彭 飛1 ，張建平2 ，張 臣1 ，張艷龍1 ，薛長江1 ，耿煜東

摘要 ：本文以煉鋼廠轉爐一次除塵采用的新 OG法為基礎，分析系統結垢的原因為二文喉口調節幅度較小，導致轉爐吹煉 過程火焰偏大，凈化周期不滿足生產要求等問題，并詳細分析問題產生的原因，提出了解決方案 ：通過降低鈣硬度和懸浮物含量，管理藥劑添加模式，降低水溫，提高一次除塵風機轉速，清理斜罐，減少外來進系統水量，管理轉運車輛運行模式等手段，問題得到較好解決，即滿足了生產需求，同時使轉爐吹煉過程中煙火滿足環保要求。

關鍵詞 ：煉鋼廠轉爐 ；系統結垢 ；懸浮物 ；凈化周期

本鋼煉鋼廠七臺 180噸轉爐一次除塵系統采用的是濕法除塵技術（OG 法），由于水質中鈣硬波動及懸浮物不穩定，二級文氏管（二文）結垢情況嚴重，導致清理時間長，且由于垢體過硬清理不凈，凈化周期常縮短至 10 天左右，不能滿足生產需求。本鋼廠 180 噸不銹鋼轉爐采用日本獨創的濕法一次除塵方式。粗灰進入下水道并堵塞下水道出口。除塵系統在使用過程中，除塵塔的雙層格柵板受到嚴重污染，大大減少了塔的通道面積，嚴重時甚至堵塞整個斷面，造成除塵不良。去除效果 ：頂出過多，篦板污染嚴重 清洗困難，維護工作量大。還有 ：①爐后現場環境比較差。原濕法除塵系統陳舊，積灰量大，運行不穩定 ；② 無文丘里環形間隙，爐口無壓降控制系統 ；③脫水機脫水效率低，風機房區域出現下雨現象④現有風機容量太小，無風機自動調速系統，無法達到正常工作負荷。為進一步改善環境狀況，自 2017年 6 月開始，按照國家標準對兩座 60 噸鋼廠轉爐的一次除塵系統進行部分改造，開始了環保進程。同時，濁環水水質較差也增加了環保階段的處理壓力。目前，國內使用濕法除塵的鋼廠常出現此類問題，因此本文可對同類型鋼廠提供實際參考價值。

1  改造原則

目前，轉爐除塵系統工藝主要包括干法 (LT) 除塵和濕法(OG) 除塵。雖然濕法除塵節水、節電、運行費用低，但由于干式除塵建設投資大，電除塵器的維護成本高。房屋現有結構難以重建，不可行。傳統的“兩脈一塔”濕法除塵投資規模較小。但在該工藝的應用中，系統阻力大，水電消耗大，除塵效果差，設備故障率高。結合現場實際情況，在考慮系統參數后，綜合決定在現有工藝基礎上進行部分改動，本著實現轉爐氣體流量標準，采用“兩塔一文”濕法 ( 新 OG 法 ) 除塵系統。

2  原因分析

新 OG 系統投產后，集塵系統的主要故障是由于系統內部結垢，格柵板堵塞，引起煙氣不暢，爐口煙氣大量外溢，未進入鍋爐進行余熱交換，導致余熱回收降低。同時，環縫開度在吹煉時無法實現自動調整，也是系統內積垢的現象之一。

轉爐一次煙氣采用濕噴水冷卻除塵，由于噴水后煙氣始終接近半干半濕飽和溫度，并含有一定量的水和粉塵，遇冷表面易凝結分離水汽，變干，使灰塵附著在爐排表面，形成結垢。實踐經驗表明，確保與濕煙氣接觸的表面始終保持水膜，可以防止灰塵的積聚，并有助于冷卻煙氣和去除灰塵。

格柵板在線清洗系統可以始終保持格柵上有流動的水膜覆蓋，灰塵不會在格柵板上形成粘積現象，從而導致積灰問題。

2.1  濁環水工藝流程圖

從噴淋塔開始對轉爐煙氣進行降溫處理，二文對煙氣進行除塵，然后對污水進行處理，處理后的濁環水回流進系統循環使用。環縫上下格柵板作用 ：頂層主要防止噴淋冷卻塔的大塊污泥直接落入噴淋冷卻塔排水通道，造成排水不暢，因為排水不暢或堵塞后，整個系統不能工作，必須停爐檢修。下爐排也有類似的作用，可以保護焊縫排水通道不被突然堵塞。

