莱钢120t转炉烟气干法除尘工艺技术

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LT 控制系统共分三个控制回路: 蒸发冷却器的 温 度 控 制 、风 机 流 量 控 制 、切 换 站 气 体 成 分 控 制 。 整 个控制系统的关键是静电除尘器的控制, 其性能特 点是: 根据吹炼、停吹、振打等三种工作状态, 进行火 花跟踪 控制、间歇供电、反 电晕检测、峰 值跟 踪 控 制 和各种保护功能。按设定好的程序对电压和电流进 行调节, 以发挥最大的电流效率和确保安全生产。电 压的峰值为 80000V, 均值为 50000V。电流峰值为 2800mA, 均值为 2000 mA。
第 27 卷 第 5 期 2005 年 10 月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.27, No.5 October 2005
·生产技术·
莱钢 120t 转炉烟气干法除尘工艺技术
周茂林, 沈惟桥, 孟宪俭, 王玉春
( 莱芜钢铁股份有限公司 炼钢厂, 山东 莱芜 271126)
摘 要: 莱钢 120t 转 炉采 用干法 除尘 工艺 , 该工 艺由烟 气冷 却、净 化回 收及控 制系 统组 成, 其 中, 烟气 净化 回收 系统 由蒸发
蒸发冷却器除了冷却烟气外, 还可依靠气流的 减速以及进口处水滴对烟尘的润湿将粗颗粒的烟尘 分离出去, 达到除尘的目的。灰尘聚积在蒸发冷却器 底部由链式输送机和双摆阀连续排出。
蒸发冷却器还有对烟气进行调节改善的功能, 即在降低气体温度的同时提高其露点, 改变粉尘比 电阻, 有利于在静电除尘器中将粉尘分离出来。除了 废气冷却和调节以外, 占废气中总灰尘含量 40%~ 50%的粗灰也在蒸发冷却器中进行收集。 2.2.2 静电除尘器 静电除尘器放置在炼钢车间的 外部, 其集尘电极通过除尘器的外壳接地, 集尘电极 之间形成通道, 而要净化的炉气流经这些通道。在集 尘电极之间布置高压框架, 框架中装有放电极 ( 阴 极) 并和高压供电系统连接, 由绝缘子支撑。在放电 极的紧邻区域是极高强度的电压, 由于电晕电压排 放的结果, 导致形成带负电荷的气体离子, 在放电电
2 系统构成及功能
2.1 烟气冷却系统 120t 转炉烟气冷却系统即余热锅炉为全汽化强
制循环和自然循环相结合的冷却系统。强制循环系 统分为低压强制循环和中压强制循环, 由活动烟罩、
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山东冶金
第 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 卷
除氧器、热水循环泵和循环管路组成低压强制循环 系统; 由炉口可移 动段烟道、汽包 、热水循 环泵 和循 环管路组成中压强制循环系统; 由固定一段烟道、固 定 二 段 烟 道 、末 段 烟 道 、汽 包 和 循 环 管 路 组 成 中 压 自 然循环系统。
炉口保持微正压。汽化冷却烟道中的静压力是决定 烟气流量调节的主要参数, 另外对烟气流量调节起 作用的影响参数是吹氧量和烟气量, 在转炉正常作 业中, 1 台计算机负责处理这三个参量并将此作为 修正参量输给风机速度调节控制机构, 对于在炼钢 过程中进行的加料作业, 如矿石或石灰石, 或者辅助 作业, LT 系统的烟气流量调节系统将根据给定的程 序做出反应。
切换站气体成分控制为在规定的时间内, 根据 烟气成分分析确定切换站的动作。当烟气中 CO 含 量大于规定值 30% , 氧气含量小于规定值 2% 时, 回 收烟气阀打开。烟道转换所用阀门配有调节元件, 流 线型通道形状调整膜, 便于在烟气切换时系统的压 力平衡, 防止在转炉口烟气捕集点发生喘振现象。
放散烟筒 煤气冷却器 ( 点火)
链式输送机 链式输送机
煤气柜 煤气加压机 料仓
料仓
用户
汽车外运
图 1 120t 转炉干法除尘系统流程
120t 转炉 LT 工艺技术参数如下: 3 ×120t 顶 底 复 吹 转 炉 ; 平 均 单 炉 产 钢 水 量 135t; 最 大 烟 气 量 88900m3/h. 台 ; 炉 气 含 尘 80~ 150g/m3; 蒸发冷却器入口烟气温度 850~1200℃; 最 终 煤 气 含 尘 量 6.6 mg/m3; 吨 钢 煤 气 回 收 量 91.4 m3 ( 热值 8360 kJ/m3) 。
