转炉烟气净化第四代“OG”法的应用

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1、转转炉烟气炉烟气净净化第四代化第四代“OG”法的法的应应用用转转炉烟气炉烟气净净化第四代化第四代“OG”法的法的应应用用 2011年04月08日摘摘 要：要： 本文简要介绍了3180t转炉烟气净化系统及煤气回收系统的运行工作原理和关键设备，可以作为同类转炉烟气净化系统及煤气回收系统设计借鉴。 关键词：关键词： 转炉 烟气净化 煤气回收 第四代“OG” 排放浓度 1 1概述概述 自从1952年氧气转炉问世以来，烟气净化及大气污染控制系统的问题就提到日程上来了。当今世界上氧气转炉炼钢工艺中转炉烟气的净化及煤气回收方法主要分为二大流派，一是“OG”法，另一是“LT”法，根据其工艺特点又分别称为“湿法

2、”和“干法”。这二种方法在国内均有应用实绩。但应用较多并且较成熟、安全的是“OG”法。在国内应用较多还是双文三脱或二脱的第二代“OG”法（PA）和第三代“OG”法（RD），第四代“OG”法（高效节水型塔文系统）在国内应用还是较少。本文主要介绍沙钢3180t转炉烟气净化及煤气回收系统第四代“OG”法（高效节水型塔文系统）的工艺及实绩，并对几代“OG”法的特点作一比较。 2 2工艺主要技术参数工艺主要技术参数 转炉主要技术参数 转炉座数 3座 转炉公称容量 180t 铁水最大装入量 190t/炉 平均冶炼周期 38min/炉 纯吹氧时间 1618min/炉 最大供氧强度 4.14m3/min.t钢

3、水 最大脱碳速度 0.5%/min 原始最大炉气量 120000Nm3/h 炉气温度 14501600（燃烧期） 12001400（回收期） 炉气含尘量 120150g/m3 炉气成份： 燃烧期 CO 23%；CO2 35%；N2 41%；O2 1%； 回收期 CO 86%；CO2 10%；N2 3.5%；O2 0.5%； 3 3转炉烟气净化转炉烟气净化系统系统 3.13.1第四代第四代“OG”“OG”法法系统系统简述简述 转炉烟气集烟方式根据混入烟罩的空气系数的大小可以分为：一氧化炭完全燃烧法（1）, 固定排烟量的部分燃烧法（、0.3）， 调节排烟量的未燃法（=00.15）。我国目前采用的转

4、炉烟气集烟方式均为未燃法。 炉口排烟罩的型式决定炉口排烟的效果，罩口的型式基本上可以分为双烟罩和单烟罩。单烟罩又可分为大罩、小罩及OG罩。大烟罩对烟气波动的容纳能力较好，但由于罩口尺寸较大，对炉口微差压的控制能力较差，不能保证煤气回收质量，小罩对烟气波动的容纳能力较差，OG罩对烟气波动的容纳能力介于大罩和小罩之间。我们目前所采用的都是OG罩形式。 转炉在吹炼过程中产生的烟气及粉尘，用活动烟罩进行捕集,转炉冶炼采取“未燃法”降罩操作。由于烟气中CO含量高达86%以上,能源价值高，为保护环境，变废为宝，根据国家关于转炉煤气净化回收的规定，对烟气进行净化并实现煤气自动回收。 转炉烟气净化除尘系统采取

5、全湿法第四代“OG”系统。高温烟气（14001600）经汽化冷却烟道冷却，烟气温度降为1000800，然后通过洗涤塔进行饱和冷却降温、除尘，温度降至70左右。冷却后的烟气进入环缝长颈文氏管进行精除尘，烟气以高速与喷入环缝长颈文氏管内的水滴碰撞，烟气中尘粒由于扩散、惯性作用与水珠结合凝聚而被除下。出环缝长颈文氏管的烟气经脱水器脱水后经管道送至离心鼓风机，由离心鼓风机升压去三通切换阀。当烟气符合回收条件时，烟气由三通阀切换至水封逆止阀，经过水封逆止阀和气柜进口水封后被送往煤气柜，然后由煤气加压站的加压风机将煤气加压送往各用户；当烟气不符合回收条件时，烟气经旁通阀、三通阀切换至放散烟囱，然后通过排放

