转炉煤气干法除尘技术

转炉煤气干法除尘技术

0引言

转炉煤气的除尘技术可以分成干法和湿法两种，其中，干法除尘技术具有降低新水消耗、提高能源回收率，提高能源利用率的作用。所以，在转炉煤气除尘过程中应用越来越广泛。在实际应用过程中，由于干法除尘系统设备的技术要求高，过程控制比较复杂，因而会出现一系列的问题。后来通过对系统的改进，降低了除尘过程中故障的发生，也为系统的改进积累了丰富的经验。转炉煤气干法除尘技术的顺利应用，对降低能源消耗，提高煤气回收率具有重要意义。

1转炉煤气干法除尘技术概述

转炉煤气干法除尘技术中，应用最广泛的是两种方法，分别是鲁齐的LT法和奥钢联的DDS 法。其中，LT法是由德国的鲁齐和蒂森于20世纪60年代末联合开发的转炉煤气干湿除尘方法。后来，西门子—奥钢联公司在这个基础上开发了DDS法。目前，我国国内的公司也开发出了国产干法除尘系统。转炉煤气干法除尘系统主要包含了煤气冷却系统、除尘系统和回收系统。在这个过程中，1400T~1600丈的转炉煤气经过活动烟罩、气化冷却烟道回收蒸汽之后，温度降为1000T左右。然后进人蒸发冷却器进行冷却、粗除尘、增湿调质，最后温度将为150丈~500丈，粉尘浓度由80~150g/m2减小到40~55g/m2。煤气经过静电除尘器之后，粉尘浓度进一步为10mg/m2。对于整个系统而言，影响除尘效果的主要有两个器件，分别是蒸发冷却器和静电除尘器。

1.1蒸发冷却器

蒸发冷却器顾名思义是利用水蒸气的蒸发冷却原理来工作的。和湿法除尘技术相比，这种冷却方式极大地降低了冷却所需要的水量，达到节约水的目的。目前，应用最为广泛的是双流体外混式喷枪，冷却水从喷嘴中心孔喷出，被加热的蒸汽从中心孔的环形间隙喷出，而且在喷嘴口处形成雾化水。其喷水量是由计算机根据蒸发冷却器的进出口温度流量来控制的，同时，蒸汽可以用氮气来代替，从而达到节水的目的。

1.2静电除尘器

静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统的核心，它是防止爆炸和控制出口烟气浓度的关键设施。转炉煤气中常常含有70%的一氧化碳气体，这是一种可燃性气体，一旦遇到空气很容易发生爆炸。所以，将静电除尘器设计成为圆筒型，同时在进气口和出气口处安装有自动开启和关闭的防爆阀，一方面可以使不同成分的气体被分开，另一方面在发生爆炸时，能够进卸压，保障设备安全。静电除尘器的电极材料和极配形式对于除尘效果来说非常重要，采用合理的极配形式以及质量合格的电极材料，才能更好的达到除尘效果。

2转炉煤气干法除尘技术应用现状

2.1技术应用效果

通过实践表明，利用干法除尘技术进行转炉煤气的除尘处理之后，烟气中的粉尘浓度可以控制在30mg/m3之下。而回收煤气的粉尘浓度可以稳定的控制在10mg/m3以下。其除尘效果要远远好于湿法除尘技术。但是目前，我国有90%的转炉任然在使用湿法除尘，干法除尘虽然有所应用和推广，但依旧远远没有达到节能减排的目的。

2.2能耗状况

除尘系统的能耗主要包含水耗和电耗两个方面。经过实践研究表明，干法除尘技术能够明显降低除尘系统的能耗水平。干法除尘系统中，采用蒸汽冷却装置对转炉煤气进行冷却，大大降低了冷却水的消耗量，而且提高了冷却效率，研究发现，干法水循环的用水量是湿法的1/4,而耗水量是湿法的1/5。由于干法除尘系统的阻力相对较小，只为湿法的1/3,所以干法除尘所要求的风机功率也相对较小，消耗的电功率也就要小一些。

