转炉煤气回收及烟气除尘工艺的实践

转炉煤气回收及烟气除尘工艺的实践惠文武黄冬梅摘要叙述了石钢30t转炉自投产以来煤气回收、烟气除尘的运转情况，结合实际运行条件对工艺中出现的问题进行了部分设备的改造，提出了改进的方案。关键词转炉煤气除尘改进PracticeonGasRecoveryinconverterandFlueDustCleaningHuiWenwuHuangDongmei(ShiJiazhuangIron&SteelCo.Ltd)AbstractThispaperintroducestheoperationofgasrecoveryandfluedustcleaningsincetherunningof30tconverterinShiJiazhuangIron&SteelCo.Ltd.Accordingtotheexistingproblemsinprocess,someequipmenthasbeenimprovedandtheimprovementplanhasbeenputforward.Keywordsconvertergasdedustingimprovement1前言转炉烟气中含有大量的一氧化碳，如果采用未燃法，一氧化碳在烟气中的含量随着冶炼时间而增加，达到峰值后又渐渐降下来。含量最高可达到90%，平均70%左右，当一氧化碳含量在60%左右时，其热值可达到8000kJ/Nm3，转炉烟气的温度为1450℃，最高可达到1600℃。转炉烟气除尘系统是转炉炼钢工艺中不可缺少的部分，它对转炉冶炼设备、冶炼状况、环境状况的影响是不可忽视的，烟气除尘系统的运行从一个侧面反映了炼钢厂的设备管理水平的高低，它对转炉炼钢有着直接的影响。石家庄钢铁厂30t转炉于1994年底投产运行，1998年4月1日正式进行转炉煤气的回收利用，烟气除尘系统采用的是OG法烟气除尘工艺，设计上是烟气中一氧化碳、氧含量连续自动分析，计算机控制煤气回收过程。2工艺流程及概述石钢转炉煤气净化回收系统工艺流程见图1：图1石钢30t转炉煤气净化回收系统流程图1汽化冷却烟道2溢流文氏管3一级弯头脱水器4R-D可调喉口文氏管5二级弯头脱水器6水雾分离器7鼓风机8液力偶合器9电机10三通网11回转水封12U形水封13煤气柜14烟囱15排水水封；流程简述：转炉冶炼过程中产生的烟气经炉口活动烟罩捕集到汽化冷却烟道，由汽化冷却烟道出来的高温烟气经水冷夹套(内有喷嘴)，手动可调溢流文氏管后，烟气饱和并降温到70℃，经过一级90°弯头脱水器，烟气得到初步净化。饱和后的烟气经R-D可调喉口文氏管、二级90°弯头脱水器及水雾分离器，烟气进一步被净化，而符合排放标准。净化后的烟气经室外管道流入煤气风机，当烟气成分中氧含量＜2%、一氧化碳含量＞30%时回收入煤气柜，否则放散。为保证煤气回收的可靠性和安全性，达到良好的回收目的，设计中考虑了一系列连锁控制：氧枪和烟罩的连锁;锁；回收和放散切换的自控和连锁；罩口微差压调节系统与冶炼操作的连鼓风机调速与冶炼操作的连锁；煤气柜高低位连锁；水封逆止阀与三通阀的连锁等。3运行情况及存在问题转炉烟气除尘、煤气回收工艺系统的技术均已比较成熟，而且也是国内应用较多的流程之一，最初由宝钢从日本引进继而在国内各转炉厂推广普及使用，我厂转炉煤气回收，一年多时间的实践证明：工艺运行可靠，除尘效果基本符合国家标准。转炉煤气回收后减少了烟气的直接排放所对空气的污染，回收的煤气保证了炼钢生产需要，避免了能源浪费，使炼钢成本得以降低。但是，在设备及工艺上尚存在以下问题：(1)煤气回收自动控制部分没有投入运行，仅靠经验回收煤气，炉口微差压自动调节、R-D阀液压伺服机构、磁氧分析仪均尚未使用，从而回收的转炉煤气中CO浓度不稳定，有时浓度低于40%(柜内取样值)，发热值降低，影响了煤气质量。(2)原设计的水雾分离器折流板部位间隙小，易于堵塞，在水质差时，一个炉役就要堵死，清理困难。(3)烟道系统未设防爆泄压装置，转炉烟气中含有大量CO，在转炉煤气回收时CO浓度最高可达80%～90%，防爆泄压安全设施是不可缺少的。(4)一级、二级文氏管下部的90°弯头脱水器为汽水分离除尘的主要装置，内部常发生结垢现象，炉役中的检修清垢十分困难，工人要钻到设备内部进行清理，空间狭小，工作十分艰难。宝钢引进的是300t转炉，其烟道及相应设备较大，石钢是30t转炉，各部位按比例缩小，检修中的工作环境就不堪艰苦了。(5)二文喉口中的阀板厚度偏大。二文喉口的R-D阀的作用是调节烟气量，随着冶炼的进行，炉气量随时变化，R-D阀要随炉气量应变，才能保证炉口应在微正压状态。