转炉煤气干法净化回收技术

转炉煤气干法（LT）净化回收技术的国产化应用

我国现有600多座转炉，年产钢超过4亿吨，节能减排潜力巨大。目前我国绝大多数转炉的转炉煤气净化采用较为落后的湿法（以下简称老OG）除尘，耗水耗电量大，是钢铁工业节能减排的薄弱环节。除了老OG除尘之外，近年来我国新建转炉采用了第四代湿法（以下简称新OG法），以及引进的千法（以下简称LT法）：使转炉煤气净化技术取得了突破性进展。在转炉煤气净化技术引进的同时，国内多家设计研究单位进行了吸收开发，目前转炉煤

气净化的LT法、新OG法除引进少量关键技术和部件，大量的设备设计、系统设计立足于国内，甚至新OG法基本实现全国产化。对我国转炉炼钢节能减排、实现负能炼钢起到了积极的推动作用。但是我们仍清醒看到，转炉煤气净化发展到今天，这些技术包括引进技术都不同程度的存在一些问题、或有值得改之处，这是我国钢铁工业节能减排要追求和持续研究的新目标和新课题。

正是由于目前各种除尘方式的利弊所在，使新建转炉除尘设计选择ＬＴ法还是新OG法似乎难以确定。本文就两种除尘方式进行比较，提出自己的建议。

1.国内外转炉烟气除尘技术的发展和现状

当前,转炉烟气净化及煤气回收技术主要有两大类型:即日本的湿法系统(OG法)和德国的干法系统(LT法)。

1.1 湿法系统

图1 OG法工艺流程

OG法是以双级文氏管为主,抑制空气从转炉炉口流入,使转炉煤气保持不燃烧状态,经过冷却而回收的方法,因此也叫未燃法,又称湿法。在湿法方面,日本从60年代起开发了OG法,这是世界上普遍采用的流程。1962年,日本新日铁公司的转炉首次成功地应用该法对转炉烟气进行除尘并回收,合理地利用废气中的化学能和显能及含铁粉尘。目前己成为世界上最广泛采用的转炉烟气处理方法,在保护环境、回收能源方面发挥了积极作用。

OG法装置主要由烟气冷却系统、烟气净化系统及附属设备组成(见图1)。在冶炼中生成高一氧化碳浓度且含150～200mg/m3粉尘的煤气,温度达1600℃。在风机吸力作用下,煤气从活动烟罩进入全封闭的回收系统,经汽化冷却烟道后温度降至1000℃。一级文氏管进行粗除尘和煤气降温、灭火,温度降至75℃;随之煤气经重力脱水器脱水后再进入二级文氏管进行精除尘和再冷却,温度降至65℃左右,含尘量降至150mg/m3以下,煤气再度脱水后进入除尘风机。煤气借风机出口正压力、通过三通阀切换,当煤气CO<30%时,送入烟囱,燃烧后排放;当CO>30%时,进入煤气柜回收,再供给用户作能源使用。

1985年,宝钢一期300t转炉成功引进了日本“OG”技术和设备,国内在立足自主开发的基础上对这项技术进行了消化吸收,使“OG”法技术在国内得到了较快的发展而占据主要地位,并取得了成熟的经验。其核心是二级可调文氏管喉口。但这种流程也有缺点,如设备单元多、系统阻力损失大、RD喉口易堵塞等。武钢三炼钢250t转炉OG系统,引进了西班牙TR 公司技术,该系统是将两级文氏管及脱水器串联重组安装在一个塔体内,烟气自上而下运行,总阻力损失仅为18kPa,且流程系统紧凑、简洁、易于维护管理。

1998年,作为环保示范项目,日本政府在马钢三炼钢厂70t转炉扩容改造项目中向马钢无偿提供了一套新型“OG”法除尘技术和设备。这项技术对传统的“OG”法进行了技术改进,将二文RD可调喉口改为重铊式,即环缝洗涤器(简称RSW),还用饱和器代替了一文喉口。烟气首先进入饱和器,然后经过二文RSW和下部弯头脱水器到风机系统,被称新型“OG”法。该技术流程简洁、单元设备少、阻损小。二文采用RSW技术,除尘效率高,易于控制,且不易堵塞。除尘效果保证值≤50mg/m3。目前在柳钢转炉、太钢转炉、济钢转炉上采用,取得初步经验。OG法具有技术成熟、可靠性好、一次投资少、吨钢煤气回收量高、投资回收期短、设备国产率高及安装工程量少等优势。OG法除尘系统虽然日趋完善,但是仍存在一些问题,如:供排水系统和净化设备的积灰堵塞问题,部分设备受含尘污水的冲刷磨损问题,污泥的脱水处理问题以及由上述问题引起的维修工作量增加问题。此外,由于OG法属“高压流程”,系统阻力损失大,除尘供水量大,风机、水泵的耗电量大,因而增加了运行费用。

1.2 干法系统

图 2 LT法流程

LT称为干式净化回收法,又称干法。60年代后期,西德鲁奇公司开发了LT法,至80年代技术上已日趋完善。目前,LT法已有逐渐取代OG法的趋势。

LT法工艺流程如下:转炉烟气出炉口后,通过活动烟罩、固定烟罩进入汽化冷却烟道。炉气出口温度为1700℃,汽化冷却烟道出口为800～1000℃。蒸发冷却器有两个作用,一是将烟气温度降至180～200℃;二是对烟气进行增湿调质,以降低烟尘的比电阻,确保电除尘器的除尘效果。然后进入圆形静电除尘器,烟气轴向进入其中,并通过气流分布板均匀分布在横截面上,烟气得到净化。静电除尘器一般设有三到四个电场,采用专门的变电系统供电,在电除尘器下部的集灰,用扇形刮灰器刮到位于其下部的链式输送机中,送入中间料仓,然后通过气力输送系统再将干灰送到压块系统的集尘料仓中。除尘效率高达99%,烟气经过电除尘器后进入除尘风机。煤气借风机出口正压力、通过三通阀切换,进行回收或放散。回收柜前设置二次冷却塔使煤气温度降至50℃左右。流程如图2。1995年宝山钢铁公司三期工程的转炉煤气净化系统为全套引进的德国LT技术,总投资4060多万美元,处理风量175000m3/h,原始含尘浓度70g/m3,出口含尘浓度<10mg/m3。LT法目前在德国、法国、奥地利、澳大利亚等国有较为广泛的应用。

相比较而言,LT法具有以下优点:用电场除尘,除尘效率高达99%;省去庞大的循环水系统;回收的粉尘压块可返回转炉代替铁矿石利用;系统阻力损失小。LT法虽然比OG法有许多优势,但是,经过国内几十年的运行,LT法的问题也逐渐凸显出来。主要问题有:

(1)国内尚不掌握此项技术,需引进国外技术和设备,投资造价高;

(2)自动控制连锁多,要求自动化程度高,故障率高,维修时间长;

(3)由于蒸发冷却使煤气中含有较高的水分,易形成结露,影响极间距和运行电压,还影响输灰系统设备运行寿命;

(4)系统泄爆频繁,影响电除尘器内部件的寿命和除尘效果;出口粉尘浓度不能稳定在设