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1、我国转炉烟气净化和综合利用技术进入世界先进水平李昌德（上海智源综合利用设计有限公司总工 ）（宝钢一、二期工程指挥部 副总）一、 我国转炉烟气净化技术的主要问题我国第一座30T转炉烟气净化系统1966投产以来至今已经四十年了。宝钢300T转炉1985年9月份投产到现在也有21年。如果从1978年技术谈判开始，其时间更久。不可否认通过宝钢300T转炉烟气净化系统专利的引进，对我国转炉的发展起着不可磨灭的作用；但也不可否认的事实是做为专利引进的“R-D”翻板文氏管存在的诸多先天缺陷。笔者当时既是上海冶金设计研究院副总，又是宝钢一期、二期工程建设指挥部副总，负责与日方的技术谈判。宝钢1985年9月投产
2、后，笔者针对生产中发生的问题，早在87年就特别明确提出“R-D”翻板文氏管不宜于推广；事实上在它的发源地日本从1978年年起就陆续全部淘汰，转而全部采用饱和喷淋塔+环缝式二文系统。而在欧美几乎没有转炉采用“R-D”翻板文氏管。“R-D”翻板文氏管的先天性缺陷包括：1、“R-D”椭圆可调喉口翻板气流受干扰分布不均匀。2、翻板易积灰不易转动，时间长了无法调整喉口。3、必须有氮气通针清喷嘴孔，增加了系统的复杂性。4、喷水口眼小（6-7mm）数量多、水质要求高，普遍存在喷嘴堵塞问题。5、维护检修工作量大，且麻烦。6、“R-D”翻板文氏管一个致命伤，就是两侧进水孔一半在扩口，一般在缩口，缩口效果好，扩口
3、差。7、由于它属于短颈文氏管，气、液混合聚凝时间短，要达到理想烟气净化效果，必须供水压力大、阻力损失大即压差大，比处理相同流量烟气的环缝文式管相比较所需压差高12千帕。8、造价贵制作麻烦，一只氮气捅针气针（捅针须镀铬处理），加工费约800元左右，必须有专业厂制作。9、必须要有一套与炼钢操作装置连锁控制系统，即出钢时捅针动作。10、“R-D”翻板文氏管的喷水量是环缝文式管的一倍以上。现在真正使用好“R-D”翻板文氏管的厂不多，有的虽在使用，但已经是变了味的“R-D”翻板文氏管，将外喷改为内喷或是内外喷并用。烟气净化效果并不理想，由于水量增加对本身浊水处理勉强维持的厂，在转炉扩容、提高供氧强度后更
4、显一筹莫展，普遍存在恶性循环问题：浊环水循环速度快-水质差-除尘不好-水质更差。二、 我国近年来进行的尝试我国转炉烟气净化系统存在的问题已经被国内外越来越多的专业技术人员所认同，近几年也进行了多方面的尝试和努力，简要回顾如下：l 2002年9月做为国家清洁生产示范项目，日本政府无偿提供给马钢三炼钢厂50T转炉成套技术设备投入使用，将一文改造为饱和喷淋塔、二文改造为顺装环缝式。喷淋塔的阻力约1千帕，将节省的阻力加到二文上粉尘浓度降低了，但存在几大问题没有解决。第一，系统总循环水量没有减少；第二气流受干扰、布水不均；第三，不符合拉瓦尔原理。风机叶轮的清灰周期也没有好转。日本向马钢三炼钢无偿提供的技
5、术，与我国六十年代末期的顺装文氏管理论技术参数基本相同，实际是我国60年代第一代环缝式文氏管的失败技术。l 2001年日本向宝钢集团上钢一厂分公司提供了150T转炉烟气净化成套技术设备，环缝式文氏管改为倒装式；据悉现在马钢公司新区300T转炉也采用类似系统，部分解决了原来的问题。l 太钢二炼钢厂80T在采用国内的顺装文氏管后，又引进了两套德国的饱和喷淋塔+倒装式环缝文氏管。上述项目尽管都解决了气流分布、布水均匀和系统阻力重分配，排放浓度都降低了，但都没有减少循环水量。l 国内某设计院也开发了顺装环缝式文氏管，并用于10多座转炉，问题是不仅没有减少循环水，而且仍然使用一文，系统阻力也没有减少，风
6、机全压高时排放还可以；否则与两文系统比没有区别。l 济钢公司三炼钢厂1#120吨转炉原来也是采用了国内的顺装环缝式文氏管，2#、3#炉则花高价引进了P-A文氏管，风机全压很高、循环水量很大。l 由笔者参与编写的转炉烟气净化及回收设计参考资料中提出的技术参数，已经作了相当多的调整与修正，不能照搬使用，望参阅者不要再走老路。三、 本公司的倒装式环缝二文笔者早在宝钢300T转炉引进前就开始设计环缝式文氏管，并在国内多家钢厂得到实际使用，充分证明其排放浓度低、达到相同排放浓度所需阻力小、循环水量小、设备维修量特别小；经过多年的改进，目前更加先进、合理。l 上钢一厂30吨转炉1966年投入使用直到198
