首钢国际工程公司消化引进大型转炉干法除尘技术
北京首钢国际工程技术有限公司(简称“首钢国际工程公司”)致力于消化引进大型转炉干法除尘技术。依托首钢京唐300t转炉和首钢迁钢210t转炉引进的干法除尘技术装备，承担了国家“十一五”科技支撑计划项目《长寿集约型冶金煤气干法除尘技术的开发》课题的研究，对转炉干法除尘技术进行理论研究和核心设备开发研制，目前在大型转炉干法除尘技术国产化的进程上取得了重大的进展。
1 转炉干法除尘技术背景
转炉煤气干法除尘是鲁奇（Lurgi）和蒂森（Thyssen）公司20世纪60年代末合作开发的。转炉干法除尘的基本原理是对经汽化烟道后的高温煤气进行喷水冷却，将煤气温度由900℃～1000℃降低到200℃左右，采用电除尘器进行处理。转炉干法除尘系统主要包括：蒸发冷却器、静电除尘器、煤气切换、煤气冷却器、放散烟囱、除灰系统等。
与湿法除尘（OG）法比较，干法除尘有以下优点：
.除尘效率高。净化后烟气含尘量为10mg/Nm3～20mg/Nm3，如有特殊要求可降至5mg/Nm3。
.系统阻力小，耗能低，风机运行费低，寿命长，维修工作少。
.在水、电消耗方面具有明显的优越性。
.不需要泥浆沉淀池及污泥处理设施。
.含铁干粉灰压块后可直接供转炉利用。
2 首钢京唐干法除尘设施的技术特点及实施情况
首钢京唐炼钢厂采用2+3的“全三脱”两步法冶炼生产模式。配置2座300t脱磷转炉和3座300t脱碳转炉。脱磷转炉平均冶炼周期25min ，脱碳转炉平均冶炼周期28min。正常情况下，实行2+3转炉全量脱磷、脱碳处理，转炉与板坯连铸机采用3对3的高效快节奏的生产模式。
在欧洲转炉干法除尘技术应用非常普遍，但是欧洲钢厂均没有采用“全三脱”转炉两步法冶炼技术。在日本“三脱”转炉两步法冶炼技术应用很多，却没有采用转炉干法除尘的实例。首钢京唐钢铁公司是世界上第一个在 “全三脱”两步法冶炼的大型快节奏转炉上采用干法除尘技术的钢厂。该工艺特点是：“三脱”处理后的铁水，已基本不含Si，C、Mn含量也有较大的降低。但是在工业化生产中仍需解决以下两个问题，对“三脱”处理后铁水进行吹炼，开吹后的炉气量和炉气中的CO含量是否会显著增加？如采用干法除尘是否会增加卸爆发生频率？
为了实现在“全三脱”冶炼的转炉上应用煤气干法电除尘技术，技术团队对国外进行了考察调研和认真分析研究。分析结论认为：与常规吹炼相比，“三脱”铁水吹炼前期炉气中CO比率不会增加，这对减少卸爆有利。但“三脱”铁水吹炼前期，炉气量会有显著增加（30％以上），如“前烧期”空气过剩系数选择偏低（即烟罩开启不够），可能会有部分未燃CO进入除尘系统，造成燃烧爆炸，但如果操作合理、措施得当，完全可以避免卸爆事故的发生。经过反复研究最终确定：在300t转炉“全三脱”冶炼条件下采用煤气干法除尘技术。
首钢国际工程公司作为国家“十一五”科技支撑计划重点项目的负责单位，为探索、验证首钢京唐300t “全三脱”转炉干法除尘在脱碳转炉开吹阶段的可行方案，在2007年底到2008年初和京唐公司炼钢部共同组织完成了在包钢薄板坯连铸连轧厂210t转炉“双渣法”模拟脱碳炉冶炼进行的干法除尘试验。