2.2  鈣硬度、懸浮物超標

原始狀態下，濁環水每周會出現 1-2 次鈣含量和懸浮物超標（100mg L-1）情況，且壓濾機采用新水沖帶，新水用量大，導致系統水外排，同時引起水質不穩定，波動大的問題。

2.3 二文加藥量偏少

通過理論計算和現場檢查發現，工作人員每周對二文的阻垢分散劑補充一次，而在使用四天左右時發現阻垢分散劑消耗完畢，因此補充藥劑后 5-7 天時，系統中出現藥劑缺失狀態，導致二文系統結垢趨勢明顯。

2.4 系統水溫高

由于冷卻塔未投入運行，濁環水水溫偏高，超過 50℃，理論研究表明，當水溫超過 40℃，也會導致系統中的結垢趨勢增加。

2.5 車皮周轉慢

設計排泥系統采用的是車皮外運方式，由于廠區運輸路口較多，因此個別時段易出現倒運車皮較慢的現象，導致系統處理后沉泥發生積累，系統停機時間較長，進而導致斜罐區域易出現於堵，影響系統水質情況。

3  方案設計

3.1 降低系統水質中的鈣硬和懸浮物含量

加強對水質管控力度，嚴格考核，前期通過適當增加投藥量，將水質中的鈣硬和懸浮物控制在小于 100mg L-1 以內，不允許超標。同時，針對系統中垢體采用大錘振落的方式，通過幾次定修處理干凈，保證系統運行初步正常，滿足環保要求，后續對壓濾機的沖帶水進行改造，全部采用濁環水沖帶，減少外來水對系統水質的沖擊影響，保證系統水質穩定，避免波動。

3.2 安裝階段

包括對新織物補償器安裝、新噴淋冷卻塔簡體組對焊接、新噴槍 ( 含噴嘴 ) 安裝 ；新環縫上下錐段安裝，環縫人 FI 新噴嘴安裝，與錐段連接簡體焊接；洗滌塔與環縫連通的 l80。彎管、直管、斜管焊接 ：原彎頭脫水器改造 ( 與原二文連通管道拆除、與濕旋脫水器連通部分利舊 ) ；原濕旋脫水器改造為旋風脫水器 ( 頂部嫻氣管道割除、簡體加高、下筒體利舊 ) ；新液壓系統安裝 ；電氣系統改造 ( 電氣室內 PLC、MCC 柜安裝，電纜敷設等 ) ；配套檢修平臺、扶梯安裝 ；配套能源介質管道改造及閥門安裝。

3.3 二文加藥系統嚴格管理

為減緩環縫文氏管喉口及重砣結垢，在噴頭供水管內加阻垢分散劑。針對我廠轉爐濁環水水質，采用含烷基環氧羥酸鹽的無磷配方產品，有效抑制碳酸鈣、硫酸鈣、氟化鈣及硅垢的形成。根據水質及供水水量，投加濃度 3ppm 左右可以起到較好的阻垢分散作用。每天投用量為 ：24 小時藥劑投加量 =3ppm×240t/h×24h/1000≈ 17kg ，根據計算加藥量，定期補充藥量，滿足生產需要，不允許斷藥現象出現。對二文加藥進行了嚴格管理，加強崗位巡檢頻次，發現加藥泵故障及管路漏藥等問題立即處理。

3.4 降低系統水溫

新系統將改造后的涼水塔進行投入使用，解決涼水塔風機投入后晃動的問題，同時對老系統的涼水塔進行了更換填料工作，系統水溫由 50℃左右降至目前的 40℃以下，滿足了生產要求。通過現場觀察，當水溫降低后，系統結垢情況出現明顯好轉的現象。另外，水溫下降后，壓濾機的工作環境內蒸汽大幅減少，解決了采用濁環水沖帶后，現場環境蒸汽較多影響崗位操作等問題。

