轉(zhuǎn)爐一次煙氣OG濕法除塵系統(tǒng)改造工藝探討

馬建杰

摘 ?要：鋼鐵行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)超低排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造。本文分別介紹了濕法和干法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用，分析了轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)工藝改造方法，結(jié)果顯示相比于OG濕法工藝，新型除塵工藝成本節(jié)約合計(jì)6.24元/t鋼，除塵效果能達(dá)到10 mg/Nm3以下，具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;一次煙氣;濕法除塵;系統(tǒng)改造

近年來(lái)，空氣質(zhì)量問(wèn)題成為社會(huì)民眾關(guān)注的一個(gè)要點(diǎn)，要求企業(yè)必須在減排工作上下功夫、出實(shí)效。2020年中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)印發(fā)《鋼鐵企業(yè)超低排放改造技術(shù)指南》，要求加強(qiáng)源頭控制，采用清潔原、燃料，采用先進(jìn)的清潔生產(chǎn)和過(guò)程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大氣污染物的源頭削減[1]。在此背景下，傳統(tǒng)的濕法除塵工藝因除塵效果差、能耗高等特點(diǎn)，影響企業(yè)的生產(chǎn)效益，必須進(jìn)行技術(shù)升級(jí)與工藝改造。以下結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，探討了轉(zhuǎn)爐一次煙氣OG濕法除塵系統(tǒng)的工藝改造和實(shí)際應(yīng)用。

1.濕法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)OG濕法除塵技術(shù)

轉(zhuǎn)爐一次煙氣采用傳統(tǒng)OG濕法除塵技術(shù)，系統(tǒng)主要由活動(dòng)煙罩、飽和塔、二次除塵器、彎頭脫水器、濕氣分離器等組成。轉(zhuǎn)爐煙氣在燃燒之前，經(jīng)過(guò)煙罩和汽化冷卻煙道，將溫度降低至900℃，然后進(jìn)入除塵裝置。除塵裝置是整個(gè)系統(tǒng)的核心，煙氣經(jīng)過(guò)凈化、脫水，在離心風(fēng)機(jī)的作用下到達(dá)煤氣柜，作為燃料使用。在吹煉前期和后期，如果CO濃度較低，三通閥可切換至放散塔進(jìn)行燃燒。

1.2 工藝改進(jìn)

在新規(guī)出臺(tái)之前，對(duì)于煙氣排放的標(biāo)準(zhǔn)要求低，傳統(tǒng)OG濕法除塵技術(shù)的應(yīng)用廣泛，不僅除塵效率高，而且造價(jià)低、操作維修方便，尤其適合處理高溫、高濕、易燃、易爆的含塵氣體。新規(guī)出臺(tái)后，對(duì)于煙氣排放的標(biāo)準(zhǔn)要求提高，企業(yè)開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)OG濕法除塵工藝進(jìn)行改進(jìn)，典型代表是半濕半干法工藝。該工藝的應(yīng)用，能將煙氣中的顆粒物濃度降低至20 mg/Nm3，一次投資減少，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，缺點(diǎn)是難以達(dá)到更低的排放要求[2]。此外，一些企業(yè)受到場(chǎng)地和資金的限制，嘗試在OG濕法除塵系統(tǒng)中，加入濕式電除塵器，能達(dá)到20 mg/Nm3的排放要求。但是，濕式電除塵器使用的電源系統(tǒng)能耗高，而且因運(yùn)行環(huán)境惡劣存在燃爆風(fēng)險(xiǎn)，威脅生產(chǎn)過(guò)程和人員安全。

2.干法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 靜電除塵技術(shù)

轉(zhuǎn)爐一次煙氣采用靜電除塵技術(shù)，對(duì)煤氣的回收率高，不需要設(shè)置廢水處理裝置，而且能耗明顯降低。經(jīng)除塵后，煙氣中顆粒物濃度在10-20 mg/Nm3之間。從系統(tǒng)組成來(lái)看，主要包括蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、煤氣冷卻器、除灰系統(tǒng)、放散煙囪等。工藝流程如下：高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)汽化冷卻煙道，將溫度降低至850-1000℃;進(jìn)入蒸發(fā)冷卻塔，高壓水霧化噴出，煙氣進(jìn)一步降溫至250℃;同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)，促使比電阻有利于電除塵器補(bǔ)集;在蒸發(fā)冷卻塔內(nèi)，約一半粗粉塵沉降至底部，由排灰閥排出;冷卻調(diào)質(zhì)后的煙氣，進(jìn)入電除塵器進(jìn)一步除塵，合格的煤氣進(jìn)入煤氣柜，不合格的煤氣在煙囪放散。

靜電除塵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有：①除塵效果好，煙氣中含塵量一般低于15 mg/Nm3，甚至達(dá)到10 mg/Nm3以下;②系統(tǒng)運(yùn)行壽命長(zhǎng)，磨損小，維修量小;③系統(tǒng)阻力小，循環(huán)水用量少，具有良好的節(jié)電效果。缺點(diǎn)則是：①一次投資高，系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，對(duì)設(shè)備材料要求高;②蒸發(fā)冷卻塔的運(yùn)行，需要消耗大量蒸汽，該環(huán)節(jié)不節(jié)能;③技術(shù)操作要求高[3]。

