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)。