6、烟囱点火放散。 在回收期，通过罩内微差压装置调节环缝长颈文氏管内的重砣升降，以适应烟气量的变化，提高回收煤气的质量。 为节约电力消耗，鼓风机采用调速型液力偶合器进行调速，在转炉非吹炼期风机以低速运转。 3.23.2第四代第四代“OG”“OG”法法系统系统流程流程 第四代“OG”法系统流程如下： 转炉活动烟罩固定烟罩汽化冷却烟道洗涤塔环缝长颈文氏管(液压伺服装置)脱水器煤气鼓风机三通切换阀（旁通阀） 放散烟囱（点火） 三通切换阀水封逆止阀“V”型水封干式贮气柜 用户 3.33.3主要设计参数主要设计参数 1 原始数据 转炉炉气量（最大） 120000 Nm3/h.炉 转炉烟气量 150000 N

7、m3/h.炉 原始炉气含尘量 100120g/Nm3 原始炉气成份如下： CO CO2 N2 O2 86% 10% 3.5% 0.5% 2 洗涤塔主要设计参数 进口烟气量（工况） 640000 m3/h 出口饱和烟气量 280000 m3/h 进口温度 900 出口温度 71 溢流水量 20 m3/h 喷水量 450 m3/h 阻损 500 Pa 3 环缝长颈文氏管主要设计参数 进口饱和烟气量 280000 m3/h 出口饱和烟气量 300000 m3/h 进口温度 71 出口温度 64 喷水量 130 m3/h 阻损 1000014700 Pa 4 煤气回收 吨钢回收煤气量（平均） 80 N

8、m3/t钢 回收煤气CO浓度 60 % 回收煤气条件 CO 35% ,O2 1.5% 当铁水比为90%时，回收煤气可达90 Nm3/t钢。 5 主要设备性能参数 煤气离心鼓风机： 风机进口烟气温度 64 流量 324000 m3/h(工况) 压力 26000 Pa(工况) 转速 1480 rpm 配用增安防爆电机： 功率 3750kW，10kv 转速 1500r.p.m 调速型溢力偶合器： 输入转速： 1500r.p.m 传递功率范围： 16004350kW 4.4. 转炉烟气净化转炉烟气净化系统系统主要设计说明主要设计说明 1 洗涤塔 洗涤塔进行冷却降温、除尘，温度由900降至70左右。洗涤

9、塔供水采用溢流和喷水相结合的供水方式。为了防止溢流面不平，在汽化冷却烟道末端增设一个喷嘴。在洗涤塔内采用单、双向相结合喷水方式，使洗涤塔内的烟气达到彻底紊流。单、双向喷嘴是非标设备，在国内是由博际集团根据转炉一次除尘系统烟气特点研发的最新产品。单、双喷嘴均采用雾化颗粒特别细，在高温下可以迅速蒸发。因为水蒸发潜热是饱和冷却显热的10倍，相应地所需的水量就是饱和冷却的很少一部分；雾化颗粒速度最高可达40米/秒，在实现蒸发冷却的同时，还有很高的除尘效果；该喷嘴在出厂前均通过国内最先进的喷咀雾化测试平台测试检验，喷嘴的喷雾区域是由一系列一个或几个连续的同心圆空心锥环组合而成的，其喷射形状为空心锥形和实

10、心锥形两类，现选用喷射形状为空心锥形，该喷嘴独特的设计结构可使较小流量的喷嘴出口尺寸达到较一般喷嘴数倍大液体流通截面，由于没有内芯结构，因此使喷嘴的通道更加畅通，最大程度地减少阻塞现象，对水源水质没有特别要求。多层单、双喷嘴布置，形成气液固三相强烈混合、传质，气液接触时间长、相对速度高、降低气膜与液膜的阻力、提高捕尘的推动力，而且该喷嘴的液体喷射效率高，在同等喷射条件下，水泵的压力可以更低，起到节能增效的效果。 除尘喷枪是一种高效率的双流体双相喷嘴，对除去烟气中的细粉尘有很好的效果。喷嘴的气体压力可以设定一个恒定值，只改变液体的流量，调节比可达1：10；喷雾的颗粒直径100微米左右，与气体中的

11、细粉尘粘结后和烟气分离，从而达到除尘的目的。由于喷嘴的通孔较大，较少了堵塞，池水和外排水都可以使用。 2环缝长颈文氏管 在转炉煤气回收系统中，环缝长颈文氏管兼有调节气量和净化煤气两种功能，是转炉煤气回收的关键性设备。 环缝长颈文氏管由四部分组成，即文氏管壳体、箱体、喷水系统和可升降的重砣。 可升降的重砣（喉口的大小是根据转炉炉口微差压自控仪表控制液压伺服机构进行调节），来控制回收煤气量；文氏管供水是通过上部喷水系统经过喷嘴喷入喉口，净化烟气。 3 环缝长颈文氏管液压伺服机构及炉口微差压装置 液压伺服执行机构传动平稳，响应速度快，能高速启动、制动与反向运动，并可根据信号大小进行无级调节，调速范围