但此喉口的阀板厚度大，在阀板全开时稍有结垢就导致二文后的阻损增大，导致停炉处理。(6)负压水封箱的结构不合理，除尘系统捕捉下来的粉尘要通过负压水封箱排至后续的污泥处理工序，但所使用的负压水封箱及弯头脱水器的排污管管径小，易堵塞；再加水封箱结构又不合理，难于有效地排污，而常造成排污管堵塞，致使弯头脱水器积满了水。(7)气化冷却烟道三段与四段的连接处平缓而易存灰。原设计中此处焊有一块挡灰板，但受热后应力作用拉坏了烟道上的冷却管，导致烟道漏水，因此便将其割掉。此处积灰严重，灰堆高到烟道截面积的三分之二被堵塞着。积灰呈红热状，清除积灰时工人要从一文喉口钻进去，冒着被灼伤的危险进行作业；另外，此部位的积灰与炉前冶炼水平也有很大关系，喷溅多，积灰就多。(8)除尘水质状况及冶炼用石灰的质量对烟气除尘系统也有相当大的影响，我厂石灰质量从投产到现在一直不好，粉料多，转炉除尘水为闭路循环，在水处理效果不理想时极易导致水质的恶化。4设备的改造及构想一切事物都在不断发展、需要不断改进才能日趋完善，生产也需要不断技术革新。在我们四年的生产运行中出现的以上问题，应利用现有条件进行部分设备的改造，缩短检修时间，延长使用周期，提高炼钢生产的作业率。4.1水雾分离器的改造原水雾分离器与烟道是一整体，由于清理不便，改为活动的水雾分离器。水雾分离器与烟道法兰连接，炉役期间检修时把水雾分离器拉出来进行清理，场地大，清理方便，既保证水雾分离器的分离效果，又缩短清理时间，除尘效率也不受影响。4.2负压水封箱的改造负压水封箱由原来的平底结构改为锥形底，排污阀门改为蝶阀或插板阀，利用污泥重度自行排污，相关的排污管道管径增大，原来的总排污管道两个炉役需进行酸洗一次，酸洗费用每次需2万元，现在把总排污管改为渡槽，清理容易，省去了酸洗费用，在炉役期间可杜绝排污管道封塞免得影响冶炼。4.3一文喉口处增加防爆板这是为转炉煤气的回收所做的一项安全防范工作，某厂转炉烟道曾发生过爆炸，因有防爆板未造成重大损失。4.4水质稳定工作除尘水应循环使用，应降低除尘水硬度，减少水中悬浮物，目前我们选用的高分子有机水稳剂效果比较理想，阻垢性能明显，运行费用可大大降低。4.5三段与四段气化烟道的积灰处理在更换三段与四段新烟道时，分别在两个烟道上预留吹扫孔，定期吹扫，彻底淘汰掉冒着高温钻烟道清除积灰的做法，减轻劳动强度，改善工作环境。经过上述设备改造，简化维修工作，检修时间缩短，冶炼作业率提高，改善安全防范措施。对于目前没有机会进行改造的方面，这里提出一些自己的设想和看法：(1)弯头脱水器如果改为重力脱水器效果会比现在的好，因为：①重力脱水器阻力损失小；②脱水能力不会有差别；③重力脱水器的内部空间大，不易结垢，又易清理，且检修方便。(2)二文喉口的阀板厚度可以大大减小，从而自由空间增大，避免二文喉口稍微结垢就要停炉清理，对于没有回收煤气的转炉，更需要增加阀板开度，增加喉口断面。(3)风机后三通阀处的旁通阀的设置是很必要的，当煤气柜处的压力异常，而三通阀出现故障时旁通阀可以自动打开放散。目前我厂在此处虽设有旁通阀，但没有煤气柜压力与旁通阀的连锁控制，以后有条件时应该增加此连锁控制以保证安全进行煤气回收工作。5运行实践总结转炉煤气目前在石钢厂还没有全部并网使用，只是在转炉炼钢厂自用，年节约煤气费用为600万元。如果转炉煤气能够实现并网充分利用，按当前的煤气回收能力以98年的钢产量计算，可以年节约煤气费用为2400万元，由此可见转炉煤气进行回收利用的环境效益与经济效益都是相当可观的。计算机自动化控制进行转炉煤气的回收尚未能在石钢厂应用，自动化回收煤气对煤气的质量及回收操作的安全是极为有益的，要发挥已有的仪器设备实现煤气回收自动化是我们以后应做的工作。随着冶炼水平的提高，使得炉龄增加，炉役中间的除尘系统维护采用定周期检修、按计划进行。操作工及时巡检设备，对风机负压值、二文负压值、一文负压值认真记录，根据数据的变化作出判断，查清系统不正常的原因，作出妥善的处理。转炉烟气除尘系统，无论是否在回收煤气状态下，煤气的防护工作尤其不可放松，检修过程中，操作工巡检时要带煤气报警仪，要具有煤气的安全防护知识，严格按制定的《安全操作规程》与《技术操作规程》进行操作。转炉除尘水循环使用的厂家，尤其要重视除尘水处理工作，水质好坏直接影响着烟气除尘系统是否能正常运行，水处理效果不好，可导致烟道堵塞，因此要尽可能地减少新水的加入量，保持水量平衡，避免增加硬度。转炉烟气除尘、煤气回收工作是炼钢生产中的一个重要环节，必需不断探索，积累经验，不断吸取教训，保证炼钢生产顺利进行。联系人：惠文武，高级工程师，河北石家庄市(050031)石家庄钢铁有限责任公司环保处作者单位：石家庄钢铁有限责任公司