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轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵凈化系統(tǒng)分析
1.概述
氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼采用吹氧冶煉,在吹煉過(guò)程中,其煙氣量煙氣成份和煙氣溫度隨冶煉階段呈周期性變化。同時(shí)在吹煉過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生煙塵和CO氣體,特別在吹煉中期CO濃度可達(dá)80%以上,一般情況下,轉(zhuǎn)爐煤氣成份中CO的含量占55~66%(體積百分比),當(dāng)CO含量在60%左右時(shí),其熱值可達(dá)8000kJ/Nm3,比高爐煤氣熱值高一倍還多,是一項(xiàng)僅次于焦?fàn)t煤氣的寶貴的二次能源。為此國(guó)內(nèi)外企業(yè)都于轉(zhuǎn)爐煤氣回收與利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究工作。并且煙塵量一般為10~20kg/t鋼,從中可以看出,在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中煙塵中鐵含量也很高,因此都有很高的回收利用價(jià)值。通過(guò)轉(zhuǎn)爐煤氣的回收,不僅可以節(jié)約能源,而且對(duì)煙塵加以綜合利用,變廢為主,同時(shí)又凈化了大氣環(huán)境。
2“LT”干法除塵系統(tǒng)說(shuō)明
“LT”法煙氣凈化回收處理工藝設(shè)施主要由煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、煙氣回收系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和熱壓塊組成。
煙氣冷卻系統(tǒng)由活動(dòng)煙罩、罩裙和汽化冷卻煙道等組成。其主要功能是捕集、冷卻煙氣,回收煙氣顯熱。
煙氣凈化系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、粗粉塵輸送系統(tǒng)、細(xì)粉塵輸送系統(tǒng)、ID主引風(fēng)機(jī)和放散煙囪等組成。其主要功能是對(duì)煙氣進(jìn)行再冷卻、對(duì)煙氣進(jìn)行凈化、將收集下的粉塵輸送至熱壓塊設(shè)施。
煙氣回收系統(tǒng)由切換站和煤氣冷卻器等組成。其主要功能是回收煙氣潛熱,將合格煤氣降溫后送入煤氣柜。
水處理系統(tǒng)由水泵和冷卻塔等組成。其主要功能是為蒸發(fā)冷卻器和煤氣冷卻器供水。
熱壓塊設(shè)施由回轉(zhuǎn)窯、壓塊機(jī)及粉塵和成品塊輸送設(shè)備等組成。其主要功能是將粉塵熱壓成塊,替代轉(zhuǎn)爐冶煉所需的廢鋼或鐵礦石。
轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備是圓筒型干法電除塵器。圓筒型干法電除塵器轉(zhuǎn)爐煤氣干法電除塵器主要由圓筒形殼體、收塵部分、清灰系統(tǒng)和輸灰系統(tǒng)等組成。由于轉(zhuǎn)爐煙氣中含有的CO可燃?xì)怏w,易產(chǎn)生爆炸,除塵器被設(shè)計(jì)成圓桶形,并在進(jìn)出口喇叭上設(shè)有相應(yīng)的安全防爆門(mén),以消除在生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的壓力沖擊波。電除塵器一般配有四個(gè)電場(chǎng),經(jīng)電除塵器處理的煙氣含塵濃度要求小于10mg/Nm3,電除塵器收塵部分的極配形式必須適應(yīng)轉(zhuǎn)爐要求的工藝特點(diǎn),一般采用板線結(jié)構(gòu),集塵極捕集的粉塵通過(guò)機(jī)械振打和一種特殊的刮灰裝置,將粉塵集中到底部的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中,由雙重卸灰閥將粉塵排出。
轉(zhuǎn)爐操作的間斷性以及特定的冶煉周期使得空氣、廢氣(含CO2)和轉(zhuǎn)爐煤氣(含CO)交替通過(guò)電除塵器和整個(gè)煙氣凈化系統(tǒng)。如果這些不同成分的氣體在進(jìn)入電除塵器前或在電除塵器內(nèi)被混合,則極易在電除塵器內(nèi)發(fā)生突然燃燒(爆炸)。因此,安全運(yùn)行是電除塵器設(shè)計(jì)首先考慮和解決的問(wèn)題。為了避免不同成分的氣體被混合而發(fā)生突然燃燒(爆炸),根據(jù)流體力學(xué)的原理,為氣體的流動(dòng)設(shè)計(jì)佳的通道,使不同成分的氣體呈柱塞狀流動(dòng)而不被混合,從而消除氣體發(fā)生突然燃燒(爆炸)的誘發(fā)因素,把電除塵器設(shè)計(jì)成圓筒形的主要目的之一就在于此。
盡管如此,經(jīng)驗(yàn)表明,在轉(zhuǎn)爐煉鋼廠不能排除突然燃燒(爆炸),這主要是由于操作不當(dāng)造成的。出于這個(gè)原因,電除塵器具有以下安全措施:電除塵器被設(shè)計(jì)成可以承受壓力波動(dòng)為0.3MPa(壓力);在電除塵器外殼兩端設(shè)有6個(gè)安全卸爆閥,當(dāng)發(fā)生突然燃燒(爆炸)引起壓力波動(dòng)時(shí),安全卸爆閥將及時(shí)有效地進(jìn)行卸壓,使電除塵器不會(huì)受到損傷;另外,壓力、溫度的檢測(cè),煤氣成分的分析及相關(guān)的聯(lián)鎖裝置將確保對(duì)電除塵器的監(jiān)控,只要達(dá)到預(yù)先設(shè)定的極限值,安全系統(tǒng)就會(huì)被激活。
