钢铁企业煤气除尘技术

煤气除尘技术1.概述1.1煤气是一种有回收价值的能源1.2煤气的回收利用现状1.3煤气除尘技术的进步2.高炉煤气除尘技术2.1高炉煤气湿法除尘技术2.2高炉煤气湿法除尘工艺流程2.3高炉煤气干法除尘技术2.4高炉煤气干法除尘工艺流程3 转炉煤气除尘技术3.1转炉煤气湿法除尘技术3.2转炉煤气湿法除尘工艺流程3.3转炉煤气干法除尘技术3.4转炉煤气干法除尘工艺流程1.1 煤气是一种有回收价值的能源高炉煤气(简称BFG)是高炉冶炼过程中产生的一种副产品。

正常冶炼时，吨铁发生量约为1400～2000Nm3，压力0.05～0.25MPa，温度150～300℃，BFG 中CO占20～30%，H2占2～5%，热值3000～3800kJ/Nm3。

含有丰富的物理能、化学能，极具回收价值。

转炉煤气是一种热值比高炉煤气还要高的气体能源，其中CO含量最高可达75%。

如果把转炉煤气弃之为废，直接排放的大气中，会对环境造成严重污染。

但是，通过操作可以人为回收，使之变废为宝，尤其是在能源紧张的今天，转炉煤气进行回收和再利用是企业节能降耗、降低成本、提高效益的重要手段和措施，也是大型钢铁企业保护环境、节约能源应尽的义务和责任。

按2006年统计，我国现有高炉1250座，年产生铁约4亿吨，其中1000m3以上为120座，产量占40%，可见中小型高炉仍占较大份额。

1.2 煤气的回收利用我国现役高炉煤气的发生总量约计7.0×1010Nm3/a，大都设有处理回收装置，但回收利用率差异较大，如宝钢等新建大高炉大于99%，包钢等大部分中型高炉大于90%，仍有不少中小型高炉只达到70～80%。

1.3 煤气除尘技术的进步传统的BFG湿法净化流程存在占地大、能耗高、净煤气质量差等问题。

1912年德国首创BFG袋式干法除尘技术(简称BDC)，50年代在欧美发达国家推广应用。

70年代日本住友金属引进德国专利，与日立造船联合进行二次开发，于1982年在小仓钢厂1850m3高炉建成以化纤针刺毡滤袋和净煤气加压反吹清灰为特征的BDC装置，投入生产性运行，并获得迅速推广。

据日本钢联对58座大中型现役高炉调查，采用全干法袋除尘的有11座，干湿两用的有29座，两项合计约占70%。

其中不乏5000m3级的大高炉。

与以二文为特征的湿法流程相比，BDC具有多种优越性：(1)具有高效而稳定的净化效能，净煤气含尘量低于5mg/Nm3，提高BFG的品质和热值；(2)充分利用BFG的压力能、热能，提高TRT发电量30～50%；(3)从根本上免除了瓦斯泥和污水处理的庞大设施及其对环境的污染；(4)节地40～50%，节水80～90%，节省投资30～40%，节省运行能耗70～80%，通常在项目投运1～2年内即可回收全部投资，环境经济效益十分显著。

2.高炉煤气除尘技术高炉炼铁产生的煤气从炉顶管道引出，其温度一般在1500C～3500C,含尘浓度一般在40～100g/Nm3,含有大量的CO、H2、CH4等可燃气体，可作为热风炉、焦炉、加热炉等的燃料。

目前国内外高炉煤气除尘所采用的工艺按是否使用洗涤水分为干式和湿式两大类。

常用的干式除尘器有重力除尘器、旋风除尘器、布袋和静电除尘器：湿式除尘器有R型可调喉口文特里洗涤器(R—ty9e Venturi Scrubber)和环缝洗涤器(Annular Ga口Scrubbe)两种。

