轉(zhuǎn)爐煉鋼除塵濕法改干法技術(shù)在濰坊特鋼的應(yīng)用

吳佳 王鵬軍 何西榮 武常芳

摘??要：隨著鋼鐵行業(yè)環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，轉(zhuǎn)爐煉鋼濕法除塵技術(shù)已達(dá)不到相應(yīng)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，近年來(lái)濕法改干法技術(shù)開(kāi)始在各鋼廠成功運(yùn)用。本文基于濰坊特鋼的除塵濕法改干法項(xiàng)目，介紹了轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化及回收系統(tǒng)的特點(diǎn)及創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，探究轉(zhuǎn)爐一次煙氣實(shí)現(xiàn)超凈排放的技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐除塵;濕法改干法;超凈排放

濰坊特鋼集團(tuán)某煉鋼廠目前擁有2座120?t轉(zhuǎn)爐，均配套采用OG濕法除塵系統(tǒng)工藝。由于國(guó)家不斷收緊大氣污染物排放要求，現(xiàn)階段轉(zhuǎn)爐煉鋼采用的濕法除塵工藝因顆粒物排放濃度高、能耗高等缺點(diǎn)，已無(wú)法應(yīng)對(duì)當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)。而近年來(lái)由國(guó)外引進(jìn)的轉(zhuǎn)爐煉鋼干法除塵工藝，因其高效能除塵、低排放指標(biāo)、低能耗等特點(diǎn)，正在逐步取代OG濕法除塵系統(tǒng)。隨著干法除塵技術(shù)路線的不斷成熟和節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)，新建項(xiàng)目大多優(yōu)選干法除塵，國(guó)內(nèi)也有大量的OG濕法除塵改造干法除塵的成功改造案例[1]。

1?濕法除塵和干法除塵的工藝特點(diǎn)

濕法除塵工藝操作控制的是系統(tǒng)“壓力”，以調(diào)節(jié)二文的流通面積為主，控制一文、二文的噴水量為輔，主要靠犧牲系統(tǒng)阻力來(lái)?yè)Q取除塵效率。若想獲得較高的除塵效率，二文的阻損就會(huì)很大（一般在15～16?kPa），煙氣流通面積較小，系統(tǒng)的阻損會(huì)更大，此時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需要進(jìn)一步調(diào)高。因此濕法除塵系統(tǒng)的整體阻損大（22?kPa左右）、風(fēng)機(jī)能耗高、水耗量大、運(yùn)行成本高，且粉塵排放濃度通常在80～100?mg/Nm?。

干法除塵工藝操作控制的是系統(tǒng)“溫度”，控制難點(diǎn)是噴霧降溫，主要控制參數(shù)包括蒸發(fā)冷卻器出口溫度、電除塵器進(jìn)口溫度和煤氣冷卻器出口溫度[2]。煙氣經(jīng)過(guò)電除塵器后可將粉塵濃度控制在15?mg/Nm?以內(nèi)，可將進(jìn)入煤氣柜的粉塵濃度降低在10?mg/Nm?以下。

相比濕法除塵工藝，干法除塵凈化工藝具有占地面積小、粉塵回收利用率高、風(fēng)機(jī)壽命長(zhǎng)、能耗低、回收煤氣量高、自動(dòng)化控制程度高、運(yùn)行和維護(hù)人員少等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。且煙氣排放含塵量達(dá)到10?mg/Nm3以下，遠(yuǎn)低于國(guó)家排放要求。

2?干法除塵凈化及回收工藝簡(jiǎn)介

干法除塵凈化及回收系統(tǒng)是以冷卻轉(zhuǎn)爐煙氣并凈化冶煉中產(chǎn)生的所有含塵氣體、回收利用CO氣體為主要目的的工藝過(guò)程，工藝流程如圖1所示。轉(zhuǎn)爐高溫?zé)煔猓?400～1600℃）經(jīng)汽化冷卻煙道冷卻，煙溫降至800～1000℃。之后流經(jīng)蒸發(fā)冷卻器，通過(guò)布置在煙道末端的雙介質(zhì)霧化噴槍將煙氣直接冷卻到250℃左右[3]。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約有30～40%的粗粉塵會(huì)沉降到底部，經(jīng)輸灰系統(tǒng)運(yùn)至灰倉(cāng)，定期進(jìn)行清運(yùn)。