3转炉煤气干法除尘技术改进措施

转炉煤气干法除尘技术虽然具有良好的环保节能效果和经济效益，但是由于转炉操作和系统控制要求高，使得在实际应用过程中存在诸多问题。比如说除尘器的泄爆问题、蒸发冷却器内壁积灰问题、以及高成本的输灰压块系统问题。

3.1关于静电除尘器泄爆的技术改进

静电除尘器是利用高压电场使得烟气发生电离，使带电粉尘在电场的作用下和气体分离，进而达到除尘的目的。煤气爆炸的极限通常有两个:一是一氧化碳的体积含量大于9%,并且氧气含量大于6%;二是氢气体积含量大于3%,且氧气含量大于4%。当烟气中的成分超过了爆炸极限，就会被电场中的电弧点燃发生爆炸，使气体体积迅速膨胀，一旦超过泄爆阀自身的压力设定值，就会发生泄爆现象。如果泄爆现象严重，会造成除尘系统内设备的损坏。即使是小型的泄爆现象，也会造成静电除尘内部极板和极线的损坏。所以，在控制静电除尘器泄爆方面，首先，应该控制烟气中一氧化碳、氧气和氢气的含量，使其保持在爆炸极限之下;其次，要优化转炉控制和设备结构;最后，达到防爆的目的。

3.1.1转炉操作的控制

首先，在转炉开吹阶段，要采用阶段供氧的方式，在钢铁冶炼最开始的阶段，碳、氧反应比较缓慢，所消耗的氧气量比较小，这时应该减少氧气的供应量，防止多余的氧气进入静电除尘器中;其次，加料的控制，铁水、废钢、氧化铁皮等入炉原材料的不稳定性，增加了泄爆的可能性，所以有效控制所加原料，也是控制泄爆的重要手段;最后，为了控制煤气中氢气的含量，应该尽量保证加入的废钢、冷却剂等干燥，避免带入水分，被还原成氢气和一氧化碳。

3.1.2优化设备结构

首先，可以利用掺入惰性气体的方式来降低烟气中的一氧化碳、氧气和氢气的体积比，使其不超过爆炸极限值。目前，多采用掺入氮气的方式来稀释烟气中三种气体含量比;其次，优化静电除尘器内部的装置。静电除尘器内部，有极板、极线、刮灰振打装置等;最后，合理的配置极配形式，能够有效延长静电除尘器的使用寿命，提高除尘器的除尘效果，加强极板厚度以及材料强度，也能够有效的防止泄爆造成的破坏。

3.2蒸发冷却器内壁积灰问题解决措施

蒸发冷却器是除尘系统中主要设备之一，它具有冷却烟气、粗除尘和调节烟气电阻比的作用，冷却器的温度控制是系统正常运行的重要保障。由于喷水控制的影响，会造成内壁积灰的问题，在实际工作中，清灰难度也比较大，对冷却器的冷却效果造成严重影响。为了解决蒸发冷却器内壁积灰的问题，①应该增加蒸汽压力，利用转炉自身蒸汽和外部供气联动的方式，保障蒸汽压力的稳定性。②可以将蒸汽雾化改为氮气雾化，并且要喷嘴处的氮气压力不低于0.75MPa，从而减小内壁积灰延长喷枪使用寿命。

3.3粉尘回收系统问题的解决措施

早期的粉尘回收中，常常采用热压快的形式，将粉尘在回转窑中加热到500°C〜600°C之间，然后通过高压压成块状，在氮气密封状态下冷却后送回转炉，代替废钢和矿石的使用。这种方法，往往成本较高，而且对于热压工艺和设备操作要求也比较高，在实施过程中容易出现各种问题。鉴于此，可以采用冷压技术，相较于热压，其设备操作要求较低，占地面积小，并且不需要进行回炉加热，起到很好的节能效果，具有良好的经济效益。