除霧器在轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)中的應(yīng)用

車(chē)雙平，張陣超，馬 杰

（西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?，陜西 西安 710075）

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中所產(chǎn)生煙氣的粉塵排放濃度要求越來(lái)越嚴(yán)格，部分地區(qū)煉鋼企業(yè)已經(jīng)將排放要求限制在10 mg/Nm3以下[1]。然而，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)很難長(zhǎng)期保證出口排放濃度穩(wěn)定在10 mg/Nm3，因此，在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)基礎(chǔ)上，煤冷前移技術(shù)得到了廣泛推廣。

1 轉(zhuǎn)爐干法系統(tǒng)煤冷前移技術(shù)

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)的工藝流程為[2]：轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)汽化冷卻煙道冷卻，煙氣溫度降至800～1 000 ℃，然后經(jīng)過(guò)帶有噴霧系統(tǒng)的蒸發(fā)冷卻器進(jìn)一步降溫至260 ℃（不同項(xiàng)目根據(jù)工藝管道的長(zhǎng)短略有差異），同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使煙氣中粉塵的比電阻更有利于電除塵器的捕集。蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30%～40%的粗顆粒粉塵沉降到底部，由排灰系統(tǒng)排出。冷卻調(diào)質(zhì)后的煙氣通過(guò)荒煤氣管道進(jìn)入電除塵器，經(jīng)電除塵器凈化后使煙氣含塵量降至15 mg/Nm3以下。

除塵器出口煙氣經(jīng)管道進(jìn)入切換站。切換站主要由兩個(gè)液壓控制的杯閥組成，當(dāng)煙氣符合回收條件時(shí)，即一氧化碳含量大于30%且O2含量小于1%時(shí)，回收杯閥打開(kāi)，放散杯閥關(guān)閉，煙氣通過(guò)回收杯閥進(jìn)入煤氣冷卻器，經(jīng)過(guò)噴淋系統(tǒng)噴水降溫至70 ℃以下進(jìn)入煤氣柜儲(chǔ)存。當(dāng)煙氣不符合回收條件時(shí)，切換站切換至放散狀態(tài)，煙氣通過(guò)放散煙囪點(diǎn)火放散。

煤冷前移技術(shù)，則將煤氣冷卻器移至切換站之前，即無(wú)論煤氣是否符合回收條件，都必須經(jīng)過(guò)煤氣冷卻器進(jìn)行噴水降溫和精除塵，再次凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)切換站完成回收或放散過(guò)程。

2 除霧器原理、結(jié)構(gòu)及選型設(shè)計(jì)

煤冷前移技術(shù)雖然可以降低粉塵排放濃度，但是煙氣經(jīng)過(guò)煤氣冷卻器噴水降溫后存在大量霧滴，含濕量較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成放散煙囪“下雨”現(xiàn)象[3]。為降低冷卻后煙氣的含濕量，我司在應(yīng)用煤冷前移技術(shù)時(shí)，在煤冷出口設(shè)置除霧器，當(dāng)含有霧滴的煙氣以一定速度流經(jīng)除霧器時(shí)，由于氣體的慣性撞擊作用，霧滴會(huì)與除霧板碰撞并附著在除霧板表面。隨著霧滴越來(lái)越多，將會(huì)聚集成大的液滴，直到液滴自身重力超過(guò)氣流的上升力與液滴表面張力的合力時(shí)，液滴就會(huì)從除霧板表面上被分離下落。

除霧器的除霧效率隨氣流速度的增加而提高，但流速增加也將造成系統(tǒng)阻力升高，能耗隨之升高。而且流速過(guò)高還會(huì)引起二次帶水，從而降低除霧效率，因此煙氣流速應(yīng)控制在一定限度內(nèi)。通常將通過(guò)除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時(shí)的煙氣流速定義為臨界流速，該速度與除霧器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)帶水負(fù)荷、氣流方向、除霧器布置方式等因素相關(guān)，設(shè)計(jì)流速一般在3.5～5.5 m/s。