7、6年，排放烟气含尘量一直在60-80 mg/Nm3；昆钢15吨转炉1969年投入使用，直到1986年烟气含尘量一直在20-40 mg/Nm3。两个厂后来改为“R-D”翻板文氏管排放烟气含尘量一直都在150 mg/Nm3左右。l 天铁30T转炉原是某设计院设计的顺装式环缝二文，投产后烟气净化效果比改造前还差。为了清理烟气净化系统积灰，专门成立了一个五人清灰班。后来被迫改用本公司设计的倒装式环缝文氏管，清灰班立即取消；烟气净化效果50%mg/Nm3。风机叶轮清灰周期80天以上，最好的120天以上。生产67年来，一直是这样。l 在强化冶炼情况下，莱钢炼钢厂65T转炉采用蒸发冷却塔+本公司设计的倒装式
8、环缝文氏管，出钢水78T，升罩操作，生产一年多来，烟气净化效果50 mg/Nm3。实测通常20-40 mg/Nm3，风机叶轮清灰周期60天以上。四、自主创新，承钢先行承钢公司和炼钢厂领导层坚持自主创新，大胆听取技术人员意见，在有关设计、施工、协作单位的配合下，对转炉烟气净化进行了不断的创新提高：l 2004年10月承钢在新建的两座100吨转炉项目中，在世界上首次采用了我国拥有产权的半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔替代传统的一文，系统阻力仅约300帕，循环水量仅120-150吨/时，与RD二文配合使用，风机维修周期达3-4个月一次。l 2006年5月起对原来的四座40T转炉的烟气净化系统相继进行了改
9、造，将一文改造为半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔，同时取消了溢流水封，改造为非金属补偿器干密封；并将陆续把RD二文改造为本公司设计的倒装式环缝文氏管。l 2006年12月刚投产的新120吨转炉采用了非金属补偿器干密封、半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔，已经采用了本公司设计的倒装环缝式文管、旋流板脱水器。系统在调试中。新建120T转炉丢掉了洋拐杖，完全依靠国内创新完成。这样承钢就将陆续彻底淘汰落后的湿法，采用更适合中国国情的、我国完全拥有知识产权的、比引进系统更先进合理的转炉烟气净化系统。五、承钢新120吨转炉的设计特点新120吨转炉的设计对烟气净化效果坚持高标准，改善操作环境，减轻工人劳动强度，维护检
10、修工作量最少，要从根本上消除设计上留下的安全隐患。主要设计特点包括：1. 用半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔替代传统的一文实现了一顶二，它不仅代替溢流文氏管（简称一文）还要代替脱水器。不仅节省水量，阻力损失也减少很多，而且没有死角，从根本上消除了安全隐患，由于气速低，气水混合物由上而下，易于分离，水带煤气的情况也基本消失。由于烟气入口将比汽化冷却烟道出口大，保证高温烟气不受任何阻力顺畅的进入高效洗涤塔，从相关厂证实：对解决汽化冷却烟道180度弯管积灰大有好处，不仅缓和积灰时间，甚至不积灰。首钢210T转炉从国外引进的烟气净化系统中，汽化冷却烟道长，水平烟道和一只90度弯管，烟道直接接RA文氏管，水
11、平烟道和90度弯管从未积灰。邯钢公司三炼钢厂引进国外100T转炉燃烧法系统，也未听说过有180度汽化冷却烟道积灰的情况。由此可见，现有汽化冷却烟道出口加了一个水冷变径管，产生了阻力。本来转炉冶炼时烟气热压差很大，利用吹氧产生的动压即可让烟气顺畅的排出，现在有了变径管产生了阻力，在烟气出口前形成了一些静压，气速降低，烟尘沉积，有的厂积灰严重时班班打开人孔清灰，工人劳动环境恶劣，强度大，甚至还有危险性。半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔实际是一个大圆筒，内部只装几支混合喷枪和水喷嘴，制作、安装简单，几乎不需要没有维护。l 承钢公司现在设计的倒装式环缝文氏管执行机构在下面，只用一只喷头，易于维护检修，调节