干法除尘系统自动化控制范围是从汽化冷却烟 道开始到煤气冷却器结束, 设一级基础自动化, 与转 炉本体、汽包等自动化系统进行联网通讯, 组成以太 网光纤环网。其自动化控制水平高, 具有自适应功能 的控制软件, 使得干法除尘系统的运行更加符合炼 钢工艺的实际变化情况。
冷却器、静电除尘器、轴流风机、煤气切换站等 组成 。除部 分主 体设备 外, 蒸 发冷 喷嘴 、静电除 尘器 高压 电气 设备、轴 流风 机
及控制系统等关键设备从国外引进。生产实践表明, 系统运行稳定, 净化后的烟气含尘量仅为 6.6mg/m3, 运行费用低。
关键词: 转炉; 干法除尘技术; 烟气; 含尘量
转炉烟气( 1500℃)
汽化冷却烟道( 850℃)
蒸发冷却器
切换站
轴流风机
圆形静电除尘器
1 干法除尘工艺技术简介
莱 钢 炼 钢 厂 建 有 3 座 120t 顶 底 复 吹 式 转 炉 , 年设计产量 500 万 t, 三吹三生产, 现实 际年产量达 到 300 万 t, 均采用干法除尘技术。工艺范围从烟气 进入蒸发冷却器开始到煤气冷却器为止, 主要由蒸 发 冷 却 器 、圆 筒 静 电 除 尘 器 、风 机 、切 换 站 、煤 气 冷 却器等设备组成。静电除尘器、蒸 发冷 却 器本 体等 LT 系统 主体设备在国 内制造; 蒸发冷喷 嘴、静 电 除 尘器高 压电气 设 备 、ID 轴 流 风 机 及 控 制 系 统 、煤 气 回收切换站等关键设备从德国鲁奇公司引进。
蒸发冷却器的温度控制根据出入口烟气温度、 流量调节喷水量, 确保烟气出口温度在控制范围内。 烟气在汽化冷却和除尘装置的流量, 由流量控制系 统确定。烟气流量可通过烟气流量调节器的输出信 号控制, 这种控制可通过改变风机的转速来实现, 使
周茂林等
莱钢 120t 转炉烟气干法除尘工艺技术
2005 年第 5 期
工艺流程 ( 见图 1) : 约 1550℃的 转 炉 烟 气 在 ID 风机的抽引作 用 下 , 经 过 烟 气 冷 却 系 统( 活 动 烟 罩 、热回收装置 及 汽 化 冷 却 烟 道) ; 温 度 降 至 800~
收稿日期: 2005- 04- 25; 修回日期: 2005- 08- 26 作者简介: 周茂林( 1971- ) , 男, 湖 南常 德人 , 1991 年毕 业于湖 南株 洲冶金工业学校热能工程专业。现为莱钢炼钢厂工程师, 从事转炉 煤气净化回收及动力输送管理工作。
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极和集尘电极之间的电场作用下, 带负电的气体离 子偏移到带正电的集尘电极上。灰尘离子因而受到 部分气体离子的作用同样带上负电, 自由移向集尘 电极。积聚在集尘电极上的细颗粒粉尘通过振打脱 尘系统, 掉落在静电除尘器底部的粉尘漏斗中。
静电除尘器是一个圆桶形的钢板外壳, 带有 隔热装置, 设计有 4 个独立的电场, 平行布置。电 场通道间是形成接地的集尘电极和在其间承载所 安排的高压排放电极, 集尘电极由单个极板组成, 极板形状是按照煤气流向串联排列, 各个极板都 悬挂于一个共用的顶部结构, 并由共同底部支撑 结构支撑。通过一个引导杆系统, 在其下部导向。 放电极系统由排列在通道中央的框架组成, 放电 极夹紧在框架中, 框架是通过支撑框和支撑管连 接于上部壳体结构上的支撑绝缘子上。绝缘子采 用电加热, 用氮气进行吹扫, 以防止由于粉尘的积 聚 或 者 绝 缘 体 壁 的 冷 凝 物( 水 和 汽) 形 成 而 产 生 电 火花, 导致电器击穿。 2.2.3 轴流风机 在 LT 系统内, 气体通过轴流风 机流通。这种风机具有效率高、气流为直线型的优 点。120t 转炉 ID 风机电机功率为 715kW。 2.2.4 切换站 该装置原理上是一个干式运转的阀 门站, 主要由两个严密密封的具有调节性能的钟型 阀组成, 负责在火炬和煤气柜之间进行快速切换, 以 达到回收尽可能多的转炉煤气的目的。另外开关转 换必须不会导致烟气压力的突然变化, 否则在转炉 烟气捕集段将产生干扰性的烟气喘振现象。阀门关 闭时必须在转换的终点位置完全密封, 为此 LT 系统 的钟型阀配有液压装置, 与调节控制装置协同保证 在火炬和煤气柜之间阀门快速切换的同时无压力突 变现象。 2.3 控制系统
莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂 ( 简称莱钢炼钢 厂) 从 2002 年 12 月至 2003 年 6 月, 经多 方 考 察 论 证, 确定在大 H 型钢生产线采用干法除尘技术。 2004 年 2 月完成 120t 转 炉干法除尘施工 图设计和 控制系统的软件编程, 2004 年 6 月底建成。整个工 程投资约 1.2 亿元, 投产后 10 天就达到设计能力, 并持续稳定地生产至今。
1200℃进入蒸发冷却 器; 蒸发冷却器内 12 个双介 质 雾 化 冷 却 喷 嘴 , 对 烟 气 进 行 降 温 、调 质 、粗 除 尘 , 烟 气 温 度 降 低 到 150~200℃, 同 时 约 有 40%的 粉 尘在蒸发冷却器的作用下被捕获, 形成的粗颗粒粉 尘通过 链式输送机、双板阀进入 粗灰料 仓 由汽 车 外 运。经冷却、粗除尘和调质后的烟气进入 有 4 个电 场的圆形静电除尘器, 烟气经静电除尘器除尘后含 尘 量 降 至 10mg/m3 以 下 。 静 电 除 尘 器 收 集 的 细 灰 , 经过扇形刮板器、底 部链板输送机和 细灰 输送 装 置 排 到 细 烟 尘 仓 由 汽 车 外 运 至 烧 结 厂 重 复 利 用 。经 过 静电除尘器精除尘的合格烟气经过煤气冷却器降 温 到 70~80℃后 进 入 煤 气 柜 , 不 合 格 烟 气 通 过 火 炬装置放散。整套系统采用自动控制, 与转炉的控 制相联系。
中图分类号: X757
文献标识码: B
文章编号:1004- 4620( 2005) 05- 0017- 03
我国现有的转炉煤气净化与回收系统多采用传 统的湿法除尘技术( OG 法) , 自动化控制水平低, 煤 气回收量较低, 一般吨钢平均回收热值为 8360 kJ/m3 的 煤 气 70 ~80m3。 净 化 后 的 煤 气 含 尘 量 仍 达 100mg/m3, 出煤气柜后 , 需 进 行 湿 式 电 除 尘 , 回 收 系 统能耗较大。目前转炉炼钢的吨钢工序能耗为 23.6kg 标煤。干法除尘技术( LT 法) 的吨钢煤气回收 量为 100 m3 ( 煤气热值为 8360 kJ/m3) , 煤气含尘量 10mg/m3, 炼钢吨钢工序能耗仅为 10kg 标煤。因此, 转炉烟气干法除尘技术被公认为是今后的发展方向。
系统工作流程为: 所需软水由厂区管网送至软 水箱, 由软水泵送至除氧器, 除氧水箱的水一路由低 压强制循环泵送至活动烟罩进水管, 通过活动烟罩 后, 再经回水管返回除氧器形成低压强制热水循环 系 统 。除 氧 器 的 水 一 路 由 锅 炉 给 水 泵 给 汽 包 、蓄 热 器 补水。汽包内的水经下降管分四路分别至可移动段 烟道、固定一段烟道、固定二段烟道、末段烟道, 汽化 冷却烟道吸收烟气的热量, 烟道内的水部分汽化形 成的汽水混合物经上升管返回汽包。其中, 一路下降 管水经中压强制循环泵送至可移动段的下降管, 通 过可移动段后, 再经上升管返回汽包, 形成中压强制 循环系统。为使转炉汽化冷却产生的蒸汽得到充分 利用和回收, 并使外网不受转炉冶炼周期影响汽源 压力波动, 设置蓄热器, 余热锅炉所产蒸汽经自动控 制调节阀调节并入厂区蒸汽外网。 2.2 烟气净化回收系统 2.2.1 蒸发冷却器 转炉冶炼时, 对含有大量 CO 的高温烟气冷却后, 才能满足干法除尘系统的运行 条件。蒸发冷却器入口的烟气温度为 850~1200℃, 出 口 温 度 约 为 200℃才 能 达 到 静 电 除 尘 器 的 条 件 。 为此, 采用 12 个双流喷嘴调节最佳水量降温。双流 喷嘴的水量可根据进入蒸发冷却器内的干燥气体的 热含量随时调整。通入的蒸汽使水雾化成细小的水 滴, 水滴受烟气加热被蒸发, 在汽化过程中吸收烟气 的热量从而降低烟气温度。
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