转炉煤气干法除尘回收系统关键技术的优化应用.pdf

转炉煤气干法除尘回收系统关键技术的优化应用 马良 山西太钢不锈钢股份有限公司， 太原 030003 摘要 转炉煤气干法除尘回收系统在运行中存在较多不稳定因素， 故障时有发生， 严重制约生产的均衡稳定。通过进 行工艺、 设备改进， 优化应用蒸发冷却器喷淋水水质提升、 蒸发冷却器桶壁高效化清理技术、 电除尘器泄爆控制技术、 电除尘器电场劣化控制技术、 电除尘器阴极线在线更换技术等关键技术， 逐步完善原技术的固有缺陷， 有效解决了各 类问题。通过转炉煤气干法除尘回收系统关键技术的优化应用， 实现了设备系统的稳定高效运行， 使其运行效率达到 甚至超过了国内外同行的最好水平， 同时使得原转炉煤气干法除尘回收技术得到了有效的补充和完善。 关键词 转炉煤气;干法除尘;关键技术;优化应用 DOI 10. 7617 /j. issn. 1000 － 8942. 2013. 03. 014 THE OPTIMIZING APPLICATION OF KEY TECHNOLOGY ON THE DRY DUSTING- RECOVERY SYSTEM OF CONVERTER GAS Ma Liang Shanxi Taigang Stainless Steel Co． ， Ltd，Taiyuan 030003，China AbstractThere are more unstable factors in the operation of a dry dusting-recovery system of converter gas，stoppage often occurs， which seriously impacts the normal production． Various problems have been solved effectively through improving technology and equipment;optimizing the application of some key technologies such as the technology of promoting spray water quality of evaporation cooler and efficiently cleaning barrel wall of evaporation cooler ，the technology of controlling vent and electric field deterioration of electric precipitator and replacing online cathode lines of electric precipitator;and gradually improving the inherent flaws of previous technology． The optimizing application of the dry dusting-recovery system of converter gas may keep the system stable and efficient; which makes its operational efficiency meet or exceed the best level of domestic and foreign counterparts; and at the same time the technology of the dry dusting-recovery system of converter gas has been supplemented and perfected effectively． Keywordsconverter gas;dry dusting;key technology;optimizing application 1概述 早在 1965 年， 转炉烟气干法除尘回收系统在奥地 利 Donawitz 工厂的成功运行， 就已被世人所关注。到 了 20 世纪 80 年代初， 由德国鲁奇 Lurgi 与蒂森公司 Thyssen 携手合作， 将转炉煤气干法除尘回收工艺推 向了一个新的高度， 该工艺系统简称 LT 系统。 