高炉炉顶煤气精除尘的方式有干式除尘和湿式除尘。

干式除尘具有除尘效率高、无污水排放造成环境污染、煤气显热高、系统阻损低，对配备炉顶余压发电装置(TRT)可增加发电量30％一40％等优势，这是能源紧张的日本在一些大型高炉上采用干式除尘的主要出发点。

湿式除尘是利用雾化后的液滴捕集气体中的尘粒，同时冷却气体，但需要专门设置污水的处理设施。

高炉煤气全干法除尘技术具有能源高效回收，高炉煤气发热值提高6%；节约投资1/3，除尘灰实现直接利用等优点。

高炉煤气粗除尘设备一般采用惯性除尘方法，即利用尘粒的惯性(重力或离心力)特性将固体颗粒从气体中分离出来，效率约45％一85％。

高炉煤气干式布袋除尘技术在我国开发较早，发展很快，目前国内350m3级以下高炉煤气除尘90％以上是采用布袋除尘系统，如韶关钢铁公司5座350 m3高炉，涟源钢铁厂5座300 m3级。

高炉，成都钢铁厂2座300 m3级高炉等布袋除尘系统达到了正常生产水平，获得了节能、节水、节约生产费用的效果。

韶关钢铁公司6号高炉(750 m3)，煤气除尘，采用了单一的全干法国产化布袋除尘技术，没有备用湿法除尘系统。

2002年12月投产以来，运行效果较好，该项目的成功，对我国大中型高炉煤气布袋除尘的推广与发展具有深远的意义。

国内大型高炉(炉容1000 m3一2000 m3)煤气除尘采用布袋除尘技术也有进一步的发展，如太钢、攀钢、首钢等高炉布袋除尘器经过改进和完善，运行效率大辐度提高。

攀钢4高炉原设计采用的是湿式双文系统，后于1996年在保留原湿式双文系统的基础上，并联了一套布袋除尘系统并配套了相应的干式TRT。

2.1高炉煤气湿法除尘技术高炉煤气湿法除尘原理：湿法除尘是利用雾化后的液滴捕集气体中的尘粒同时冷却气体。

常用的湿式除尘器有R型可调喉口文特里洗涤器(R—ty9e Venturi Scrubber)和环缝洗涤器(Annular Ga口Scrubbe)两种。

湿式除尘是利用雾化后的液滴捕集气体中的尘粒，同时冷却气体，但需要专门设置污水的处理设施。

它采用洗涤塔—文氏管—脱水器系统，或一级文氏管—脱水器—二级文氏管—脱水器系统。

高压高炉还须经过调压阀组—消音器—快速水封阀或插板阀，常压高炉当炉顶压力过低时，需增设电除尘器。

经过湿法净化系统后，煤气含尘量可降到小于10mg/m3,温度从150～3500C降到35～550C左右,含水量可达7～20g/m3。

2.2高炉煤气湿法除尘工艺流程湿法净化系统流程见图一:图一：湿法净化系统流程图它有以下缺点：1.耗水量大，吨铁耗水量8～10t，虽然可循环使用，但补水量也有1～1.5t。