12、宽，控制精度高。在转炉煤气回收系统中，用于控制环缝长颈文氏管的喉口开度，能保证整个回收系统良好的传递特性和稳定的微差压讯号。 炉口微差压仪表及自动调节装置由微差压变送器、位置发送器、调节仪表和液压伺服机构组成。 转炉烟罩内的压力与外界大气压力之差的变化反映烟气在炉口的吸冒状况，连续测定压力差，并将差压信号经调节器调节之后作为指令信号输给伺服放大器，同位置发送器送来的阀位开度反馈信号进行差动放大后控制液压伺服机构，调节文氏管喉口的开度，从而调节煤气净化回收系统的气量，使烟罩内的压力保持在微正压的很小波动范围内。 当转炉停止吹氧期间，重砣置于固定开度，当吹炼开始烟罩下降后，延时数秒钟，调节装置自动

13、运行。 当炉口微差压装置的测量值与设定值之差超过上限（+50Pa）,有报警信号，重砣置于最大。 4 调速型液力偶合器 在鼓风机和电机之间配置调速液力偶合器，有以下优点： 1) 转炉在冶炼生产过程中，炉气的发生量是变化的，吹氧冶炼时间炉气量大，非吹炼时间炉气量很小，而且吹炼和非吹炼时间几乎各占一半；这样，由于风机在非吹炼时间低速运行，可节约电能约25%； 2）由于配置了调速型液力偶合器，提高了风机的启动性能，即减小了启动力矩和启动电流； 3) 在风机低速运行时，对风机叶轮进行冲洗，防止风机叶轮积灰，减小风机不平衡震动； 4）非吹炼时间系统吸入冷空气量减少，降低了汽化冷却烟道的热损失，提高了汽化冷

14、却烟道的使用寿命； 5.5. 系统系统设计技术特点设计技术特点 转炉烟气净化系统采用全湿法第四代“OG”法即高效节水型塔文系统，沙钢180转炉烟气净化系统采用高效节水型饱和冷却洗涤塔总用水量为470t/h，如采用第二代“OG”法或第三代“OG”法即溢流文氏管总用水量约为650t/h。高效节水型饱和冷却洗涤塔阻力约为300500Pa, 溢流文氏管阻力约为40005000Pa。高效节水型饱和冷却洗涤塔上部和下部均采用单向喷嘴，中部采用双向喷嘴，使洗涤塔内的烟气达到彻底紊流，用以提高除尘效率降低烟气温度；同时将粉尘以污水方式冲走，进入到循环水处理系统。 环缝长颈文氏管，调节性能好，降低供水量，减少运

15、行成本，净化效率高，满足国家新的排放标准，即放散烟气平均排放浓度50mg/Nm3。还可实现环境效益和社会效益，沙钢180转炉烟气净化系统采用环缝文氏管，用水量为130t/h，如采用第二代“OG”法或第三代“OG”法的二文，用水量为400t/h，阻力损失和第二代“OG”法或第三代“OG”法基本一样，由于采用了环缝长颈文氏管，烟气和水雾的混合距离长（为第二代“OG”法PA或第三代“OG”法RD等挡板类文氏管的46倍）、并且烟气和水雾在环缝长颈文氏管内混合均匀，在混合质量和聚合时间两方面都有很大的进步，能充分分离极细的粉尘，大大提高了精除尘效率，而且除尘效率稳定；该系统的另一特点是；文氏管后部汽液比

16、大，也没有弯管，所以不需要水冲洗和人工定期清理，减少了运行成本。 生产实践充分证明，其系统结构简单，设备制作、安装、使用和维护都特别方便，除尘效率高、稳定，节约用水40%，明显优于第二代“OG”法或第三代“OG”法。 在转炉罩口设炉口微差压装置，自动调节文氏管喉口重砣开度，实现煤气自动回收，保证回收煤气的数量和质量； 在鼓风机和电机之间配置调速型液力偶合器,节约电能，提高系统的安全可靠性； 在风机后，三通切换阀前设有CO、O2连续检测装置和烟囱点火及蒸汽吹扫装置，当烟气中CO35%、O21.5% (其它回收条件也同时满足)时，三通切换阀自动切换至回收状态，这时转炉煤气经过水封逆止阀送往煤气柜；当不满足回收条件时，三通切换阀自动切换至放散状态，煤气经过放散烟囱排出，同时自动打开放散烟囱顶部设置的燃烧器，采用低电压直接点火方式，且设有大、小火炬检测。用转炉煤气点火，煤气由煤气柜供给，或直接用混合煤气经旁通管供给