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鋼鐵轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)論述

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2017-03-08  作者:李強(qiáng)  瀏覽次數(shù):614
 
核心提示:摘要:轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效地提高能源轉(zhuǎn)換效率、達(dá)到節(jié)約新水、節(jié)能減排的目的。同時(shí),它能夠極大地降低水資源的消耗,減少煤氣的排放,并對(duì)蒸汽進(jìn)行回收再利用,是現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)介紹了轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,應(yīng)用過程中存在的問題以及應(yīng)用措施。通過對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生泄爆的工藝機(jī)制研究,優(yōu)化蒸發(fā)冷卻塔的設(shè)計(jì),從而提高煤氣、蒸汽回收效率,實(shí)現(xiàn)高效利用能源,節(jié)能減排的目的。
 鋼鐵轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)論述

李強(qiáng)

摘要:轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效地提高能源轉(zhuǎn)換效率、達(dá)到節(jié)約新水、節(jié)能減排的目的。同時(shí),它能夠極大地降低水資源的消耗,減少煤氣的排放,并對(duì)蒸汽進(jìn)行回收再利用,是現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)能源高效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵技術(shù)。重點(diǎn)介紹了轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,應(yīng)用過程中存在的問題以及應(yīng)用措施。通過對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生泄爆的工藝機(jī)制研究,優(yōu)化蒸發(fā)冷卻塔的設(shè)計(jì),從而提高煤氣、蒸汽回收效率,實(shí)現(xiàn)高效利用能源,節(jié)能減排的目的。

0  引言

轉(zhuǎn)爐煤氣的除塵技術(shù)可以分成干法和濕法兩種,其中,干法除塵技術(shù)具有降低新水消耗、提高能源回收率,提高能源利用率的作用。所以,在轉(zhuǎn)爐煤氣除塵過程中應(yīng)用越來越廣泛。在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于干法除塵系統(tǒng)設(shè)備的技術(shù)要求高,過程控制比較復(fù)雜,因而會(huì)出現(xiàn)一系列的問題。后來通過對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn),降低了除塵過程中故障的發(fā)生,也為系統(tǒng)的改進(jìn)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)的順利應(yīng)用,對(duì)降低能源消耗,提高煤氣回收率具有重要意義。

1 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)概述

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)中,應(yīng)用最廣泛的是兩種方法,分別是魯齊的LT法和奧鋼聯(lián)的DDS法。其中,LT法是由德國的魯齊和蒂森于20世紀(jì)60年代末聯(lián)合開發(fā)的轉(zhuǎn)爐煤氣干濕除塵方法。后來,西門子—奧鋼聯(lián)公司在這個(gè)基礎(chǔ)上開發(fā)了DDS法。目前,我國國內(nèi)的公司也開發(fā)出了國產(chǎn)干法除塵系統(tǒng)。轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)主要包含了煤氣冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和回收系統(tǒng)。在這個(gè)過程中,1400T~1600丈的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過活動(dòng)煙罩、氣化冷卻煙道回收蒸汽之后,溫度降為1000T左右。然后進(jìn)人蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行冷卻、粗除塵、增濕調(diào)質(zhì),最后溫度將為150丈~500丈,粉塵濃度由80~150g/m2減小到40~55g/m2。煤氣經(jīng)過靜電除塵器之后,粉塵濃度進(jìn)一步為10mg/m2。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言,影響除塵效果的主要有兩個(gè)器件,分別是蒸發(fā)冷卻器和靜電除塵器。

1.1蒸發(fā)冷卻器

蒸發(fā)冷卻器顧名思義是利用水蒸氣的蒸發(fā)冷卻原理來工作的。和濕法除塵技術(shù)相比,這種冷卻方式極大地降低了冷卻所需要的水量,達(dá)到節(jié)約水的目的。目前,應(yīng)用最為廣泛的是雙流體外混式噴槍,冷卻水從噴嘴中心孔噴出,被加熱的蒸汽從中心孔的環(huán)形間隙噴出,而且在噴嘴口處形成霧化水。其噴水量是由計(jì)算機(jī)根據(jù)蒸發(fā)冷卻器的進(jìn)出口溫度流量來控制的,同時(shí),蒸汽可以用氮?dú)鈦泶妫瑥亩_(dá)到節(jié)水的目的。

