转炉除尘原理

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1、至焰气哉风机弯头脱水器XT 一旄凤丝网脱水器fifi至烟气誌风机7环缝式二文k 1ML湿链脱水器VA脱水旋风丝网脱水器(旋风复挡脱水器)、溢流水封箱等设备。另外,根据用户要求又开发了半干法除尘,主要包括:冷却蒸发塔、环缝式二文喉口、 90弯头脱水器、旋风 丝网脱水器(旋风复挡脱水器)、溢流水封箱等设备。我公司开发的转炉除尘设备有多项专有技术,包括二文喉口供水方式设计、RD阀专用喷嘴、带破渣捅针的炉 口微差压取样控制装置、微差压全自动闭环自动控制、 PLC 内置调节系统等。另外,二文喉口液压伺服系统输出扭 矩大,反应速度快,可以在微差压闭环工作状态下,炉口压差控制在10Pa之内,在需要煤气回收的

2、工作场合有较 大的技术优势。由于采用了多项专有技术,除尘设备在控制精度、除尘效果、系统工作稳定性等方面有极大的技术优势,可以 长期稳定运行在全自动微差压闭环状态下,除尘效果完全达到国家相关标准,除尘设备在韶钢、武钢、新余、安阳 钢铁公司等转炉上使用,效果十分理想,其主要特点有:RD 阀二文喉口用水量、水嘴、水箱供水等经过专门设计,水箱压力均衡,可以在阀体内建立完整的水封面, 用水量小,在同样除尘、冷却效果下用水量最小,其除尘效果及尾气排放标准优于国家标准。微差压取压检测部分采用专有的取压环管、破渣捅针控制及氮气反吹扫装置,保证取压系统工作稳定可靠,这 套系统运行后可以在炼完每一炉钢后自动投入工

3、作,完成破渣及吹扫过程,保证微差压系统工作稳定,不会出现堵 塞现象。液压驱动机构输出转矩大,正常工作输出扭矩可以达到20000NM以上,伺服阀采用美国MOOG公司进口伺服 阀,反应速度快,运行稳定,故障率低。因此可以保证可调喉口的动态反应性能及减小炉口压差波动范围。可调文氏管喉口控制系统可以方便的完成微差压闭环自动运行,自动运行时系统工作稳定,炉口压差波动范围 可以控制在10Pa范围内,煤气回收效果好,系统自动运行稳定,操作简便,现已经在国内很多厂家运行,使用情 况良好。R-D喉口控制系统采用SIEMENS公司S7系列PLC,并采用PLC内部PID运算,辅助以多项压力趋势、压力 范围计算,使P

4、ID调节性能大大优于普通PID调节器,而且PLC内部PID调节器无论从反应速度,故障率等方面 都有很大优势。控制系统配置工业以太网接口,可以与转炉上位机或转炉PLC系统通讯,完成信号传送,减少点对点传送可 能产生的信号故障及模拟量信号传送损失,操作人员可以很方便的在现场、炉前控制室或风机房完成监控和操作。另外,在产品制造过程中,为保证产品加工质量,所有原材料进厂时都需要进行质量检验,保证原材料合格率, 在设备制造加工过程中完全按照国家标准,同时厂内有完善的质量检验设备,完全可以保证出厂设备的质量。 转炉一次除尘工艺对比分析我国2008年重点企业转炉平均冶炼能耗是5.74kg/t钢,而国外和国内

5、先进转炉都实现了负能炼钢。主要原因 是我国转炉总体容量小、装备控制水平低、一次除尘和煤气回收利用工艺落后,导致部分转炉不回收或回收水平低。 因而,转炉成为我国钢铁工业节能减排的薄弱环节。目前,应用的转炉一次除尘法有很多,但共有的特点是都采用两级文氏管。目前有10多座转炉采用新一代OG 湿法、有20多座大中型转炉采用干法、50多座转炉采用半干塔文法,超过60%的转炉仍在使用传统OG湿法。转炉一次除尘现有工艺及特点尽快淘汰传统 OG 湿法已成为共识,但该采用哪种工艺还有不同观点。不同企业有不同要求,现在企业采用的 一次除尘工艺及其特点如下:1. 干法干法主要有引进的LT法、DDS法,也有国产系统。