近年来， 在国内外转炉一次除尘中 LT 煤气回收 技术被广泛采用， 国外德国蒂森克鲁伯、 奥地利林茨 钢厂采用的该项技术较为成熟; 国内上海宝钢、 山东 莱钢、 内蒙古包钢也采用该项技术。 2转炉煤气干法除尘回收系统工艺流程及技术原理 2. 1工艺流程 转炉煤气干法除尘回收系统工艺流程如图 1 所示。 2. 2技术原理 它是一种把转炉生产过程中产生的大量含有 CO 的高温尘气进行捕集、 冷却、 净化并回收 CO 气体的 工艺技术， 其核心是干法电除尘。转炉冶炼产生的高 温尘气经汽化冷却系统冷却至 1000℃ 左右， 进入 LT 系统的蒸发冷却器进行水雾降温和粗除尘， 然后进入 电除尘进行干法精除尘， 系统由一台轴流风机提供负 压驱动力。转炉冶炼前期和后期， CO 浓度低， 由钟型 阀切换至放散塔进行点火燃烧; 转炉冶炼中期， CO 浓 度大于 30 ， 由钟型阀切换进入煤气冷却器进行喷 水再次冷却后送入煤气柜完成回收。LT 转炉煤气回 收技术， 控制程度高， 煤气回收时切换速度快; 回收的 煤气含尘浓度低， 风机寿命长。 15 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 图 1转炉煤气干法除尘回收系统工艺流程 电除尘器是利用直流高压电源产生的强电场使 气体电离， 产生电晕放电， 进而使悬浮尘粒荷电， 并在 电场力的作用下， 将悬浮尘粒从气体中分离出来并加 以捕集的除尘装置。其除尘效率高， 设备阻力小， 总 能耗低。 3转炉煤气干法除尘回收技术的应用前景 LT 系统的优越性得益于它是干法除尘系统， 不 存在废水和污泥的处理问题; 煤气回收时的超低值含 尘浓度可直接供煤气用户使用。可以预期， 该工艺技 术的进一步推广应用、 不断完善， 一定会对转炉除尘 的环保减排、 节能降耗起到促进作用。 4优化应用背景 4. 1优化应用的意义 转炉煤气干法除尘回收系统， 因该项技术的固有 局限， 系统运行存在较多不稳定因素。蒸发冷却器、 电除尘器、 ID 风机以及整个系统控制都存在不同程 度的缺陷， 故障时有发生， 严重制约生产的均衡稳定。 对系统应用新技术进行优化改进， 能完善系统缺陷， 控制劣化趋势， 大幅降低故障率， 实现系统稳定运行， 保障生产顺行。 4. 2优化应用难点 蒸发冷却器水汽双流喷嘴共 16 个， 均布于蒸发 冷却器顶部进气口， 在使用中易发生堵塞情况， 导致 喷淋冷却效果差; 随着生产运行周期的增加， 蒸发冷 却器桶壁会结成不同厚度的泥垢， 泥垢积累受温度变 化的影响， 经常掉落堵塞输灰系统。根据对同行业兄 弟单位的了解情况， 无相应的控制处理措施， 需立足 自身优化改进。 电除尘器电场内部阴极线频繁出现断线状况， 经 常导致电场短路失电， 非计划检修次数较多， 严重影 响生产的正常进行。此类情况国内外各单位都存在， 与设计单位进行了多次交流讨论， 未得出较好的控制 方案。还需自身系统分析， 革新解决。 ID 风机是从国外整机进口的设备， 运行不到一 年时间就出现轴承运行温度高、 振动大的问题， 甚至 发生过轴承烧损情况， 与设备厂家进行了多次交涉， 未找到真正的故障原因。需结合机组安装、 系统运行 找到真正问题予以改进控制。 4. 3优化改进情况 通过对转炉煤气干法除尘回收技术的细致钻研 分析， 结合系统运行的实际情况， 积极进行工艺优化、 设备改进， 不断采用新技术， 逐步完善原技术的固有 缺陷， 补充原有技术的空白， 对转炉煤气干法除尘回 收技术进行了充实发展， 通过实践应用， 各类问题得 到了根本性的解决。 到目前为止， 转炉煤气干法除尘回收技术的优化 应用， 已实现了设备系统的稳定高效运行， 在保障生 产均衡顺行的基础上有力促进了转炉煤气的回收。 现转炉煤气干法除尘回收系统的运行稳定性和转炉 煤气回收水平在国内同行业中处于领先水平， 达到国 外先进水平。 转炉煤气干法除尘回收技术的成功优化应用， 为 25 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 转炉一次除尘系统由 LT 干法替代 OG 湿法树立了典 范， 对冶金行业实现节能减排具有重大意义。 5关键技术优化应用 5. 1蒸发冷却器喷淋水水质提升 蒸发冷却器喷淋水设计水质指标中硬度要求≤ 200 mg/L， 按照设计， 原选用工业新水作为喷淋用水， 为保证水量的足够使用， 设有工业循环水管路作为应 急给水。