1.2靜電除塵器

靜電除塵器是轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)的核心,它是防止爆炸和控制出口煙氣濃度的關(guān)鍵設(shè)施。轉(zhuǎn)爐煤氣中常常含有70%的一氧化碳?xì)怏w,這是一種可燃性氣體,一旦遇到空氣很容易發(fā)生爆炸。所以,將靜電除塵器設(shè)計(jì)成為圓筒型,同時(shí)在進(jìn)氣口和出氣口處安裝有自動(dòng)開啟和關(guān)閉的防爆閥,一方面可以使不同成分的氣體被分開,另一方面在發(fā)生爆炸時(shí),能夠進(jìn)卸壓,保障設(shè)備安全。靜電除塵器的電極材料和極配形式對(duì)于除塵效果來說非常重要,采用合理的極配形式以及質(zhì)量合格的電極材料,才能更好的達(dá)到除塵效果。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1技術(shù)應(yīng)用效果

通過實(shí)踐表明,利用干法除塵技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣的除塵處理之后,煙氣中的粉塵濃度可以控制在30mg/m3之下。而回收煤氣的粉塵濃度可以穩(wěn)定的控制在10mg/m3以下。其除塵效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于濕法除塵技術(shù)。但是目前,我國有90%的轉(zhuǎn)爐任然在使用濕法除塵,干法除塵雖然有所應(yīng)用和推廣,但依舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2.2能耗狀況

除塵系統(tǒng)的能耗主要包含水耗和電耗兩個(gè)方面。經(jīng)過實(shí)踐研究表明,干法除塵技術(shù)能夠明顯降低除塵系統(tǒng)的能耗水平。干法除塵系統(tǒng)中,采用蒸汽冷卻裝置對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行冷卻,大大降低了冷卻水的消耗量,而且提高了冷卻效率,研究發(fā)現(xiàn),干法水循環(huán)的用水量是濕法的1/4,而耗水量是濕法的1/5。由于干法除塵系統(tǒng)的阻力相對(duì)較小,只為濕法的1/3,所以干法除塵所要求的風(fēng)機(jī)功率也相對(duì)較小,消耗的電功率也就要小一些。

3 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)改進(jìn)措施

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)雖然具有良好的環(huán)保節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益,但是由于轉(zhuǎn)爐操作和系統(tǒng)控制要求高,使得在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題。比如說除塵器的泄爆問題、蒸發(fā)冷卻器內(nèi)壁積灰問題、以及高成本的輸灰壓塊系統(tǒng)問題。

3.1關(guān)于靜電除塵器泄爆的技術(shù)改進(jìn)

靜電除塵器是利用高壓電場(chǎng)使得煙氣發(fā)生電離,使帶電粉塵在電場(chǎng)的作用下和氣體分離,進(jìn)而達(dá)到除塵的目的。煤氣爆炸的極限通常有兩個(gè):一是一氧化碳的體積含量大于9%,并且氧氣含量大于6%;二是氫氣體積含量大于3%,且氧氣含量大于4%。當(dāng)煙氣中的成分超過了爆炸極限,就會(huì)被電場(chǎng)中的電弧點(diǎn)燃發(fā)生爆炸,使氣體體積迅速膨脹,一旦超過泄爆閥自身的壓力設(shè)定值,就會(huì)發(fā)生泄爆現(xiàn)象。如果泄爆現(xiàn)象嚴(yán)重,會(huì)造成除塵系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的損壞。即使是小型的泄爆現(xiàn)象,也會(huì)造成靜電除塵內(nèi)部極板和極線的損壞。所以,在控制靜電除塵器泄爆方面,首先,應(yīng)該控制煙氣中一氧化碳、氧氣和氫氣的含量,使其保持在爆炸極限之下;其次,要優(yōu)化轉(zhuǎn)爐控制和設(shè)備結(jié)構(gòu);最后,達(dá)到防爆的目的。