干法煤氣凈化回收系統(tǒng)采用軸流風(fēng)機(jī),在系統(tǒng)發(fā)生突然燃燒時(shí),可以順利卸壓,保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備不受損壞。同時(shí)放散煙囪上設(shè)有文丘里氮?dú)庖溲b置,在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí),也能安全地將系統(tǒng)里的煤氣排出。
由于目前國(guó)內(nèi)能源相當(dāng)緊張,鋼廠生產(chǎn)成本增加,對(duì)于鋼鐵廠采取節(jié)能、節(jié)水措施的重視已到了一定的高度。大型轉(zhuǎn)爐適合采用干式“LT”法除塵,這些都說(shuō)明“LT”法在我國(guó)已經(jīng)得到充分的發(fā)展和應(yīng)用。
3.干式“LT”系統(tǒng)與濕式“OG”系統(tǒng)比較
現(xiàn)將上較為濕式“OG”系統(tǒng)與干式“LT”系統(tǒng)作一簡(jiǎn)單比較和論述。
3.循環(huán)水用水 蒸發(fā)冷卻器:80t/h
煤氣冷卻器:180t/h 濁環(huán)水:~1070t/h
其他凈環(huán)水:~410t/h
4.用氮?dú)?~700Nm3/h
事故時(shí):50000Nm3/h ~700Nm3/h
5.煤氣回收量 90Nm3/t;值75 Nm3/t
熱值:8360kJ /Nm3 100Nm3/t;值85Nm3/t
熱值:8360kJ /Nm3
6.煤氣含塵量 ?10mg/N m3 ?100mg/N m3(實(shí)際進(jìn)口設(shè)備除塵效果達(dá)到50mg/N m3以下,甚至有30mg/N m3)
7. 優(yōu)點(diǎn) 凈化效率高,不需要再精除塵;系統(tǒng)阻力小,耗能低,風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)低,壽命長(zhǎng),維修工作量小;不需要沉淀池及污泥處理設(shè)施;含鐵干粉塵熱壓塊后可替代轉(zhuǎn)爐冶煉所需的廢鋼或鐵礦石,經(jīng)濟(jì)效益好 能較好的與工藝轉(zhuǎn)爐工況匹配,較好的適應(yīng)轉(zhuǎn)爐冶煉變化;一次除塵凈化部分壽命長(zhǎng);設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單,符合國(guó)內(nèi)操作習(xí)慣;設(shè)備投資低;操作條件安全;煤氣入氣柜溫度穩(wěn)定
8. 缺點(diǎn) 除塵器極板極線易積灰,需要經(jīng)常檢修;
蒸發(fā)冷卻器前后測(cè)溫元件易損,需一周更換一次;
蒸發(fā)冷卻器噴嘴易堵,平均國(guó)內(nèi)半年更換一次;
當(dāng)轉(zhuǎn)爐冶煉變化時(shí)(與初始設(shè)置不同),系統(tǒng)不易達(dá)到除塵要求;
設(shè)備復(fù)雜,投資大 需要污水處理系統(tǒng),占地面積大;循環(huán)水量較大,車間內(nèi)的濁環(huán)水排放成問(wèn)題;處理后的污泥回收利用困難;
除塵后含塵量較高,進(jìn)一步加大除塵效率,需要的增加投資較高;
3.2經(jīng)濟(jì)效益比較說(shuō)明
如果轉(zhuǎn)爐煙氣一次除塵采取“LT”法處理,相對(duì)于濕式“OG”法具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
利用電場(chǎng)除塵,除塵效率高達(dá)99%,可直接將煙氣中的含塵量?jī)艋?0mg/m3以下,供用戶使用;
可以省去龐大的循環(huán)水系統(tǒng);
回收的粉塵壓塊可返回轉(zhuǎn)爐代替鐵礦石利用;
系統(tǒng)阻損小,節(jié)省能耗。
就環(huán)保和節(jié)能而言,“LT”法代表著轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)發(fā)展方向。
根據(jù)分析表明,干法“LT”系統(tǒng)具有、節(jié)能、環(huán)保等性,沒(méi)有廢水處理和污泥處理工藝,并且可以省去轉(zhuǎn)爐儲(chǔ)配站區(qū)域電除塵設(shè)備。除塵灰經(jīng)熱壓塊后回轉(zhuǎn)爐可提高轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量1~2%,外排煙氣粉塵可控制小于30mg/Nm3。整套“LT”系統(tǒng)四年即可收回投資。
5.結(jié)束語(yǔ)
由于干法除塵系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外大型轉(zhuǎn)爐上的已經(jīng)得到了應(yīng)用并取得了成功,加上一些關(guān)鍵設(shè)備的逐步國(guó)產(chǎn)化,“LT”系統(tǒng)的一次投資將大大降低,相對(duì)于“OG”系統(tǒng)綜合性價(jià)比將更明顯。按近的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于新建大型轉(zhuǎn)爐的煙氣凈化系統(tǒng)*干式“LT”系統(tǒng)。