一座300m3的高炉年耗水量300万t，是企业用水大户。

2.系统复杂、设备多，如洗涤系统、水泵房、沉淀池、水质稳定与降温、污泥处理设施等，投资多、占地大。

3.能耗多，湿法除尘水泵用电量大。

此外，煤气热量在清洗过程进入水中散发于大气，也是一大能量损失。

4.产生的污水中含各种有害物质，如CN-、S2-、酚类、铅、锌等及大量悬浮物，即使循环使用也要定期外排，污水治理十分困难。

5.煤气含水多、热值下降，造成热效率低、燃烧温度下降，产生指标差。

2.3高炉煤气干法除尘技术(1)布袋除尘器。

具有除尘效率高、运行稳定、节能、投资省、生产运行费用低和解决环保问题等优点。

布袋除尘器的除尘效率在99 以上，阻力损失小于500 Pa，净煤气含尘量可达到5 mg／m。

以下。

(2)静电除尘器。

它由产生电晕电流的放电极和收集带电尘料的集电极组成。

静电除尘器的除尘效率可达99 以上，压力损失小于500 Pa。

由于分子热运动造成的扩散作用的影响，静电除尘器对温度同样敏感，煤气入口温度以不超过200 C为宜，否则除尘效率会大幅度下降。

(3)干式除尘器的特点及使用。

目前国内350 m。

级以下高炉煤气除尘90 以上是采用布袋除尘技术。

韶钢6号高炉(750 m。

)采用布袋除尘技术，没有备用湿法除尘统。

2002年12月投产以来，运行效果较好。

该项目的成功，对我国大中型高炉推广煤气布袋除尘技术具有深远意义。

国内大型高炉(1 000～2 000 m。

)采用布袋除尘技术也有进一步的发展，如太钢、攀钢、首钢等高炉，布袋除尘器经过改进和完善，运行效率大幅度提高。

攀钢4号高炉，当时设计采用的是湿式双文系统。

1996年，在保留原湿式双文系统的基础上，并联了一套布袋除尘系统，并配套了相应的干式TRT。

在布袋除尘系统运行初期，出现了许多问题，布袋除尘系统的作业率不到10 。

2000年攀钢对降温系统进行了改造，之后作业率大幅度提高，达到96 。

布袋和静电除尘器的高效率和低压力损失是无庸置疑的，它们未能在大型高炉煤气除尘中占主导地位，主要原因是在设备的可靠性和对高炉操作参数变化的不适应性两方面。

但布袋和静电除尘器用在大型高炉上可使TRT装机容量提高3O 以上，因此在原有湿式除尘系统的基础上并联一套干式系统，其投资收益仍是相当好的。

综上所述L'布袋和静电除尘器在大型高炉上只是处于试用阶段，如果不配备湿式备用系统，将是一个风险性很大的选择。

2.4高炉煤气干法除尘工艺流程目前高炉煤气干法除尘有两种，一种是用耐热布袋除尘器（BDC），一种是用干式电除尘器（EP）。

为确保布袋除尘器入口温度<2400C 和电除尘器入口温度<3000C ，应在重力除尘器后面设温控装置，经过干法净化系统后，煤气含尘量可降到<5~10mg/m3。

干法净化系统流程见图二。

图二：干法净化系统流程图干式电除尘器（EP）由于担心发生煤气爆炸，在国内采用极少，而耐热布袋除尘器（BDC）因技术日趋完善，已在国内中小型高炉得到广泛应用。

3 转炉煤气除尘技术自宝钢引进第一套干法系统，国内钢铁行业转炉一次烟气干法净化与煤气回收工艺，经历了初步工业应用阶段和推广阶段，目前进入一个迅速发展的阶段。

目前，大部分新建转炉项目均采用干法除尘技术，通过该技术的应用，彰显出企业节能环保的管理理念，给企业带来巨大的社会效益、环境效益和经济效益。

随着该项技术在国内发展的过程，通过与国内炼钢工艺的结合和不断完善，系统工艺控制技术得到很大提高，控制水平领先国际。

目前，该工艺技术和系统设备可以完全实现国产化，一方面降低了工程投资和运行成本。

另一方面，转炉一次烟气干法除尘控制技术与炼钢工艺的结合，全方位的售后服务，都为炼钢生产顺行提供了有力的保障。

干法除尘与湿法除尘从冷却方式和除尘机理和设备上有本质区别。

干法除尘采用蒸发冷却方式，冷却效率更高，同时保证了系统能够以干式状态运行；湿法除尘采用饱和冷却的方法，通过洗涤降温，因此，整个系统始终处在含水状态运行。

干法除尘系统采用静电除尘器，在保证除尘效率的同时，使系统能耗明显降低；湿法除尘系统采用文氏管除尘，依靠冷却水对烟气的洗涤达到除尘的目的。

由于喉管部位阻力很大，导致系统能耗明显加大。

3.1转炉煤气湿法除尘技术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。