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1、作者简介：李维虎（1977-） ，男，内蒙古包头市人，冶金机械工程师，从事转炉设备维护工作。210t 转炉干法除尘煤气净化回收分析李维虎，赵保民，杨文涛，赵鸣（包钢（集团）公司薄板坯连铸连轧厂，内蒙古 包头 014010）摘要：包钢薄板厂 210t 转炉一次除尘改造为干法除尘后，转炉煤气质量和煤气回收量相对于湿法除尘均有了明显的改善，而且本文介绍了干法除尘煤气回收系统的可靠性和安全性。关键词:干法除尘；煤气回收；The analysis of purification and recovery for 210t converter DDS gasLI Wei-hu, ZhAO Bao-min,
2、 YANG Wen-tao, ZhAO MingAbstract: BAOGANG CSP plant finish the changing from the OG system to DDS system , the quality and amount of converter gas make the great improvement , and introduce the reliability and security of the DDS gas recovery system .Key words：DDS system; gas recovery; 1 前言：包钢薄板坯连铸连
3、轧厂两座 210t 转炉干法除尘技术采用了奥钢联在 LT 法基础上改造、完善的 DDS 技术。在 2006 年初开始了转炉干法除尘的改造，于 2006 年 7 月和8 月两座转炉干法除尘完成了改造工作，并先后投入了生产运行。生产近两年来，干法除尘煤气回收系统运行是安全、可靠的，转炉煤气质量和回收量相对于湿法除尘均有显著的改善和提高。2 转炉干法除尘煤气分析回收与质量：在吹炼过程中，熔池碳氧反应生成大量 CO和少量 CO2，同时由炉口吸入部分空气，夹杂冶炼过程中少量分解出来的气体和水份，进入冷却烟道，经干法除尘冷却、净化后进行回收。由于干法除尘系统阻力小，设备运行稳定，静电除尘器除尘效率高，转炉
4、煤气的质量和回收量均得到改善。2.1 干法除尘系统阻力小，提高了煤气的回收量：DDS 法与 OG 法相比，系统的阻力要小的多，两者系统阻力相比如下：方法 OG DDS OG/DDS阻力(Kpa) 26.00 8.12 3.24功率(Kw) 4101 1150 3.57DDS 法和 OG 法系统工艺流程示意图如下：在转炉吹炼的过程中，炉口压差和烟气流量控制通过活动烟罩和轴流风机来实现，通过自动调整活动烟罩高度和风机转速来控制转炉炉口的压力，同时风机转速也由转炉吹炼产生的烟气量来调整，确保烟罩内外压力基本一致，严格控制空气进入，降低转炉烟气的二次燃烧，并且控制了转炉加料过程中，炉口形成正压而造成烟
5、气从炉口逃逸，降低了进入除尘器的烟气量。由于 DDS 法系统阻力小，因此系统引风机采用功率小，效率高的轴流风机。而轴流风机体积小、功率小，惯性力矩小，并且烟气流为直线型，可在短时间内完成风机转速调整。在吹炼过程中，转炉烟气是不断变化的，而轴流风机能够根据炉口压力状况及时进行变速调整，保证了炉口压力和烟气流量，有效遏制了烟气二次燃烧或从炉口逃逸。转炉烟气中 CO 含量和烟气流量均处于比较稳定的状态，确保了煤气回收量。OG 法虽然也通过炉口压差来控制风机转速，由于系统阻力比较大，并且 OG 法所采用的双吸式离心风机功率大，惯性力矩大，风机转速在调整过程中反应时间比较长，并且变速过程容易引起风机的振