两次试验分别于2007年12月25日和2008年1月21日～25日期间进行，试验使用了包钢薄板坯连铸连轧厂2#转炉，共冶炼26个炉次。通过双渣法模拟测试了干法除尘系统在脱碳开吹阶段的运行情况，采用了包括3.2m和2.8m两种开吹枪位的试验方案，试验结果是：转炉冶炼、干法除尘系统运行正常，脱碳冶炼开吹阶段没有发生“卸爆”。并根据包钢转炉干法试验的情况，课题组和首钢京唐公司炼钢部编制了适应常规转炉炼钢和“全三脱”两步法炼钢的初步操作规程。
3首钢京唐炼钢厂的生产应用情况
首钢京唐炼钢厂采用2座300t脱磷转炉+3座300t脱碳转炉吹炼模式，5座转炉均采用干法除尘技术。
工艺路线为转炉烟气经汽化冷却烟道，将烟气温度冷却到950℃以下后，依次进入蒸发冷却器、静电除尘器、ID风机、切换站、煤气冷却器。见图1。
从2009年3月13日首钢京唐钢铁厂第一炉铁水在2#脱碳炉开始热试到2010年2月底，转炉共冶炼11555炉，其中包括试验“全三脱”两步炼钢689炉。在转炉干法除尘课题组成员和生产技术人员共同努力下，通过对生产过程中出现的卸爆和输灰等问题的解决，摸索出一套符合首钢京唐炼钢厂的转炉系统与干法除尘系统相配合的工艺参数。
3.1解决的主要问题
1）卸爆问题
首钢京唐300t转炉卸爆发生的主要原因是由于氧枪未打着火或打火时间过长及枪位低等原因，造成氧含量超标而发生卸爆。通过摸索转炉操作和除尘操作相配合的工艺参数降低了卸爆的发生。到2010年3月22日为止，转炉共卸爆15次。目前每月的卸爆次数均控制在0.3%以内。
2）粗输灰堵灰问题
由于300t转炉自身粗灰量大，加上石灰和副原料条件不好，造成粗灰量大，出现堵灰现象。技术人员通过间断式输灰，并使程序固定化。最终降低了堵灰的频率和输灰链断的情况并降低了操作工的劳动强度。
3）冒烟情况
300t转炉在使用初期，冒烟问题比较严重。尤其是在氧枪试氧、烧炉嘴、洗炉底时，为保护干法除尘设备，初期操作要停静电除尘器，造成烟囱冒烟。经过一段时间的摸索后，逐步改进发展为全开四级电场，配合喷蒸汽和定量水，从而减轻了烟囱冒烟的发生。
4）双联冶炼工艺操作
在“全三脱”冶炼试验中，为保证干法除尘系统适应脱磷工艺和脱碳工艺，课题组摸索出了脱磷炉蒸发冷却器喷水控制模型和脱碳炉开吹时氧气流量、罩裙降罩、枪位控制和加料操作等控制模型，从而减少了转炉因CO/O2、H2报警提枪次数和泄爆事故的发生。
为配合转炉进行双联冶炼操作，课题组通过消化蒸发冷却器喷水模式，摸索出脱磷工艺蒸发冷却器喷水曲线并固化程序，在HMI画面上修改为选择操作，可选择常规或脱磷工艺喷水曲线。
3.2首钢京唐炼钢厂应用情况
1）煤气回收及蒸汽回收
表1为首钢京唐炼钢厂统计的2009年10月～12月的煤气回收情况，表2为京唐公司统计的2009年10月～12月的蒸汽回收情况。
 |
从以上两表可以看出，蒸汽回收量和煤气回收量已经基本达到了课题目标要求。
2）烟尘排放浓度
通过在线粉尘分析，排放烟气含尘量平均为10mg/Nm3，最低在5mg/Nm3以下，基本实现＜15mg/Nm3课题目标要求。
4 大型转炉干法除尘设施的消化引进再创新的研究内容
为了进一步消化引进转炉干法除尘技术装备，课题组联合国内具有一定实力和研制基础的单位，对转炉干法除尘的核心设备和技术进行研发。目前研发工作已经全面完成，正在进行课题总结工作，准备在2010年完成课题的验收工作。