2.2 工藝改進(jìn)

煙氣冷卻環(huán)節(jié)，需要消耗能源進(jìn)行冷卻降溫，如果對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，能產(chǎn)生巨大的收益?；诖?，不少企業(yè)對(duì)干法除塵系統(tǒng)進(jìn)行工藝改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了余熱回收布袋除塵器。工藝流程是：轉(zhuǎn)爐一次煙氣在汽化冷卻煙道內(nèi)，由余熱回收設(shè)備回收能量，促使溫度降低至設(shè)定值;然后經(jīng)過(guò)布袋除塵器除塵，在風(fēng)機(jī)作用下合格煤氣進(jìn)入煤氣柜，不合格煤氣在煙囪放散。在布袋除塵器內(nèi)，濾袋能將煙氣含塵量降低至15 mg/Nm3，而且能減少電能消耗。轉(zhuǎn)爐一次煙氣在冷卻時(shí)，和水不直接接觸，當(dāng)風(fēng)機(jī)溫度超過(guò)70℃時(shí)才會(huì)噴水冷卻，因此煤氣含水量很低，煤氣的熱值較高，方便輸送和使用[4]。

和OG濕法除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)相比，布袋除塵器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括：①系統(tǒng)中沒(méi)有或少有循環(huán)水，不需設(shè)置污水處理裝置，可減小占地面積;②除塵效率高而且穩(wěn)定，能達(dá)到15 mg/Nm3以下;③不會(huì)出現(xiàn)電火花氣暈、放電等情況;④煤氣含水率低，品質(zhì)明顯提高;⑤運(yùn)行阻力低于濕法工藝，略高于干法工藝，風(fēng)機(jī)電機(jī)容量均不高，可降低運(yùn)行費(fèi)用;⑥煙氣余熱回收率高，實(shí)現(xiàn)能源回收利用，從而間接降低生產(chǎn)成本。

3.轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)工藝改造

3.1 系統(tǒng)構(gòu)造和工藝流程

基于濕法除塵和干法除塵的優(yōu)缺點(diǎn)，我們對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造，得到新型除塵系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖1。新型除塵系統(tǒng)主要由活動(dòng)煙罩、汽化冷卻煙道、蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、煤氣冷卻器、放散煙囪、煤氣柜、加壓站、煤氣混合站等組成。工藝流程如下：轉(zhuǎn)爐一次煙氣經(jīng)活動(dòng)煙罩采集，進(jìn)入汽化冷卻煙道降溫;在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，雙介質(zhì)噴淋系統(tǒng)補(bǔ)集煙氣中30%-40%的粉塵并降至底部;然后進(jìn)入電除塵器，在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)過(guò)煤氣冷卻塔再次降塵;合格煤氣進(jìn)入煤氣柜，不合格煤氣經(jīng)煙囪放散。系統(tǒng)工藝改造亮點(diǎn)有兩個(gè)：一是煙氣在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)補(bǔ)集后，由輸灰系統(tǒng)輸送至中間儲(chǔ)灰倉(cāng)，當(dāng)做渣料使用可降低資源消耗量;二是煤氣冷卻器前移，位于切換站之前，不論處理后的煙氣是否合格，均要在冷卻器內(nèi)再次降塵。從實(shí)際運(yùn)行結(jié)果看，煙氣處理后的顆粒物濃度能達(dá)到10 mg/Nm3以下。

3.2 工藝優(yōu)勢(shì)

新型除塵工藝的優(yōu)勢(shì)包括：①除塵效果好，能滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)要求;②風(fēng)機(jī)磨損小，能延長(zhǎng)使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用;③粉塵含量低、煤氣質(zhì)量高，對(duì)管網(wǎng)的損害小;④循環(huán)水量小，水消耗量減少;⑤不需設(shè)置污水處理設(shè)備，可減小系統(tǒng)占地面積;⑥粗灰可直接原位回用，細(xì)灰可送回?zé)Y(jié)廠(chǎng)作配料利用。

3.3 能耗優(yōu)勢(shì)

以一臺(tái)120t轉(zhuǎn)爐為例，在相同的生產(chǎn)條件下，對(duì)比新型除塵工藝和OG濕法工藝的能耗情況，結(jié)果見(jiàn)表1。分析可知：相比于OG濕法工藝，新型除塵工藝成本節(jié)約合計(jì)6.24元/t鋼。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)爐一次煙氣進(jìn)行除塵處理，是防治空氣污染、改善空氣質(zhì)量的有效手段。文章介紹了濕法、干法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用，分析了除塵系統(tǒng)的工藝改造方法，希望為鋼鐵企業(yè)提供參考，以提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李朝輝.濕法除塵新OG系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐一次除塵的應(yīng)用[J].現(xiàn)代冶金，2020，48（2）：30-31.

[2]楊瑩莉.轉(zhuǎn)爐一次煙氣凈化回收技術(shù)研究進(jìn)展及挑戰(zhàn)[J].科技視界，2015（5）：288-289.

[3]孫曉蔚，劉春娜.半干法除塵系統(tǒng)在寧鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵的應(yīng)用[J].浙江冶金，2017（1）：44-46.

[4]陳凱，高海波，張陣超，等.淺談轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)泄爆成因及處理預(yù)案[J].科技風(fēng)，2019（3）：154.