經(jīng)冷卻和調(diào)質(zhì)后的煙氣進(jìn)入到有四個(gè)電場(chǎng)的圓形電除塵器（ESP），所收集粉塵通過(guò)扇形刮板機(jī)刮到下部灰槽，用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)將灰輸送至機(jī)頭后再用機(jī)械輸灰系統(tǒng)送至細(xì)灰倉(cāng)，定期由汽車運(yùn)出。凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)軸流風(fēng)機(jī)，進(jìn)入煤氣切換站。當(dāng)煙氣符合回收條件時(shí)，煙氣通過(guò)液壓杯閥切換至煤氣冷卻器，經(jīng)過(guò)直接噴淋冷卻，溫度由150℃左右降至65℃以下最終送至煤氣柜;當(dāng)煙氣不符合回收條件時(shí)，煙氣由液動(dòng)杯閥切換至放散煙囪，通過(guò)排放煙囪點(diǎn)火放散。

3?項(xiàng)目技術(shù)改進(jìn)創(chuàng)新點(diǎn)

由西礦環(huán)?？萍加邢薰境袚?dān)總包的濰坊特鋼2×120?t轉(zhuǎn)爐濕法除塵改造工程已經(jīng)陸續(xù)投產(chǎn)使用。兩條濕法除塵系統(tǒng)分兩期進(jìn)行改造，改造方案即拆除廠房?jī)?nèi)的所有轉(zhuǎn)爐濕法除塵設(shè)備，每臺(tái)爐子內(nèi)外線配套重建一條獨(dú)立的干法除塵系統(tǒng)。在一期改造同時(shí)，二期濕法除塵系統(tǒng)正常生產(chǎn);待一期穩(wěn)定運(yùn)行后進(jìn)行二期的改造，實(shí)現(xiàn)了不停產(chǎn)不停車，保證了后續(xù)產(chǎn)品的需要。相較于之前的工藝布置，項(xiàng)目進(jìn)行一系列的技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，具體工藝流程如圖2所示。

相關(guān)技術(shù)改進(jìn)和項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)如下：

3.1?粗灰回爐技術(shù)

從蒸發(fā)冷卻器內(nèi)沉降的粗灰，利用斗提機(jī)將其提升到高層平臺(tái)，再設(shè)置中間灰倉(cāng)把粗灰運(yùn)轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)爐加料口，同時(shí)與轉(zhuǎn)爐加料程序設(shè)置聯(lián)鎖控制。這樣不僅有效降低了相關(guān)粗灰輸送系統(tǒng)的投入和故障率，還通過(guò)粗灰回爐提高了物料的利用率，降低了每爐鋼所需的鐵水量。

3.2?煤氣冷卻器前置

傳統(tǒng)的煤氣干法除塵工藝中，煤氣冷卻器一般設(shè)置在切換站之后。在濰坊特鋼干法改造中，西礦環(huán)保首次采用了將煤氣冷卻器前置的工藝路線，即將煤氣冷卻器移至切換站前方，此時(shí)無(wú)論煙氣是否符合煤氣回收質(zhì)量要求，煙氣都需要經(jīng)過(guò)煤氣冷卻器進(jìn)行洗塵和降溫處理。相較于傳統(tǒng)工藝，這種方法可使煤氣在排放時(shí)的濃度降至10?mg/Nm?甚至更低。圖3所示為項(xiàng)目改造完成后第三方檢測(cè)公司出具的測(cè)試結(jié)果。

3.3?優(yōu)化細(xì)灰輸送系統(tǒng)

由于場(chǎng)地限制和原設(shè)備布置問(wèn)題，為了躲避三根濕法煤氣管道，經(jīng)實(shí)地勘測(cè)后，決定將除塵器整體抬高12米左右。隨之帶來(lái)的細(xì)灰輸送系統(tǒng)工藝變化為：將細(xì)灰從腹部拉鏈機(jī)運(yùn)輸至機(jī)頭后，隨即可進(jìn)入細(xì)灰倉(cāng)中，通過(guò)卸灰設(shè)備從而運(yùn)出場(chǎng)外。相比較于常規(guī)的細(xì)灰輸灰工藝，其優(yōu)化掉了斗提機(jī)、刮板機(jī)、插板閥以及旁路等輸灰系統(tǒng)，同時(shí)減少了程序聯(lián)鎖控制，減少了系統(tǒng)設(shè)備故障點(diǎn)，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本。