3.5 提高一次除塵風機轉速

原風機轉速最高 1350r/min，并且由于設備問題，實際轉速達不到工況設定值，因此通過生產廠家交流以及對風機進行測試，最終將轉數提升至 1390r/min，導致二文差壓得到提升，滿足了系統除塵的要求。此外，對旋風脫水器按設計要求進行了配水和氮氣流量控制，在長時間運行后，系統穩定，葉輪正常，有效保證了煤氣中的含塵量不超標和含水量合格，保證了系統長期處于穩定狀態。

3.6 斜罐（斜管）沉淀系統

通過對斜罐的出水情況進行排查，根據斜罐的狀態制定了斜罐的清理標準 ；對排泥次數制定了相應的規范 ；基于斷水問題增加了反沖洗操作。對水質也有針對性檢查，主要檢查斜罐出水的清澈情況，再針對出水渾濁的斜罐數量決定是否加藥以及確定藥劑量，有效保證了斜罐的正常運行。

當有斜罐出現內部於堵情況時，安排人員進入內部進行清理，可以有效解決目前斜罐運行過程出現的問題，目前斜罐區域處于逐漸好轉的狀態，后續工作重點將繼續研究斜罐防堵工作及更換填料工作，以保證系統長期穩定，滿足生產要求。

3.7 濾帶和壓濾機

將壓濾機的沖帶水全部采用濁環水進行沖帶，這種方法在減少額外水消耗的同時，也可以達到穩定濁環水質的目的，減少藥劑的投入量。同時制定新的濾帶標準，提升濾帶的質量及泥餅的厚度，提高壓濾機的生產效率，進而解決斜罐易堵的問題。來自轉爐蒸發冷卻煙道的煙氣首先進入噴霧冷卻塔，噴霧冷卻塔有四排噴嘴，可去除大于 5m 的粉塵顆粒，達到去除粗粉塵的效果。將冷卻塔中產生的廢水從一個敞開的水箱中輸送到現有的廢水處理系統中。煙氣離開噴淋冷卻塔后進入溫式環形槽管去除細粉塵，來自水處理廠的渾濁環水通過噴嘴噴入環縫。環焊縫可以根據設定的壓降和實際的爐子來定義。端口壓力值自動調整（PID 閉環控制）。通過調節環形縫的開口，可以實現穩定的差值、清潔效率，同時穩定爐窗力，以確保最大程度地抽取氣體，在錐體環形區域急劇加速后，沿環形間隙的內錐面擴散。在環縫的這個區域，渾濁的環水與高速煙氣流完全混合，可以有效去除煙氣中夾帶的細小粉塵顆粒。泥漿水通過底部導管流到現有的密封罐，再被輸送到現有污水處理系統。另外，壓濾機的操作室進行封閉管理，加強了排蒸汽設施的改進，減少操作環境蒸氣含量高的問題，穩定濁環水沖帶工藝。

3.8 車皮倒運

制定壓濾機的合適生產模式及移動車皮規定，老區 4 臺轉爐轉 7 臺壓濾機，車皮配到位后轉 7 臺壓濾機裝料，壓濾機轉 3 小時左右，車皮第一個料位裝滿，然后移動車皮到第二個裝料位置，到第二個位置時，受車皮與壓濾機布置的影響，只能轉 6 臺壓濾機（3# 壓濾機停機），6 臺壓濾機轉 3 小時左右，車皮第二個料位裝滿，然后移動車皮到第三個裝料位置，到第三個位置時， 只能轉 5 臺壓濾機（2#、6# 壓濾機停機）。5 臺壓濾機轉 2 小時左右，第三個位置裝滿，更換車皮。更換車皮時 7 臺壓濾機全停，從重車皮拉走到空車皮配到位，時間在 1.5 小時左右。

