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钢铁转炉煤气干法除尘技术的应用与优化
发表时间:2018-04-16 13:54:21 | 浏览:69次 | 来源:工业过程气体监测技术

转效炉煤气的除尘技术可以分成干法和湿法两种,其中,炉煤气干法除尘技术的应用,能够有效地提高能源转换率、达到节约新水、节能减排的目的。同时,它能够极大地降低水资源的消耗,减少煤气的排放,并对蒸汽进行回收再利用。所以,在转炉煤气除尘过程中应用越来越广泛。

在实际应用过程中,由于干法除尘系统设备的技术要求高,过程控制比较复杂,因而会出现一系列的问题。后来通过对系统的改进,降低了除尘过程中故障的发生,也为系统的改进积累了丰富的经验。转炉煤气干法除尘技术的顺利应用,对降低能源消耗,提高煤气回收率具有重要意义。

一转炉煤气干法除尘技术概述

转炉煤气干法除尘技术中,应用最广泛的是两种方法,分别是鲁齐的LT法和奥钢联的DDS法。其中,LT法是由德国的鲁齐和蒂森于20世纪60年代末联合开发的转炉煤气干湿除尘方法。后来,西门子—奥钢联公司在这个基础上开发了DDS法。目前,我国国内的公司也开发出了国产干法除尘系统。

转炉煤气干法除尘系统主要包含了煤气冷却系统、除尘系统和回收系统。在这个过程中,1400T~1600丈的转炉煤气经过活动烟罩、气化冷却烟道回收蒸汽之后,温度降为1000T左右。然后进人蒸发冷却器进行冷却、粗除尘、增湿调质,最后温度将为150丈~500丈,粉尘浓度由80~150g/m2减小到40~55g/m2。煤气经过静电除尘器之后,粉尘浓度进一步为10mg/m2。对于整个系统而言,影响除尘效果的主要有两个器件,分别是蒸发冷却器和静电除尘器。

1蒸发冷却器

蒸发冷却器顾名思义是利用水蒸气的蒸发冷却原理来工作的。和湿法除尘技术相比,这种冷却方式极大地降低了冷却所需要的水量,达到节约水的目的。目前,应用最为广泛的是双流体外混式喷枪,冷却水从喷嘴中心孔喷出,被加热的蒸汽从中心孔的环形间隙喷出,而且在喷嘴口处形成雾化水。其喷水量是由计算机根据蒸发冷却器的进出口温度流量来控制的,同时,蒸汽可以用氮气来代替,从而达到节水的目的。

2静电除尘器

静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统的核心,它是防止爆炸和控制出口烟气浓度的关键设施。转炉煤气中常常含有70%的一氧化碳气体,这是一种可燃性气体,一旦遇到空气很容易发生爆炸。所以,将静电除尘器设计成为圆筒型,同时在进气口和出气口处安装有自动开启和关闭的防爆阀,一方面可以使不同成分的气体被分开,另一方面在发生爆炸时,能够进卸压,保障设备安全。静电除尘器的电极材料和极配形式对于除尘效果来说非常重要,采用合理的极配形式以及质量合格的电极材料,才能更好的达到除尘效果。

二转炉煤气干法除尘技术应用现状

1技术应用效果

通过实践表明,利用干法除尘技术进行转炉煤气的除尘处理之后,烟气中的粉尘浓度可以控制在30mg/m3之下。而回收煤气的粉尘浓度可以稳定的控制在10mg/m3以下。其除尘效果要远远好于湿法除尘技术。但是目前,我国有90%的转炉任然在使用湿法除尘,干法除尘虽然有所应用和推广,但依旧远远没有达到节能减排的目的。

2能耗状况

除尘系统的能耗主要包含水耗和电耗两个方面。经过实践研究表明,干法除尘技术能够明显降低除尘系统的能耗水平。干法除尘系统中,采用蒸汽冷却装置对转炉煤气进行冷却,大大降低了冷却水的消耗量,而且提高了冷却效率,研究发现,干法水循环的用水量是湿法的1/4,而耗水量是湿法的1/5。由于干法除尘系统的阻力相对较小,只为湿法的1/3,所以干法除尘所要求的风机功率也相对较小,消耗的电功率也就要小一些。

