宣钢 110 t转炉除尘系统改造
1 引言
宣钢炼钢厂百吨炉区现有 110 t转炉 2座, 120 t 转炉 1座,其一次除尘系统为“二文一塔、 湿法除尘 ” ,已属淘汰工艺。目前,炉前炉口烟气外溢现象严重,厂房内能见度低,严重影响生产节奏,而且外部放散烟囱明显见到红烟。为适应转炉炼钢生产的不断发展和环保要求,炼钢厂决定对其进行改造。
2 现状
目前炼钢厂现有的 2座 110 t转炉是由原 80 t转炉扩容改造成而成,而一次除尘系统仍是按照原来 80 t转炉设计。由于转炉扩容和吹炼强度增加,使得转炉一次烟气量大大增加 (最大烟气量由 60 000 m3 / h 增加到 64 200 m3 / h) ,原有的除尘系统能力明显不足,造成排烟含尘浓度超标。经安环处 2006年 9月 20日检测 4#转炉排烟含尘浓度为 182 . 6 m g /m3 , 5# 转炉排烟含尘浓度为 178 . 6 m g /m3 , 6 #转炉排烟含尘浓度为 157 . 8 m g /m3 ,已超过《工业炉窖大气污染物排放标准 》 GB 9078 - 1996的要求 (150 m g /m3 )。
(1)转炉扩容。一次除尘系统不匹配, 造成炉前外溢烟气现象严重,厂房内能见度低,操作环境恶劣,影响生产节奏。
(2)原有的二文一塔除尘工艺落后。二文一塔、 湿法除尘是较落后工艺,适合 20世纪 90年代的环保标准。随着环保要求的日益严格,烟气排放标准提高了,所以应采用较先进的除尘工艺来提高除尘效果。
(3)除尘水量不足。随着烟气量的增加,除尘水也应加大;但一文喷水量已经由原来的 260 t / h增加到 288 t / h,若再加大势必造成风机负荷过大,造成风机故障;而且除尘泵的供水能力为 450 t / h,两用一备;两系统的除尘水总量在 980 t / h以上,已没有能力提高除尘水水量。所以,除尘水量小也是影响除尘效果的一个原因。
(4)系统结垢。由于除尘系统内部结垢严重, 需要定期的清理,而生产节奏快,不允许停产清理。这样就造成了系统烟垢不断加厚,导致系统喷嘴部分或全部堵塞,喷水效果差或基本不喷水,除尘效果变差。
基于以上原因,炼钢厂派技术人员外出考察,结合现有条件,本着少投资的原则,在原有厂房的框架不动的基础上,进行系统改造,采用最新的湿法除尘工艺“ 第四代OG法 ” 进行改造。
3 OG法除尘
3 . 1 方案的确定
结合炼钢厂实际情况,在原有厂房的基础框架不动的基础上,除尘设备的选用与布置以占用空间小、 工作效率高为原则。煤气回收系统工艺流程和设备布置既要满足转炉扩容和冶炼强度增大的要求,又要在现有厂房条件下布置,由于受到现有厂房结构、 工艺设备布置、 能源介质管道等方面的制约。如果改造后的系统仍采用两文加脱水器的方式,就需要重新设计“一级文氏管 ” 、 “二级文氏管 ” 喉口。
转炉烟气经汽化冷却烟道降温冷却后,温度由 1 450～1 600 ℃降到 900 ℃左右,通过高温非金属膨胀节进入高效喷雾洗涤塔,经洗涤降温后,烟气变为饱和烟气,温度降至 75 ℃ 左右,并得到粗除尘。
降温后的饱和一次烟气 (转炉煤气 )进入可调喉口文氏管 (除尘文氏管 ) ,可调喉口文氏管采用环缝文氏管,该文氏管有两个作用,其一,煤气回收时, 通过微差压检测装置和液压伺服装置,对喉口的开度进行自动调节,使转炉炉口处于 0～20 Pa左右的微正压状态,用以控制炼钢过程中产生的 CO 不燃烧或少燃烧。其二,控制烟气流速,使高速气流通过喉口进行精除尘。通过除尘文氏管精除尘后的烟气温度降至 65 ℃ 左右,净化后的饱和烟气通过 90° 弯管进入漩流脱水器精脱水,经管道进入风机。该工艺取消了水冷夹套、 溢流水封;用高效喷雾洗涤塔取代了一级文氏管及重力脱水器,系统阻力可以降低 2 . 5 kPa,用水量较一级文氏管减小 1 /3;解决了水冷夹套结构复杂、 对冷却水水压水量要求苛刻的问题; 解决了弯头脱水器排水时裹带煤气的问题;解决了溢流水封易积灰,职工劳动强度大、 水量不好调整的问题。采用环缝文氏管取代传统的 R - D 文氏管。采用中心雾化喷嘴喷水,并且是在收缩段喷水,净化效果好,排放烟尘含量不超过 80 m g /m3 ,满足了国家的排放要求。采用漩流脱水器, 在保证脱水效果的前提下,阻力小,不易堵塞,清理任务小、 工作劳动强度低。