12、方便，是目前从几个国家引进的环缝式文氏管难以媲美的。特别是一点不需要水冲洗，积灰很少，这也是外国设计无法相比的。l 设计新的旋流板脱水器，代替了传统的90度弯管脱水器、折叠板脱水器和湿旋脱水器甚至还有丝网脱水器，不仅不用水冲洗，也几乎不需工人进入设备内清灰，脱水效果好，可以清除烟气中100微米左右粒径的水滴，设备制作简单，维护检修方便，是上述几种脱水设备无法相比的。由于代替了好几个脱水设备，无疑阻力损失小。 六、 对我国转炉烟气净化系统发展的几点看法我国研究、开发转炉烟气净化技术不比国外晚，但因为没有坚持走自主创新之路，在多次以不同方式、不同企业引进、消化移植推广不同技术中又走了许多弯路，使我
13、国的转炉烟气净化相关技术至少耽误、落后了20年。这个过程中有许多教训如今值得反省。笔者的几点看法如下：1、溢流文氏管简称一文设计除阻损大、用水量大外，由于设计没有统一规范，给生产带来种种难以解决的问题；（1） 气化冷却烟道出口，水冷夹套变径管设计，角度偏大，导致气化冷却烟道180度弯管积尘严重，操作工人经常清灰，既增加烟道阻力又增加工人清灰的危险性。某公司80T转炉由于抢修烟道漏水，积灰滑下，当场烧死一人重伤一人。又某厂30T转炉由于烟道180度弯管积灰和转炉火喷，大块热渣沿一文而下，造成大爆炸，转炉停产，损失很大。（2） 水冷夹套本可以设计水箱式，但不少单位设计过于复杂，有的单位虽也设计成水
14、箱式，却出水口低于水箱顶水面，经常烧坏水箱。（3） 一文收缩管溢流面，本可以用整块钢板卷取即可，却设计成铸钢件结构，非但增加建设费用，也给调整溢流面带来困难，又增加检修上的麻烦，更有甚者，将溢流面设计成类似水处理浓缩池周边出水的锯齿形，这种新的“创意”，不但不能使溢流面全部有水，非缺口处无水，布水不均，显见对解决干湿交接面有弊无利。（4） 随意变动选用一文设计技术参数，收缩扩散管角度和喉口气速过大，喉口直径和长度比例过小，以及喷水咀与喉口的高度距离，诸如此类，导致一文阻损过大炉口烟气抽不出，净化效果也不高。2、一文出口烟气，气液分离，脱水器设计五花八门，不少设计有安全隐患，造成人身伤亡事故和煤
15、气中毒事故。（1）将一文扩散管置于脱水器内：a、不少设计在出气管上方有死角，废气中CO排不出，造成检修中工人死亡事故，如西南某钢铁公司30T转炉工人在检修时中毒死亡。B、为不使高速汽液直冲排水出口，在扩散管出口不远处设有伞形风帐，磨损严重检修困难，现场反映40mm厚钢板半年即被磨穿，即使用不锈钢板也不能幸免。C、伞形风帐磨穿或拆除，造成水带煤气严重、污染环境，给操作人员带来长期中毒，甚至高度中毒，对工人健康不利。（2）按照1975年出版的设计参考资料，将一文重力脱水器设计成灰泥捕集和撞击式挡板脱水器。前者不但有死角，留下灰尘隐患，且易堵塞排水口，轻则造成转炉被迫停产，重则造成工人中毒身亡。后者
16、气液直冲脱水器壁磨损严重，且有堵塞排水口的案例，西南某钢铁公司30T转炉，山东某钢铁公司45T转炉都曾发生过重力脱水器排水口堵塞，导致被迫停产，幸好及时发现，未酿成重大安全事故。综合溢流文氏管和一文重力脱水器存在的问题，解决的办法：是取消溢流文氏管和一文脱水器的设计，用饱和洗涤塔代替；更理想的办法是采用最新技术成果，采用半干式高效喷雾蒸发冷却除尘塔。2、烟气精除尘1999年当得知日本无偿为马钢公司三炼钢厂70T转炉烟气净化提供环缝文氏管技术装备，不少厂积极投入，很快对“R-D”翻板文氏管进行改造，用马钢三炼钢厂环缝文氏管代替。最早的有天津铁厂30T转炉，太钢公司80T转炉，济钢100T转炉，以及柳钢、凌钢、南钢等转炉，由于日本技术本身不过关，因此可见，用环缝文氏管代替“R-D”翻板文氏管的必然趋势；但要采用