4?項(xiàng)目改造難點(diǎn)及相應(yīng)措施

4.1?拆除廠房?jī)?nèi)濕法設(shè)備及平臺(tái)改造

改造項(xiàng)目必須先拆除所有的濕法凈化設(shè)備，包括一二級(jí)文氏管、噴淋塔、脫水器、排污水封、荒煤氣管道及其相關(guān)的平臺(tái)和介質(zhì)管道等，同時(shí)各高層框架平臺(tái)需要進(jìn)行改造、校核、加固。廠房?jī)?nèi)各種專業(yè)設(shè)備管道布置錯(cuò)綜復(fù)雜，拆除改造空間位置狹小有限，上下交叉作業(yè)、高空作業(yè)居多，拆除難度大，施工組織、安全管理難度大，同時(shí)還要兼顧1#轉(zhuǎn)爐在線生產(chǎn)。由于各種不利條件的限制，這就需要前期做好充分的施工組織以及最佳的施工方案，才能保工保期完成。

4.2?荒煤氣管道

荒煤氣管道的布置位于48m標(biāo)高處的廠房墻皮外，屬高難度高空作業(yè)。由于管道位置遠(yuǎn)、吊裝高度高、地面及空間位置有限，大型吊車根本無(wú)法參與吊裝。施工方案采取在廠房鋼柱架上設(shè)置固定吊掛點(diǎn)，利用手動(dòng)葫蘆人工分段進(jìn)行倒運(yùn)、安裝、焊接，相應(yīng)的吊裝難度和強(qiáng)度提高，危險(xiǎn)系數(shù)較大。管道支撐均布置在廠房鋼支架上，需校核廠房鋼支架強(qiáng)度，必要時(shí)對(duì)廠房柱子進(jìn)行加固。因現(xiàn)場(chǎng)除塵器入口段荒煤氣管道直管段不符合設(shè)計(jì)要求，通過(guò)專業(yè)分析軟件進(jìn)行模擬分析后，在除塵器進(jìn)氣口設(shè)置導(dǎo)流板，保證煙氣氣流的均勻性。

4.3?回收與放散煤氣管道的對(duì)接

原濕法凈煤氣回收管道為三根直徑1820mm管道并排布置，與放散煙囪緊相鄰。改造后的回收和放散管道均需要從三根環(huán)抱式煙囪區(qū)域里通過(guò)。該區(qū)域內(nèi)濕法放散管道接口相互交錯(cuò)，標(biāo)高各不相同，回收管道又恰在對(duì)側(cè)。所以施工時(shí)要統(tǒng)籌兼顧，防止管道穿過(guò)時(shí)相互干涉碰撞，要求彎頭數(shù)量及角度設(shè)計(jì)安裝合理，管道支撐位置及高度設(shè)計(jì)合理。對(duì)接回收與放散管道時(shí)特別要注意切斷原濕法回收管道與原放散管道，同時(shí)分別進(jìn)行盲板隔斷，防止改造過(guò)程中煤氣通過(guò)原濕法管道倒流造成安全隱患。

5?結(jié)語(yǔ)

隨著轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)的日益成熟，以及節(jié)能減排、資源回收綜合利用等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)已成為目前各大鋼廠新建、改造項(xiàng)目的首選工藝。濰坊特鋼兩條濕法改干法項(xiàng)目現(xiàn)均已改造完成并投入生產(chǎn)，運(yùn)行效果良好，系統(tǒng)水電耗費(fèi)均大幅降低，粉塵排放濃度遠(yuǎn)低于國(guó)家排放要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈建濤，鄭鵬輝，羅金彥，等.HLG轉(zhuǎn)爐煤氣干法系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)在柳鋼項(xiàng)目上的應(yīng)用介紹[J].冶金信息導(dǎo)刊，2017，54（2）：44-46.

[2]祁君田.現(xiàn)代煙氣除塵技術(shù)[M].背景：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]高燕軍，王艷婷，鞏丹衛(wèi).轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)低排放技術(shù)探討[J].科技與創(chuàng)新，2018，?（17）：82-83.

作者簡(jiǎn)介：吳佳（1985—??），男，漢族，陜西西安人，本科，工程師，主要從事環(huán)保除塵器設(shè)計(jì)。