转炉一次除尘方式及改造工程浅析

刘涛 任乐 李加旺 邓佳丽

(中冶京诚工程技术有限公司,北京 100176)

转炉一次除尘方式及改造工程浅析

刘涛 任乐 李加旺 邓佳丽

(中冶京诚工程技术有限公司,北京 100176)

介绍干法除尘系统,对比转炉湿法除尘与干法除尘工艺、系统水电汽能耗及投资回收技术经济指标,提出干法选取的必要性,介绍改造工程的内容及难度。

转炉煤气净化 OG法 干法 一次除尘

1 前言

据官方统计，我国现有600多座转炉，年产钢量超过6亿吨。目前我国大多数转炉的转炉煤气净化采用较为落后的湿法(老OG)除尘，耗水耗电量大，是钢铁工业节能减排的薄弱环节。近几年来我国新建转炉采用了第四代湿法(新OG法)、干法除尘、半干法除尘等煤气净化技术，在转炉煤气节能减排和能源回收综合利用方面取得了显著进展。目前，无论从技术成熟角度还是节能减排角度，干法除尘都应是新上转炉项目或者一次除尘改造项目的首选，本文就老OG法和干法除尘方式进行技术和经济比较，阐述干法除尘的必要性，并对湿改干项目难点、重点进行分析。

2 老OG法技术

烟气净化系统包括两级文氏管洗涤器和附属的90°弯头脱水器和挡板水雾分离器。第一级文氏管采用手动可调喉口形式，进行粗除尘。第二级文氏管采用R-D形式，控制波动的烟气高速通过喉口，进行精除尘。烟气经文氏管降温净化后，通过90°弯头脱水器和挡水板水雾分离器进行脱水，由引风机排出，回收或者放散。

老OG除尘已经不能适应我国节能减排的要求：

(1)系统阻力一般可达24000Pa，电耗非常大；阻力过高也是引起风机能力不足、炉口冒烟、煤气回收量减少的主要原因之一。

(2)达不到90%～95%的除尘效率，除尘效率很低，是烟囱冒烟的原因之一。

(3)喷水量太多，一般在600t/h左右，而且实际运行中喷水量常远超过设计值。

3 干法技术

多年以来，转炉干法技术一直以“高、大、上”形象示人，其技术复杂，自动化程度高，设备可靠性要求高，被国外工程公司垄断近20年，近5年来随着国内制造水平的提高，以京诚公司为代表的总包单位依靠强大研发能力大力推行全国产化，该项技术逐渐在国内新建转炉项目中推广开来。所谓“干法”并不是不用水，而是充分利用水。干法中用水主要在蒸发冷却器。它使用的是被蒸汽或者氮气雾化的水，保证水与烟气充分接触完全蒸发。其后烟气再进入电除尘器通过电场进一步除尘。灰尘在蒸发冷却器和电除尘器底部收集后，通过机械输灰方式输出。符合回收条件的烟气由风机送至烟气冷却器进一步降温后，进入煤气柜，不符合回收条件的烟气经由烟囱点火放散。风机入口的烟气处于干燥状态，不含机械水。

4 干法除尘系统推广的意义

干法系统采用电除尘器除尘，它通过电场除尘，几乎不需要损失系统的压力，风机可以配置升压较低的风机，这样电机电耗低，风机系统的耗水、耗气量也少。由于车间内不需要循环水，不但比湿法少了大型的浊环水处理系统，车间内还不需要有无压回水水槽，而干法除尘车间外仅需要一个小型的循环水冷却系统。

干法除下的灰尘可以通过压块系统回收后，代替废钢或铁矿石。而众所周知“OG泥”极不好处理，还容易污染车间环境。

从除尘效果上看，干法除尘烟气通过电除尘器后可以将烟气中的含尘量降至＜20mg/Nm3，进气柜的烟气中的含尘量降至＜10mg/Nm3，可以直接供用户使用；而湿法除尘，一般在采用进口设备时可达50mg/Nm3，国产设备一般在50～80mg/Nm3。烟气必须进一步精除尘后，才能送最终用户使用。从发展的角度讲，干法除尘是趋势。

5 干法除尘运行费用对比分析

干法除尘具有节水、节电、除尘效率高、回收煤气量大、收集的除尘灰干燥、可以加热后直接压制成块体回转炉利用、生产成本低等优点，是今后转炉一次烟气净化发展的方向，国家发改委已于2004年将干法除尘技术列入国家重大技术装备研制和重大产业技术开发专项。以下对比分析来自北方某钢铁企业。

从表中可以看出，对于120t转炉，每套干法系统较湿法系统仅在节省运行费用和多回收的煤气方面，效益之和就达到每年563万元，改造项目的成本在5年左右就可以全部收回，经济效益显著；同时，每年能减少对空排放30t粉尘。因此，国家新标准中规定：新、改、扩建项目，转炉必须同步配套煤气回收装置，并优先采用干式煤气净化。

6 改造基本技术方案说明

京诚公司从2009年开始推广干法全国产化以来，积累了大量总包工程经验，2012年京诚公司完成的国内第一套120t转炉湿法改干法项目投产后运行稳定各项指标先进，国内很多用户也在积极探讨尝试改造，以下就以某120t转炉湿改干为例简单介绍一下技术方案。

6.1 转炉区域改造内容和方案

转炉高跨+16.9米平台上方，原有湿法除尘设备需全部拆除，在此空间布置干法除尘系统的蒸发冷却器和香蕉弯输灰系统。为保证蒸发冷却器使用性能，蒸发冷却器采用大直径形式。汽化冷却烟道除氧器、汽水管道、泵组等需要挪动位置，与干法设备发生碰撞的平台下各种蒸汽、水和低压氮气、压缩空气等管道、电缆桥架、除尘水高架流槽等设施需要拆除移位；平台次梁、平台框架和柱子需要重新验算载荷，进行局部加固或更换。车间内配置独立的粗灰仓和输灰链条，链条数量可根据粗粉仓的位置布置。

该项设计改造难度比较大，往往由于场地限制而需要突破常规，尤其是施工进度受转炉停产时间限制，需要极大压缩施工时间，这就需要极佳的施工方案。

6.2 荒煤气管道

沿途荒煤气管道内烟气温度冶炼时长期维持在250℃左右，瞬间可达350℃以上，冶炼结束后恢复常温，膨胀推力较大，需在原有低温管道和支架基础上重新设计管系，进行应力计算。该项设计改造技术要求非常高，尤其是在厂房屋面布置的管道以及厂房钢结构配套加固改造。

6.3 车间外设施

静电除尘器设立独立的灰仓和输灰装置；电气室和水泵房就近布置；可利用原有湿法放散烟囱。以上施工需在干法改造项目实施时，先于车间内主体设备建设实施，并在转炉停产改造前全部完成，总图布置非常困难。改造后原风机房和风机房电气室可全部拆除。

6.4 建设工期

常规的新建转炉煤气干法除尘工程，从设计到订货、安装、调试、投产，一般建设周期为8个月，考虑到既有厂房改造工程设计难度大并与生产交叉进行，转炉改造投产周期8～10个月(其中转炉停产改造2个月)。该工程业主对于转炉停产时间要求特别短，整体工程进度为7个月，对施工提出了极大挑战。

刘涛(1980-),男,硕士,研究方向:工业大气污染物净化。