6、动，造成设备运行不稳定。从 OG 法工艺流程图可见，烟气运行的通道比较复杂， ，烟气在运行过程中，经过多次变向，特别在一文、二文出口处，气流容易形成涡旋，增大了系统阻力，影响烟气运行的平稳性，使得炉口压差控制比较困难，瞬时反应速度慢，往往无法及时准确的控制炉口压力，造成转炉烟气外溢或二次燃烧，降低了转炉煤气回收量。2.2 风机的高效、稳定运行保证了煤气回收量：DDS 系统进入轴流风机的烟气含尘量在15mg/Nm3 以下，烟气含水量小于 1.5%，通过轴流风机的烟气是洁净、干燥的，对风机叶轮不会造成腐蚀和冲刷。设备运行条件好，运行稳定，为炉口压差控制提供了良好的设备保证，确保了煤气的回收量。而
7、OG 法进入风机的气体含尘量在100150 mg/Nm3 之间，烟气的相对湿度为100%，并含有一定量的水滴，容易破坏风机的动平衡，导致了离心风机在运行中具有一定的不稳定性，设备运行条件差，事故率高，影响了转炉煤气回收量。另外，切换站通过专用的液压系统驱动，在切换的过程中速度快，正常切换速度在 68s，并且在切换过程中不会增大烟气阻力，在一定程度上增加了煤气回收量。改造之后转炉烟气成分和回收量如下表：在实际运行中，煤气的回收量最大达到 25000m3/炉，吨钢煤气回收量在100Nm3t 以上。2.3 降低了二次燃烧，提高了转炉烟气中CO 含量，增加了煤气的热值：转炉烟气主要成分是大量 CO、少
8、量CO2、N2 和 H2，转炉烟气冲出炉口时温度在 140016000C，而 CO 在空气中的燃点为6100C，如果转炉烟气在冲出炉口时遇到空气会发生剧烈燃烧，导致烟气中 CO 含量降低。转炉煤气的热值主要由 CO 提供，煤气中 CO 含量越高热值也就越高。通过采用小功率、高效率的轴流风机，炉口压差控制比较理想，很好的控制了转炉生产过程烟气的二次燃烧，有效保证了烟气中 CO 含量，煤气的热值增加了，提高了煤气利用效率，节约了能源。DDS 和 OG 法煤气热值比较如下：方法 OG DDSCO 含量（ %） 5065 6080煤气热值（Kcal ） 16001800 20002.4 静电式除尘器有
9、效的除尘效果，降低了煤气含尘量，提高了煤气质量：转炉烟气通过干法除尘之后，烟气含尘量小于 10mg/Nm3，实际上我厂干法除尘投产运行 34 月之后，经过包钢技术能源检测中心检测，冷却、净化后的煤气含尘量平均为 0.2mg/Nm3，远低于设计的10mg/Nm3。而煤气中含尘量低主要取决于静电式除尘器的除尘效果，210t 转炉干法除尘静电式除尘器采用优化的极线-极板结构，采用入口气流分布板和四个电场不同的电流供给，保证了静电式除尘器的除尘效果。2.4.1 除尘器电场的线-板配制形式：通过静电除尘器的烟气所含粉尘（含有 Fe2O3、FeO、CaO、SiO 2、水分、甚至复杂化合物）比较复杂，具有一
10、定的腐蚀性，并且温度在 1500C 左右，容易造成极线、极板的变形和腐蚀，导致极距变小，引起电晕放电，降低电场强度，影响除尘效果。薄板厂 210t 转炉干法除尘静电式除尘器的极线是锯齿形，并且整个极线是一体，1、2 电场的极线厚度为 6mm，阳极板为 2mm厚的不锈钢板材，形式为 C 型。这种线-板结构形式不仅有利于增加电场的强度，提高除尘器的除尘效率，并且提高了极线和极板抗化学腐蚀和抗变形能力、保证了异极距且有利于粉尘的附着。电场运行稳定，除尘效率高，降低了煤气含尘量，提高了煤气的质量。2.4.2 四个电场采用不同电流供给：含尘烟气进入除尘器后，烟气的速度和含尘量均会发生变化，在除尘器的前段
11、，烟气速度降低，含尘量高，便于除尘；随着烟气深入到除尘器内部，含尘量逐步降低，并且烟气速度增加，除尘难度增大。因此，210t 转炉干法除尘的静电式除尘器采用 4 个电场，采用不同电流供给，即电场的强度逐步增大。四个电场的电压、电流和功率如下：名称 电压（KV） 电流（mA） 功率（KVA）1、2 电场 60 2000 2193、4 电场 60 2500 273转炉烟气进入除尘器之后，由 2200管道扩大为 10800 的除尘器，烟气速度会有明显降低，烟气中的大颗粒和大部分粉尘都被吸附在极板表面或下沉到除尘器底部。前两个电场主要通过通道的扩大降低了烟气速度，大部分烟尘和大颗粒在重力和电场吸附力作