三转炉煤气干法除尘技术改进措施

转炉煤气干法除尘技术虽然具有良好的环保节能效果和经济效益,但是由于转炉操作和系统控制要求高,使得在实际应用过程中存在诸多问题。比如说除尘器的泄爆问题、蒸发冷却器内壁积灰问题、以及高成本的输灰压块系统问题。

1关于静电除尘器泄爆的技术改进

静电除尘器是利用高压电场使得烟气发生电离,使带电粉尘在电场的作用下和气体分离,进而达到除尘的目的。煤气爆炸的极限通常有两个:一是一氧化碳的体积含量大于9%,并且氧气含量大于6%;二是氢气体积含量大于3%,且氧气含量大于4%。当烟气中的成分超过了爆炸极限,就会被电场中的电弧点燃发生爆炸,使气体体积迅速膨胀,一旦超过泄爆阀自身的压力设定值,就会发生泄爆现象。如果泄爆现象严重,会造成除尘系统内设备的损坏。即使是小型的泄爆现象,也会造成静电除尘内部极板和极线的损坏。所以,在控制静电除尘器泄爆方面,首先,应该控制烟气中一氧化碳、氧气和氢气的含量,使其保持在爆炸极限之下;其次,要优化转炉控制和设备结构;最后,达到防爆的目的。

1转炉操作控制

首先,在转炉开吹阶段,要采用阶段供氧的方式,在钢铁冶炼最开始的阶段,碳、氧反应比较缓慢,所消耗的氧气量比较小,这时应该减少氧气的供应量,防止多余的氧气进入静电除尘器中;其次,加料的控制,铁水、废钢、氧化铁皮等入炉原材料的不稳定性,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,为了控制煤气中氢气的含量,应该尽量保证加入的废钢、冷却剂等干燥,避免带入水分,被还原成氢气和一氧化碳。

2优化设备结构

首先,可以利用掺入惰性气体的方式来降低烟气中的一氧化碳、氧气和氢气的体积比,使其不超过爆炸极限值。目前,多采用掺入氮气的方式来稀释烟气中三种气体含量比;其次,优化静电除尘器内部的装置。静电除尘器内部,有极板、极线、刮灰振打装置等;最后,合理的配置极配形式,能够有效延长静电除尘器的使用寿命,提高除尘器的除尘效果,加强极板厚度以及材料强度,也能够有效的防止泄爆造成的破坏。

2蒸发冷却器内壁积灰问题解决措施

蒸发冷却器是除尘系统中主要设备之一,它具有冷却烟气、粗除尘和调节烟气电阻比的作用,冷却器的温度控制是系统正常运行的重要保障。由于喷水控制的影响,会造成内壁积灰的问题,在实际工作中,清灰难度也比较大,对冷却器的冷却效果造成严重影响。为了解决蒸发冷却器内壁积灰的问题,①应该增加蒸汽压力,利用转炉自身蒸汽和外部供气联动的方式,保障蒸汽压力的稳定性。②可以将蒸汽雾化改为氮气雾化,并且要喷嘴处的氮气压力不低于0.75MPa,从而减小内壁积灰延长喷枪使用寿命。

3粉尘回收系统问题的解决措施

早期的粉尘回收中,常常采用热压快的形式,将粉尘在回转窑中加热到500℃〜600℃之间,然后通过高压压成块状,在氮气密封状态下冷却后送回转炉,代替废钢和矿石的使用。这种方法,往往成本较高,而且对于热压工艺和设备操作要求也比较高,在实施过程中容易出现各种问题。鉴于此,可以采用冷压技术,相较于热压,其设备操作要求较低,占地面积小,并且不需要进行回炉加热,起到很好的节能效果,具有良好的经济效益。

四结语

蒸发冷却器和静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统中最重要的两套设备,在技术应用过程中,系统故障也主要出现在这两种设备之上。在实际应用过程中,应该对干法除尘技术进行改进,一方面对烟气中氧气、一氧化碳和氢气体积比和冶炼原材料进行控制;另一方面可改进设备,增加设备的安全系数。

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