除霧器主要由除霧器本體、支撐裝置、沖洗裝置構(gòu)成。除霧器本體通常由高分子材料或不銹鋼兩大類(lèi)材料制作而成，為保證除霧效果，系統(tǒng)在運(yùn)行一段時(shí)間后，需要通過(guò)沖洗裝置對(duì)除霧板進(jìn)行沖洗，使除霧器始終保持在最佳除霧效果。由于進(jìn)入煤氣冷卻器的煙氣溫度一般在150～180 ℃，經(jīng)過(guò)噴水冷卻后溫度降至70 ℃以下，若煤冷噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則高溫?zé)煔鈱?huì)直接通過(guò)除霧器，因此，除霧器通常選用耐溫的不銹鋼材質(zhì)。

除霧器安裝在煤氣冷卻器的上部，安裝示意圖如圖1 所示，通常選用二級(jí)除霧。第一級(jí)選用流線(xiàn)型板式除霧器，板厚不低于1 mm；第二級(jí)選用絲網(wǎng)除沫器，層狀結(jié)構(gòu)，用于去除更小的霧滴。除霧板采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)的安裝以及后期更換維護(hù)。沖洗裝置分為三層，一級(jí)除霧器采用上下兩側(cè)雙向沖洗；二級(jí)除霧器采用從下往上進(jìn)行沖洗；沖洗噴嘴通常選用實(shí)心錐螺旋噴嘴，噴嘴的噴霧角度及數(shù)量則根據(jù)不用的工況條件進(jìn)行合理選型。

圖1 除霧器安裝示意圖

3 除霧器應(yīng)用工程案例

本文所述除霧器具有以下特點(diǎn)[4]：①除霧效率高。在正常運(yùn)行工況下，除霧器出口煙氣中的霧滴濃度不高于35 mg/Nm3。②壓降小。若不考慮除霧器前后的干擾，在保證100%煙氣負(fù)荷下，整個(gè)除霧器系統(tǒng)的壓降小于350 Pa。③耐高溫。除霧板的耐溫不小于250 ℃。④耐壓?？杀ＷC承受沖洗水壓為0.2～0.4 MPa 時(shí)，除霧器可正常工作。

以?xún)?nèi)蒙古赤峰某轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目最大濕煙氣處理量為275 000 m3/h，煤氣冷卻器筒體直徑5 000 mm，有效節(jié)流面積約19.6 m2，最大煙氣流速約3.9 m/s，煤冷入口煙氣溫度小于180 ℃。

該項(xiàng)目除霧器采用兩級(jí)除霧，第一級(jí)為粗除霧，選用板式S 形除霧器，除霧板采用不銹鋼材質(zhì)，厚度不小于1 mm，高度215 mm；第二級(jí)為精除霧，選用絲網(wǎng)除沫器，層狀結(jié)構(gòu)，絲網(wǎng)采用不銹鋼材質(zhì)，高度150 mm。除霧器沖洗裝置采用三層結(jié)構(gòu)，第一級(jí)板式除霧器采用上下雙向沖洗；第二級(jí)絲網(wǎng)除沫器采用下部朝上沖洗，噴水壓力約0.4 MPa；噴嘴采用螺旋噴嘴，噴霧角度90°。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際使用情況對(duì)除霧器進(jìn)行定期沖洗，以保證除霧器的除霧效果。

項(xiàng)目投運(yùn)以來(lái)，系統(tǒng)粉塵排放濃度及煙氣含濕量均低于要求數(shù)值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)，煙氣含濕量約11%左右，檢測(cè)結(jié)果如表1 所示。

表1 內(nèi)蒙古赤峰項(xiàng)目煙氣檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

為了滿(mǎn)足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，煤冷前移技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多個(gè)鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)中成功運(yùn)用。而在煤氣冷卻器上部設(shè)置除霧器，可有效降低含濕量，可節(jié)約水資源并避免濕煙雨產(chǎn)生。