12、用下落或被吸附在极板表面，因而 1、2 电场的电流和功率比3、4 电场相对降低。而在 3、4 电场中，随着大颗粒和大部分烟尘被除去，烟气中粉尘的粒度会更小，不易被荷电化，并且越接近风机，气流的速度也会逐渐增高，粉尘被吸附会变的更加困难，因此提高了3、4 电场的电流和功率，增强电场的强度，成分（ %）CO CO2 N2 O2 H2煤气回收量(m3/炉）DDS系统6080101510150.10.5132000025000达到烟气彻底净化的效果。2.4.3 采用入口分布板的形式：转炉烟气进入除尘器之后，烟气的通道被放大，气流均匀性会出现较大波动，为了防止烟气在各通道内分布不均匀，造成除尘器局部出现
13、过大的烟气，增加电场负荷，引起电晕放电，制约了除尘器的除尘效果，因此在除尘器入口锥形段内置了分布板，对转炉烟气进入除尘器的各个通道进行导流，平衡了烟气进入除尘器的不均匀性。通过静电式除尘器的优异结构和设备的良好性能，转炉烟气中的粉尘基本被完全净化，煤气含尘量降到 10 mg/Nm3以下，相对于湿法除尘煤气的含尘量（100 mg/Nm3以上） ，转炉煤气的质量得到了极大提升。2.5 冷却方式的优化降低了煤气中的含水量，提高了煤气质量：210t 转炉干法除尘对转炉烟气采用的冷却设备是蒸发冷却器，在烟气到达蒸发冷却器出口时，烟气温度降到 2002600C，同时所喷射的冷却水被完全汽化。在进行煤气回收
14、时，采用直接喷水的方法进行煤气二次降温，静电除尘器出口处烟气的温度最高为 1500C 左右，而煤气回收温度小于 700C，煤气冷却器出入口温度差为 800C左右，因此煤气冷却所需冷却水量比较少，煤气的含水量也必然会降低。而湿法除尘采取大量喷水进行转炉烟气的降温，将转炉烟气温度从 80010000C直接降到 700C 以下，在这个降温过程需要大量的、多次喷淋冷却水进行降温，导致煤气中携带了大量水汽，降低了煤气质量。DDS 法和 OG 法喷水量如下表所示：方法 OG DDS OG/DDS煤气冷却所需喷水量（t/h） 1240 340 3.60因此， DDS 法相对 OG 法，煤气含水量要小的多，煤
15、气质量有明显的提高。3 干法除尘煤气回收系统的安全性、可靠性：210t 转炉干法除尘煤气回收系统采用液压驱动杯阀来控制煤气回收和放散，特别是煤气回收采用压差控制的方式，极大的提高了煤气回收系统的安全性，另外放散烟囱采用氮气引射的方式避免风机停止时产生煤气回火，并将除尘器内残余的烟气从放散烟囱引出。3.1 煤气回收系统的压差控制：煤气回收系统具有一定的危险性，特别是防止煤气出现倒流现象，即煤气柜压力高于风机提供的压力。210t 转炉干法除尘为了防止出现上述现象，在回收杯阀的出入口使用了压差控制，即回收杯阀入口侧压力必须大于出口侧压力。当煤气具备回收条件后，放散杯阀开始关闭 40%左右，回收杯阀仍
16、然关闭，如果回收杯阀入口侧压力高于出口侧压力 0.1Kpa，并且持续2s，实现了该目标，回收杯阀快速打开，同时放散杯阀同步关闭。如果无法实现上述目标，则切换到放散。3.2 放散烟囱事故状态下控制：为了防止事故状态下，放散烟囱产生回火以及在事故状态下能够使整个干法除尘系统内的烟气能够及时排出，在放散烟囱文式管出口处增加了引射氮气。当转炉在吹炼过程中，如果干法除尘的风机出现故障或停机，放散烟囱的引射氮气就会自动打开，将系统内残存的转炉烟气引导出去，保证了系统的安全。另外，煤气切换系统配有事故驱动，在事故状态下，能够快速实现放散杯阀打开，回收杯阀关闭。4 结束语：通过对包钢薄板厂 210t 转炉干法除尘煤气质量、煤气回收量以及煤气回收系统安全性和可靠性的分析，可以得出以下结论：a) 煤气回收量显著提高，吨钢煤气的回收量达到 100Nm3/t 以上。b) 降低了二次燃烧，提高了 CO 含量，煤气热值达到 2000Kcal 以上。c) 煤气质量有明显改善，含尘量低于 10mg/Nm3，并且含水量极低，煤气质量能够满足用