本身工业新水硬度基本与 200 mg/L 临界， 再加上在转炉生产紧张时， 因工业新水水量不足， 必 须用工业循环水进行补水， 工业循环水硬度在 800 mg/L 左右， 就更加导致水质指标中硬度大， 极易导致蒸发 冷却器喷淋喷嘴堵塞。针对该问题， 论证形成了将汽 化冷却系统排污出的高级除盐水回收作为蒸发冷却 器喷淋用水的方案。高级除盐水硬度为 1 μg/L， 基 本不含有易导致结垢的离子。将高级除盐水作为喷 淋水后， 将工业新水作为应急给水。这样， 使喷淋水 水质得以提升， 蒸发冷却器喷淋喷嘴堵塞问题得以明 显改善。 5. 2蒸发冷却器桶壁高效化清理技术 蒸发冷却器桶壁随着生产运行周期的增加结有 不同厚度的泥垢， 需要定期对其进行清理， 防止结成 大块从上面跌落导致设备损坏。原来是清理人员通 过检修人孔进入到蒸发冷却器桶内， 利用简易吊筐上 下移动， 使用大锤、 风镐等工具进行清理， 工作条件恶 劣， 强度大， 清理时间长， 清理不够彻底， 同时需要专 门申请 20 h 左右的时间检修。针对这种情况， 经多 方论证， 决定应用高压水清理技术。在蒸发冷却器桶 壁原相距较远的两层检修人孔间再增加两层人孔， 对 应设置检修平台， 引进高压清洗机， 在检修时打开检 修人孔， 人站在蒸发冷却器外部的检修平台上即可进 行高压水清理作业。清理时间由原来的 20 h/次缩短 为 6 h/次; 人力资源方面， 由原来的 24 人 /次减少为 7 人 /次。并且安全 得以 全 面保 障， 清 理 效 果 干 净 彻底。 5. 3电除尘器泄爆控制技术 电除尘器在转炉冶炼中如果系统烟气氧含量≥ 6 、 CO 含量≥9 时极易发生泄爆， 此类现象基本都 发生在转炉开吹时; 此外如烟气中有氢气存在， 也有 发生泄爆的可能。转炉冶炼有时一次下枪即可连续 冶炼完一炉钢， 有时因铁水中 Si 含量偏高的因素还 需冶炼中间进行提枪停吹倒渣， 就出现了二次下枪冶 炼的情况。但每次下枪开吹都存在电除尘器泄爆的 可能。 对电除尘器泄爆的控制涉及到转炉冶炼工序和 LT 系统运行操作工序两方面。转炉吹氧量和转炉投 加物料是控制泄爆的关键因素， 优化转炉吹氧、 加料 工艺是最为有效的途径。转炉在加入废钢、 兑入铁水 后反应较为剧烈， 需转炉前后摇炉使炉内物料混合均 匀的完成燃烧。转炉摇正开始下枪吹氧后， 必须采用 吹氧量逐渐升高法， 不得开吹给氧太大， 避免由于吹 氧量升高过快与 CO 混合不均匀导致泄爆。转炉加 料由原来的 3 次改成现在的 7 次， 避免了大量加料带 入较多氧气引发燃爆。如转炉冶炼中提枪后， LT 系 统运行操作工必须实时注意 CO 的浓度， 及时与转炉 操作工进行联络， 待 CO 浓度降到 1 以下后可进行 二次下枪， 同时要求控制吹氧量， 使其缓慢逐步增大， 避免下枪泄爆。如在转炉冶炼过程中发生泄爆， LT 系统操作工必须实时注意电除尘器的出口温度， 及时 与转炉操作工进行联络， 待电除尘器的出口温度降到 150 ℃ 左右后可进行二次下枪， 同时要求控制吹氧 量， 使其缓慢逐步增大， 避免再次泄爆。 通过对电除尘器泄爆控制技术的实践， 电除尘器 泄爆次数同比减少了 70 左右， 且随着对控制技术 的熟练应 用， 泄 爆 次 数 达 到 了 每 月 仅 一 次 的 较 好 水平。 5. 4电除尘器电场劣化控制技术 导致电除尘器电场劣化的主要因素是阴极线的 断裂问题， 通过对电除尘器阴极线在线更换技术和电 除尘器泄爆控制技术的应用， 基本解决了阴极线的耐 腐蚀性和电除尘器因泄爆对阴极线的冲击问题。通 过提升蒸发冷却器喷淋水水质， 在降低喷淋水硬度的 同时也降低了水中 Cl 离子的含量， 进而促使烟气中 的腐蚀性离子降低， 减少对阴极线的腐蚀。 此外， 通过优化 LT 系统运行参数和操作控制技 能， 将静电除尘器入口温度控制在 150 ℃ 左右， 既减 少含水率又能保证静电除尘器的稳定运行收尘效果。 再则如转炉出钢后要进行吊吹炉口， LT 系统操作工 必须及时确认已转到吹氧阶段， 以确保吊吹炉口过程 中 EC 蒸汽阀、 水阀都能正常联锁打开; 如在炉口清 洗阶段进行吹渣或不在吹氧阶段进行吊吹炉口造成 EC 出口温度高， LT 系统操作工必须在确认蒸汽阀已 打开后及时手动打开水阀以控制 EC 出口温度在 250 ℃ 左右。 