者:杨涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/11
标签：转炉论文; 一文论文; 系统论文; 烟气论文; 煤气论文; 风机论文; 落水管论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;