車皮倒運與部門協調好間隔時間，及時倒運，制定嚴格的標準，同時，研究料倉排泥不堵問題，避免車皮倒運期間停壓濾機，保證了系統排泥效果。

4  實際工程應用效果

4.1 水質對比

通過優化系統運行參數，降低了轉爐濁環水循環系統的溢流水量，水循環系統達到平衡狀態，水質趨于穩定，硬度在 30-60 mg L^-1，懸浮物在 50-80 mg L^-1。調整后硬度普遍低于原水水平，且調整前硬度有水質條件波動較大的情況，而調整后可以看到水質條件波動明顯放緩 ；飽和煙氣經彎頭脫水器后從底部進入旋風脫水器(本次改造部分利舊 )。人口能夠保證飽和煙氣在脫水器內呈螺旋上升運動，在離心力的作用下煙氣中含粉塵的液滴將被分離出來。脫水后泥漿水將通過底部導管流到現有的密封罐，再被輸送到新的污水處理系統。同時調整后懸浮物也基本低于調整前，且嚴格控制在 100mg L-1以下，通過現場肉眼觀察可以明顯看到取回水質樣品相對清澈。綜合水質硬度及懸浮物情況，目前的水質條件滿足生產需求，系統結垢問題有非常明顯的好轉跡象，說明采取的水質處理手段合理有效。

4.2 二文結垢對比

二文結垢明顯好轉，轉爐的凈化周期由原來的 10 天左右延長到目前 30 天以上，最高可以達到 40 天，完全滿足轉爐生產需求。采用無芯結構，噴嘴通道更自由，最大限度地減少堵塞。噴嘴通過法蘭連接到現有的噴槍管線。底層中央噴嘴為單面空心錐形噴嘴，位于蒸發冷卻煙囪出口處，與霧化方向煙氣流動方向一致。 2 層噴嘴和 3 層噴嘴為雙向空心錐形噴嘴形式。雙面射流沿氣流方向串聯定位在噴淋塔上，保證噴淋水層分布均勻，使空氣達到最佳飽和狀態，有效去除煙氣中大顆粒粉塵。四層噴嘴為單面空心錐形噴嘴，逆著氣流方向向上噴水，增加水與煙氣的接觸面積，從而可以改善噴水效果。

4.3 清理垢片量對比

調整后二文清理出的垢片量較調整前少約 2/3，清理出的垢片量很少，減輕了工人的勞動強度，也維持了良好現場操作環境。

4.4 環縫裝置

作為煙氣凈化系統的關鍵設備，新建環縫取代原有二級文氏管。環縫洗滌設備主要由內外錐、噴水裝置、驅動導向裝置組成。

（1）內錐選用高效耐磨材料制成，可降低南于嫻氣及冷卻水高速混合對環縫造成的沖刷和腐蝕。

（2）由于煉鋼過程中，粉塵極易沉積在環縫內表面，積灰使得環縫斷面變小，炯氣阻力增大，造成轉爐吹煉期較大量的煙氣無法抽人煙罩中，只能在爐口外溢，惡化了轉爐作業環境。為改善作業環境并減少進入人孔清灰的工作量，特意安裝三只單向空心錐噴嘴在環縫內錐頂部環管上．噴淋方向與煙氣流動方向一致，噴射角度成 90。

（3）本次改造采用頂部驅動形式．內錐可以通過驅動桿實現上下運動。管道及驅動桿之間的密封裝置可以起到導向支撐作用。環縫頂部固定支座通過連接桿與內錐相連，起第二導向支撐作用．確保當環縫上下運動時不產生橫向顫動。保證系統穩定性。套筒內部設有密封，可以防止灰塵、水等污垢進人。填料箱同樣帶有保護套簡．位于環縫頂部便于進行維護。

5  結論

目前寶鋼不銹鋼 150t轉爐的格柵清理周期已經從原來的不足一個月延長到了半年以上，為增產創造了有利條件。同時，格柵板不再堵塞，有效減少了除塵系統的阻損，對除塵效果的改善也十分有利。轉爐濁環系統的水質穩定非常重要，鈣硬必須控制在 100mg L-1 以下，最好控制在 60 mg L-1 以下，同時，嚴格控制外來水，可以保證系統水質穩定，進而清理凈化周期可以達到30 天，甚至 40 天以上，完全滿足生產要求。清理的垢片數量較少，可以縮短轉爐的定期周期，減輕工人的勞動強度。另外，外排水質合格，且外排水量較少，可滿足節能減排及環保要求。本文種對實際問題采取的解決措施及處理情況可以對同類型鋼廠提供有力的實際參考價值。