硬件设备系统的改进运行加以软件控制系统的 35 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 优化操作， 抑制了电除尘器的电场劣化倾向， 保障了 整个 LT 系统的稳定运行。 5. 5电除尘器阴极线在线更换技术 因 LT 系统的含水率较大， 其中氯离子等元素在 常温下与水、 阴极线一起形成原电池腐蚀， 使极线表 面产生了腐蚀， 导致了此部分极丝逐渐减薄、 变形直 至断裂; 并且电除尘器泄爆使阴极线受到很大冲击， 且局部产生高温， 促使阴极线变形、 断裂迅速。阴极 线断裂极易导致电场短路失电， 丧失除尘净化工艺功 能， 被迫停产检修。 电除尘器一二电场阴极线为扁钢芒刺， 厚度为 6 mm， 材质为 08A1， 本身强度、 刚度以及抗腐蚀性能 稍有欠缺。经论证确定选用强度、 刚度以及抗腐蚀性 能更佳的阴极线用来替代一二电场的扁钢芒刺阴极 线。阴极线的选材、 制作、 更换都需要技术革新。 考虑到 Cl 离子等腐蚀作用， 确立应用不锈钢材 质的阴极线。 材质确定以后， 如何制作加工才能确保阴极线应 有的性能成为新的课题。采用等离子切割技术， 成型 效果差， 影响阴极线的放电性能; 采取激光切割技术， 局部产生的高温会破坏不锈钢的钝化层， 同样影响其 放电性能; 最终确定应用线切割技术进行极线加工。 阴极线制作完毕， 但不具备电除尘器停用大修拆 出整个框架进行阴极线更换的条件， 阴极线必须进行 在线更换。阴极线原安装方式为极线两端穿入框架 内设有的小孔内进行焊接， 新更换极线如仍采取该种 方式， 将无法保证极线应有的拉伸力。为此， 再对阴 极线的制作新加一部工序， 将阴极线两端加工为螺 杆， 在进行极线更换时将极线两端穿出框架内设有的 小孔， 再用螺母进行紧定调节， 以保证极线的拉伸 力度。 阴极线在线更换技术的应用， 稳定了电除尘器电 场的运行， 控制了 电场 因 阴 极 线 断 裂 导 致 的 劣 化 倾向。 5. 6ID 风机稳定运行控制 ID 风机投用以来共出现过十几次轴承振动大或 者温度高现象， 严重时导致两次轴承烧损故障， 风机 的稳定运行遇到了挑战。首先需解决风机本身固有 的问题， 大修时对风机实施了全面检测， 主轴水平度 严重超标 外方标准值为 0. 5 mm/m ， 且外方标准值 也不够精。调整水平度精度， 必须控制在 0. 2 mm/m 之内， 该项处理确保了风机本身无安装缺陷。 对 ID 风机的运行控制也要有一定的控制手段。 ID 风机固定端轴承座置于机壳之外， 虽与大气接触 且有自身的冷却盘进行风冷， 但由于系统烟气本身温 度高达 150 ℃ ， 对轴承座的辐射热很强， 对机壳实施 隔热保温， 有效隔离了热量的传递; 与此同时， 为前轴 承座增加强制冷却风管， 保证以最大的风量来促进轴 承冷却。ID 风机自由端轴承座置于机壳之内， 依靠 专门的冷却风机强制供风冷却， 吸风口的过滤网要实 施定期清理; 同时为确保冷却效果， 又专设一套紧急 冷却用的压缩空气系统， 必要时进行快速冷却。此 外， 轴承润滑油实施定人定量定周期置换以确保油质 的清洁度; 必要时要手动控制风机转速进行炼钢， 最 大程度的给风机轴承冷却时间。 通过以高标准的精细改进和控制， ID 风机轴承 振动大、 温度高的现象基本不再发生， 稳定运行得以 保证。 目前， 上述关键技术已在某钢厂的转炉煤气干法 除尘回收系统中得以优化应用， 夯实了系统的稳定运 行， 使其运行效率达到甚至超过了国内外同行的最好 水平， 同时使得转炉煤气干法除尘回收技术得到了有 效的补充和完善。 参考文献 ［1］马宝宝， 刘飞． 济钢三炼钢转炉干法除尘系统泄爆控制的实践 ［J］． 科技信息， 2010 13 87- 88. ［2］周茂林， 吴强， 马丽， 等． 莱钢 120t 转炉干法除尘系统优化改造 实践［J］． 山东冶金， 2008， 30 6 25- 26. ［3］张东丽， 毛艳丽， 曲余玲． 转炉煤气干法除尘 技术应用现状 ［J］． 冶金管理， 2010 7 57- 60. 作者通信处马良030003山西太原市尖草坪区 2 号太钢能源 环保部 电话 0351 3010517 E- mailmaliang tisco． com． cn 2012 － 09 － 04 收稿 45 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期