用系统的观点对转炉一次烟气除尘系统改进的思考 转炉烟气除尘

　　摘 要：本文对现阶段运行的转炉一次烟气除尘系统进行详细的描述和分析存在的不足，提出将布袋除尘引入转炉一次烟气除尘的可行性并进行翔实的叙述并提出了构思中的布袋除尘在转炉一次烟气除尘应用的工艺流程和生产运行中要注意的事项。
　　关键词：转炉烟气 湿式除尘 电除尘 布袋除尘
　　一、概述
　　1964年12月24日，从首钢炼钢厂30t氧气顶吹转炉成功地炼出第一炉钢水开始，转炉炼钢就以它独特的优势,勃发的生机茁壮成长。到2010年，我国粗钢产量已超过6亿吨，每天都有数以百座的转炉24小时连续不断地生产，滚滚的钢铁洪流有力支撑着祖国日新月异的经济建设，使城市的道路变得越来越宽，楼房变得越来越高、桥梁变得越来越大，钢铁正在影响着国家的经济建设和人们日常生活的方方面面。但是随着钢铁产业规模的逐步扩大，生产过程中产生的废气、废水、废渣和高能耗的不足也逐渐暴露出来，这些生产过程中产生派生物对人们赖以生成的自然环境造成污染，给人们的身体健康造成影响且有加剧的趋势。钢铁工作者在不断增大产能规模的同时，也在花费大量的精力、物力、财力来解决生产过程中产生的废气、废水、废渣处理方法和降低能耗等问题，取得了可喜的成绩，但也存在着遗憾。本文对现阶段转炉冶炼过程中一次烟气除尘系统主要工艺流程进行简要的介绍和分析，同时思考解决该问题的对策。
　　二、现阶段常用的几种转炉一次烟气除尘系统流程简介和分析
　　第一种是现阶段转炉炼钢工序中转炉一次烟气除尘系统应用最为普遍的“二文三脱”湿式0G法除尘工艺流程，它主要由活动烟罩、汽化烟气冷却烟道（又称余热锅炉）、一级文氏管、泥渣捕集器（又称重力脱水器）、二级文氏管、弯头脱水器、水雾分离器、一次烟气除尘风机、三通阀、旁通阀、水封逆止阀、V型水封、放散塔、煤气柜和将以上设备连接在一起的工艺管道组成。其系统工艺流程图如下：
　　其工作原理是：转炉冶炼过程中产生的高达1450℃，含尘150g/Nm3的烟气经过汽化冷却烟道热交换，使烟气温度到达烟道尾段冷却降至900℃左右，同时汽化冷却烟道吸收的余热将冷却水加热成蒸汽回收利用；从烟道尾部出来的含尘烟气在一级文氏管处进行二次冷却和灭火，同时进行烟气粗净化，使粗颗粒的烟尘与一文喉口处的水雾充分混合凝结成雾滴，在重力和惯性力的双重作用下撞沉在泥渣捕集器底部，由煤洗水带出系统；之后沿着管道含有细颗粒的烟气到达二级文氏管处进行第三次冷却，同时进行烟气精净化，使细颗粒的烟尘与二文喉口处的水雾再次充分混合凝结成雾滴，在重力和惯性力的双重作用下撞击、沉降在弯头脱水器和水雾分离器的挡板和隔板上，随分离的冷却水带出系统；经过净化好的烟气，温度、含尘达标（100mg/Nm3），在风机提供的动力作用下经过风机，在CO≥35%、02≤2%的条件下（其他条件也满足），三通阀转到回收位置，水封逆止阀开启，V型水封在低水位溢流导通，煤气（满足回收条件的烟气）就通过管路到达煤气柜储存。在CO≤35%或02≥2%的条件下（或其他条件不满足），烟气经转到放散位置的三通阀到达放散塔点火放散。
　　在该系统中有几处问题需要分析：
　　1、活动烟罩要按要求降罩，目的是减少烟气中CO的二次燃烧和汽化冷却烟道的过热损坏，操作上加强管理可以解决。
　　2、一级文氏管组件肩负着烟气的急速降温、灭火和防暴等重任，日常操作中配水是难点。要求配水要达到水量、水压均匀，有效覆盖喉口，困难较大。因静态配水满足要求，动态不一定达到要求，有设计的原因、安装的原因、水质差的原因、还有员工配水的习惯和责任心，总之难度较大又隐蔽，达不到封闭喉口的目的，形成空洞，就会增大二级文氏管净化的压力。
　　3、二级文氏管设计的初衷是烟气中烟尘细颗粒的净化，R—Ｄ文氏管喉口的变化不均匀，侧喷水雾化效果差，尘粒捕捉能力差且易积尘堵塞，造成烟道尾段积尘和自身堵塞，影响整个系统除尘效果。
　　4、炉口微差压和二级文氏管喉口的连锁是控制整个系统阻力分配的关键，是整个系统除尘好坏的关键。但炉口微差压与二级文氏管喉口的连锁因炉口微差压信号变化带动喉口开度的变化是随时都在进行的，实际上造成整个系统烟气状态处于不停的变化中，造成整个系统运行的不稳定，在实际应用中往往造成系统除尘差或喉口关死，使炉口微差压调节不能有效实施。与设计者初衷相背离。
　　5、高速风机因速度高，对风机叶轮的动平衡要求高，而第一、第二级文氏管存在的缺陷直接反应到风机叶轮上积灰造成风机振动高停机，影响生产或降速运行，导致整个系统除尘恶化。现阶段有部分厂家采用水膜法解决风机振动问题，取得一些成果，但随之带来的是运行费用增加，系统安全经历严重风险，已良成一些事故，前景不容乐观。
　　6、整个除尘系统及与之配套的供水及水质稳定系统等投资大，日常运行中耗水量大，配套系统作业线长，涉及专业多，管理难度大，装机容量大，能耗高。
　　7、湿法除尘的喷水量、水压基本恒定，随系统变化供水的可能性没有，而转炉冶炼过程受原材料、氧气流量、压力、操作水平和设备完好性等多因数变化的影响，冶炼过程随时处于变化中，造成除尘系统的净化能力不能有效发挥。
　　第二种是“二文三脱” 湿式0G法转炉除尘工艺流程的一种改进型，其工艺流程图如下。
　　这种转炉除尘系统的工作原理和存在的问题与上面系统基本相同，所不同的是该除尘系统去除水雾分离器改用湿旋脱水器，主要是便于检修和脱水效果更好；水封逆止阀由翻版式改水膜式，是为了煤气柜内的煤气不会倒流，整个系统更加安全所致，但又增加了系统能耗。上面系统存在的问题该系统仍然存在。
　　第三种是“一塔一文三脱” 湿式0G法转炉除尘工艺流程，是现阶段湿法除尘系统较先进的除尘工艺，其工艺流程图如下。
　　这种除尘系统的工作原理与上两种系统均相同，所不同的是该系统将第一级文氏管和泥渣捕集器（俗称重力脱水器）合并，降低系统阻力，减少能量消耗；第二级文氏管用重力环缝文氏管代替R—Ｄ文氏管，环缝均匀，取消侧喷改用少量的雾化喷嘴，水的雾化率高，细颗粒的捕集能力有所增加；水封逆止阀沿用水膜式；因系统水量增加和水封逆止阀沿用水膜式，能耗比上两种高，除尘效果比上两种好。上面系统存在的问题该系统仍然存在。