3.1.1轉(zhuǎn)爐操作的控制

首先,在轉(zhuǎn)爐開吹階段,要采用階段供氧的方式,在鋼鐵冶煉最開始的階段,碳、氧反應(yīng)比較緩慢,所消耗的氧氣量比較小,這時(shí)應(yīng)該減少氧氣的供應(yīng)量,防止多余的氧氣進(jìn)入靜電除塵器中;其次,加料的控制,鐵水、廢鋼、氧化鐵皮等入爐原材料的不穩(wěn)定性,增加了泄爆的可能性,所以有效控制所加原料,也是控制泄爆的重要手段;最后,為了控制煤氣中氫氣的含量,應(yīng)該盡量保證加入的廢鋼、冷卻劑等干燥,避免帶入水分,被還原成氫氣和一氧化碳。

3.1.2優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)

首先,可以利用摻入惰性氣體的方式來降低煙氣中的一氧化碳、氧氣和氫氣的體積比,使其不超過爆炸極限值。目前,多采用摻入氮?dú)獾姆绞絹硐♂専煔庵腥N氣體含量比;其次,優(yōu)化靜電除塵器內(nèi)部的裝置。靜電除塵器內(nèi)部,有極板、極線、刮灰振打裝置等;最后,合理的配置極配形式,能夠有效延長靜電除塵器的使用壽命,提高除塵器的除塵效果,加強(qiáng)極板厚度以及材料強(qiáng)度,也能夠有效的防止泄爆造成的破壞。

3.2蒸發(fā)冷卻器內(nèi)壁積灰問題解決措施

蒸發(fā)冷卻器是除塵系統(tǒng)中主要設(shè)備之一,它具有冷卻煙氣、粗除塵和調(diào)節(jié)煙氣電阻比的作用,冷卻器的溫度控制是系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障。由于噴水控制的影響,會(huì)造成內(nèi)壁積灰的問題,在實(shí)際工作中,清灰難度也比較大,對(duì)冷卻器的冷卻效果造成嚴(yán)重影響。為了解決蒸發(fā)冷卻器內(nèi)壁積灰的問題,①應(yīng)該增加蒸汽壓力,利用轉(zhuǎn)爐自身蒸汽和外部供氣聯(lián)動(dòng)的方式,保障蒸汽壓力的穩(wěn)定性。②可以將蒸汽霧化改為氮?dú)忪F化,并且要噴嘴處的氮?dú)鈮毫Σ坏陀?.75MPa,從而減小內(nèi)壁積灰延長噴槍使用壽命。

3.3粉塵回收系統(tǒng)問題的解決措施

早期的粉塵回收中,常常采用熱壓快的形式,將粉塵在回轉(zhuǎn)窯中加熱到500°C?600°C之間,然后通過高壓壓成塊狀,在氮?dú)饷芊鉅顟B(tài)下冷卻后送回轉(zhuǎn)爐,代替廢鋼和礦石的使用。這種方法,往往成本較高,而且對(duì)于熱壓工藝和設(shè)備操作要求也比較高,在實(shí)施過程中容易出現(xiàn)各種問題。鑒于此,可以采用冷壓技術(shù),相較于熱壓,其設(shè)備操作要求較低,占地面積小,并且不需要進(jìn)行回爐加熱,起到很好的節(jié)能效果,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4  結(jié)語

蒸發(fā)冷卻器和靜電除塵器是轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵系統(tǒng)中最重要的兩套設(shè)備,在技術(shù)應(yīng)用過程中,系統(tǒng)故障也主要出現(xiàn)在這兩種設(shè)備之上。在實(shí)際應(yīng)用過程中,應(yīng)該對(duì)干法除塵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),一方面對(duì)煙氣中氧氣、一氧化碳和氫氣體積比和冶煉原材料進(jìn)行控制;另一方面可改進(jìn)設(shè)備,增加設(shè)備的安全系數(shù)。

 

 
 
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