6、其优点:一是回收煤气粉尘浓度低,可达10mg/Nm3;二是 吨钢节电34 kWh/1钢;三不需要庞大的循环水处理系统。主要问题是对转炉的装备、操作要求高,自动控制连 锁多,中小转炉由于装备低不敢采用,还有干法排放不稳定、存在爆炸隐患、设备维修费用高。干法从工业应用到现在几十年,全球转炉采用总共不到100座,大部分在中国并且存在不同程度的问题。除了 操作维护原因外,工艺本身还有改进之处。2. 新一代 OG 湿法新一代 OG 湿法有引进的系统,也有全国产的。它采用一座空心饱和洗涤塔替代传统的一级文氏管,系统阻力 降低3 kPa,排放浓度可以达到50mg/Nm;能耗有所降低。主要问题是没有减少水处理

7、环节。3. 半干塔文法半干法除尘是全国产化新工艺,粉尘浓度可降低到50或20mg/Nm3、节能14kWh/t钢、减少水处理量50% 90%。比较分析比较转炉一次除尘工艺,应从正确理解除尘的任务开始。实际上转炉炉气含有70200 g/Nm3 (或1020 kg/t 钢)的粉尘,所以,除尘的首要任务是一个固气分离、减少粉尘排放、回收利用粉尘的过程;第二个任务是由于烟 气中CO含量最高达90%,且烟气温度达1500r,因此,要回收转炉煤气和余热;第三个任务是采用湿法除尘相应 带来了供排水和水处理的任务。简单地说,转炉除尘的任务就是在最大限度地回收利用粉尘、转炉煤气和余热的前 提下,能量消耗最少和运行

8、费用最低。1 、粉尘浓度和粉尘利用 有关粉尘浓度的标准要求有三个:一是烟囱和厂房顶环保排放标准要求;二是现场岗位卫生要求;三是回收煤 气粉尘浓度要求。现行的环保排放标准是100mg/Nm3,同时对企业还有相应的粉尘排放总量控制要求。一些先进的 内控标准已经降低到50甚至20 mg/Nm3;岗位卫生和煤气利用一般要求粉尘浓度在10 mg/Nm3。转炉一次除尘的主 要考核指标是放散烟囱的粉尘浓度,而如果一次除尘效果不好,引起二次除尘超过设计能力,则厂房屋顶和岗位粉 尘超标。干法回收煤气粉尘浓度可以达到10mg/Nm3,实际放散在2030 mg/Nm3,但不稳定,有时会超过正常值; 新一代OG法回收

9、和放散粉尘浓度在50mg/Nm3的水平;半干塔文法一般也在50 mg/Nm3,有的达到20 mg/Nm3。煤 气回收到煤气柜后还需再用湿式电除尘器进行二次净化,以达到10 mg/Nm3。实际上采用环缝除尘器可以直接达到 10mg/Nm3以下的水平,这主要是通过加大文氏管的进出口压差,就可达到1820 kPa,不再需要通过湿式电除尘, 但是能耗比较高。转炉除尘回收的粉尘都得到了循环利用,但工艺和方式不同,成本差别较大。干法回收粉尘可以在炼钢厂内压 球用于转炉造渣,也可送烧结或球团做原料;湿法都是采用真空压滤污泥或直接以水过滤泥浆形式送烧结做原料。 有些研究是回收利用粉尘中的锌,但实际应用不多。2

10、、转炉煤气和余热回收利用转炉煤气回收的先进水平超过100m3、CO平均含量超过60%。回收煤气多用做燃料,也有研究做化工原料的。 总体来说,传统湿法存在回收量和热值低,回收后放散等问题,而干法、新一代 OG 法和半干塔文法都对煤气回收 有所提高,但区别不大;对余热的回收也没有区别:都是1500 r烟气进入除尘系统,到出口温度降到900 r,吨钢 回收超过100 kg的粉尘、压力为24 MPa的蒸汽,蒸汽用于钢水真空处理、发电、采暖、并网等,但也有许多转 炉蒸汽回收量少、压力低、放散多,特别是北方许多钢厂夏季放散多。而900 r以下的余热,目前都没有回收利用,同时还要消耗一定量的补充冷却水,存在