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由于该工艺具有技术先进、 系统能耗低的优势, 除尘水循环量可以减少 1 /3,而且给水泵和污水处理设备也不需增加处理能力;另外电耗可以降低,烟气排放浓度可以达到 50～80 m g /m3 。因此,炼钢厂综合考虑各方面因素选用了这种湿法除尘工艺,目前该工艺已在许多钢厂推广应用,有关数据见表1。
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4 除尘系统的主要设备
(1)烟气冷却、 粗除尘采用高效喷雾洗涤塔 (图 2)。喷雾洗涤塔系统由非金属膨胀节、 洗涤塔塔体、 排水水封、 控制系统四部分组成。根据计算,洗涤塔直径 3 . 6 m、 高约 13 m。塔内冷却和除尘关键设备喷枪和喷嘴采用美国喷雾公司产品。
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喷雾洗涤的原理: 一是利用快速 (小于 0 . 5 s) 蒸发吸热降低烟气温度, 二是利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘成大粉尘, 以利于烟气收缩使气体流速减慢,之后对粉尘进行沉降。
喷雾洗涤塔以一顶三,它不仅替代了一级除尘文氏管,还取消了灭火水封,一级脱水器。因为是蒸发冷却,所以节省水量;靠喷进去的水直接雾化,捕集粉尘,所以烟气流速低,阻力损失小;没有死角,从根本上消除了安全隐患;由于气体流速低,含尘水滴易于分离,解决了一级脱水器的排水水封裹带煤气的问题。降低了除尘水量,节省了这部分水加压所使用的电费,并且后续污水处理系统投资少;系统阻力降低之后,煤气引风机功率下降,又降低了一部分电费。取消灭火水封,降低了工人劳动强度。冷却塔的运行阻力在 1 kPa以下。
(2)精除尘采用环缝文氏管 (图 3)。传统的 R - D文氏管双侧氮气捅针喷水,结构复杂,喷水不均匀,喷水成柱状,靠高速气流冲击二次雾化,导致阻力增大;阀板转一个角度后,扰乱气流,影响阻力;双侧喷水一侧在收缩段,一侧在扩张段,收缩段一侧喷水净化效果好,扩张段一侧喷水的净化效果差。导致精除尘效果不理想,一般排放浓度在 100～150 m g /m3 ;风机易积灰,影响使用寿命。
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本工艺采用倒装的环缝文氏管,中心雾化喷嘴喷水,并且环缝文氏管为长径文氏管,气水混合均匀,净化效果好,排放浓度小于 80 m g /m3 ;取消了结构复杂的氮气捅针,故障率降低。文氏管的阻力大约为 12～14 kPa。
(3)精脱水采用漩流脱水器 (图 4)。该设备结构简单,运行阻力低,脱水效果好,故障率低;解决了丝网脱水器易堵塞、 复挡式脱水器结构复杂、 阻力偏大、 结垢后不易清理的问题。漩流脱水器的运行阻力在 0.5 kPa左右。
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5 效果
(1)除尘器改造前后,系统用水量对比见表 2, 除尘器阻损对比见表 3,一次除尘风机运行效果对比见表 4,除尘效果见表5。
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(2)高效喷雾洗涤塔比原一文溢流文氏管截面积增大,阻力降低,同时由于用喷枪增强水的雾化面积,提高了粉尘与水的结合几率。二文环缝结构简单、 喷头和重砣易清理,解决了原 RD阀氮气捅针易堵影响除尘效果的问题。漩流脱水器结构简单,运行阻力低,脱水效果好,故障率低。 (3)环保测评。公司技术中心环境监测站对 5# 转炉烟气进行检测 , 数值如下 : 上午检测流量 92 703 . 67 m3 / h,粉尘浓度 88 . 43 m g /m3 ;下午检测流量 96 789 . 67 m3 / h,粉尘浓度 76 . 10 m g /m3 ,排放浓度达到国家标准。
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