11、双重浪费。许多研究期 望能回收利用这部分余热,主要集中用余热锅炉生产蒸汽,但还没有实际应用。尽快改造转炉除尘工艺技术,提高 煤气和余热回收利用水平是转炉节能、实现负能炼钢的最主要因素和改善领域。3、供排水和污水处理不同的转炉除尘工艺供排水和水处理区别很大。干法采用干式蒸发冷却、干收灰和干除尘,大幅度减少了供排 水和污水处理量,这是其最主要的优点之一。但不足的是现在的干法工艺还不彻底,回收的煤气还是通过湿法循环 冷却,循环水量也比较大。而新一代 OG 法与传统湿法最大的问题就是供排水和水处理量太大,造成投资、占地和 运行费用都高。半干塔文法因为采用了蒸发冷却,供排水与包括煤气冷却水的干法相同,只

12、是污水中污泥仍然比较 多;而如果采用干式蒸发冷却塔,则也不需要传统的污水处理系统,原因一是因为采用了蒸发冷却,排水温升很少 不需要循环冷却塔系统,二是因为喷嘴孔径大不容易堵塞,循环水不需要多级过滤,只需一级粗过滤就可以。从长远看,转炉除尘供排水有两个不同发展方向:一是采用余热锅炉或其它间接冷却方法,采用不消耗水的全 干法;另一个方向是仍然采用循环水,但要有效利用污水余热和不用传统的水处理系统。也就是说,无论如何发展, 传统的转炉污水处理系统都会在不远的将来全部被淘汰。4、能耗和设备维修传统转炉一次除尘的电耗在8 kWh/t钢左右,由于传统转炉一次除尘普遍存在的处理能力不足引起二次除尘烟 气量大

13、等,导致二次除尘电耗也在 8 kWh/t 钢,转炉除尘合计能耗高达 16 kWh/t 钢。干法系统总阻力只有 6 kPa(不到传统湿法的30%),因而干法一次除尘电耗一般在34 kWh;新一代OG法系统总阻力在2022 kPa (比传 统湿法约少3 kPa)、半干塔文法总阻力在1719 kPa (比传统湿法少5 kPa),都对减少一次除尘电耗有所改进, 但都不彻底。无论采用哪种除尘器,进出口烟气压差越高,粉尘浓度就越低,这是文氏管除尘器自身的特性。因此,从节能角度看,应该尽快淘汰文氏管。国内还有许多研究试图采用布袋除尘器,不仅存在是否可行的问 题,即使成功其能耗也比较高。由于采用干式电除尘存在

14、较多问题,因此,值得关注的是采用湿式电除尘器,国内 外都有研究。从生产实践看,采用半干塔文工艺的设备维修量最少,其它工艺都存在维修量多的问题。现有湿法的局部改进我国现有600多座转炉,大部分采用湿法除尘,特别是约200座30 t及以下转炉、100多座20t以下的,都 还在采用传统 OG 湿法。按照国家钢铁工业振兴规划,这些转炉将被陆续淘汰。在淘汰前还需要运行一段时间的仍 然采用传统湿法的转炉,应该本着少投入、多节省、见效快原则,参考国内的成熟经验,对一次除尘进行局部改进。 这些改进主要是在供排水、喷嘴方面更新换代,可以利用日常检修时间、正常维修备件费用进行。具体改进之处有 以下几点:(1)一次

15、风机叶轮采用细雾喷嘴连续水膜保护清洗,可以迅速解决叶轮粘灰、引起振动、被迫降速或停炉检 修等一系列难题;(2)更新换代一文、二文喷嘴类型,改进布置方式,与传统OG法相比较,可以在减少30%50%水量的前提 下,得到更好的冷却、除尘效果;(3)增加脱水器喷嘴:转炉煤气带水不仅导致黑雨,还浪费风机效率,如何强调脱水除雾都是应该的。而许 多传统 OG 系统脱水效果都不好。成功经验表明:采用良好的、布置合理的喷嘴辅助脱水除雾,可以取得去除 98% 机械水甚至还去除部分汽化水的效果;(4)采用串联供水方式:传统OG法多数采用落后的并联供水方式,也就是,水处理分别直供一文、二文等多 个用水点,所有排水清浊部分统一流回水处理。这与过去采用喷嘴容易堵塞有很大关系。如今喷嘴堵塞问题已经解 决,而一文和二文排水含尘浓度相差5 倍以上,所以采用串联供水方式,也就是水处理只供二文,二文排水直接通 过水泵供给一文。这样供排水和水处理量都减少 50%,对于提高水质、降低水温,进而提高冷却、除尘效果、降低 水处理费用都是有好处的;(5)一文改造为洗涤塔:一文的功能是灭火、冷却烟气和粗除尘,因为喷嘴雾化和布置的改进,这三项功能 都易用一座空心

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