4.1转炉煤气干法除尘新工艺控制的优化
1）干法除尘工艺对转炉吹炼工艺控制的研究。
2）研究转炉全三脱吹炼过程中，烟气成份、温度的变化规律，开发干法除尘系统精确控制技术。
3）转炉全三脱冶炼条件下,与干法除尘工艺连锁控制技术的研究。
4）干法除尘与回收系统关键复合功能组检测与控制技术，蒸发冷却器复合功能组（EC）、静电除尘器复合功能组(EP)、风机站复合功能组（ID）、煤气切换站复合功能组、煤气冷却器复合功能组（GC）、放散塔复合功能组。
目前完成干法除尘工艺对转炉吹炼工艺控制的研究，编写完成了《干法除尘工艺对转炉工艺的工艺操作要求》。完成了“全三脱”冶炼工艺及相应干法除尘系统的快速检测。继续跟踪京唐公司炼钢部共同完成“全三脱”条件下的工艺连锁和相关功能组的检测与控制技术的研究，编制完成适合京唐炼钢厂转炉“全三脱”冶炼模式的自动化连锁程序。
4.2转炉煤气干法除尘新工艺冷却系统的优化
1）对蒸发塔的烟气流场、温度场及塔内的烟气均布、水蒸汽均布进行研究，并对喷水装置的安装位置及断面分布、烟气流速进行优化。
2）建立蒸发塔的数学模型，利用CFD软件对其进行数值模拟，并根据计算结果对蒸发塔的冷却装置进行设计优化；
3）对蒸发塔内的粉尘运动进行数学模拟，通过数值计算得到粉尘在蒸发塔内的运动轨迹和沉降位置，并提出相应的粉尘堆积位置。
4）建造实验设备（1：10），主要实验设备包括蒸发器模型（有机玻璃）、喷水装置、泵和风机。
已经建成蒸发冷却塔数模。对蒸发冷却塔温度场、水蒸汽浓度分布、湿塔底的原因、烟气流动均布装置等进行了研究，并完成了总结报告；物理试验试验场所已选定，正在建设；下一步在试验设备建成之后，进行相关的物模试验。
4.3转炉煤气干法除尘新工艺蒸发冷却塔喷枪设备开发
1）研究喷枪的基本原理、构造、基本特征等基础理论。
2）制造样品试验。
3）研制出国产化合格产品。
完成首钢京唐炼钢厂喷嘴备件的测绘工作、图纸设计及审查工作。完成了样品制造，并进行了相关试验。下一步将做出合格样品运抵首钢京唐现场，完成研究与试制报告。
4.4转炉煤气干法除尘新工艺电除尘器泄爆阀的设备开发
1）研究泄爆阀的基本原理、构造、基本特征等基础理论。
2）制造样品试验。
3）做出国产化的合格产品。
泄爆阀已经完成试验样品的图纸设计和样品制造，并在2010年2月底对样品成功的进行了爆破试验，下一步将最终做出合格样品运抵首钢京唐现场，按期完成研究报告。
4.5转炉煤气干法除尘新工艺眼睛阀的设备开发
1）研究眼睛阀的基本原理、构造、基本特征等基础理论。
2）制造样品试验。
3）做出国产化的合格产品。
眼睛阀已经设计、制造完毕并运抵首钢京唐现场安装使用，同时已经完成研究报告。
5 转炉干法除尘技术研发团队
首钢国际工程公司课题组成员在教授级高级工程师何巍、张福明的领导下，锻炼了一支以教授级高级工程师张德国、韩愈京，高级工程师王力群、黄忠泽、于育良等一批炼钢和燃气设计师为主导，多名工艺及燃气专业的年轻同志，如工艺设计人张凌义、刘东，燃气设计人曹勇杰、陶有志、马亮等工程师为技术骨干的专业化技术团队。他们组织并承担了转炉煤气干法除尘技术研发课题，同时为国家和企业培养了多名青年技术骨干。近年来，这支由老中青三代技术专家组成的技术团队完成了多项具有自主知识产权的干法除尘专利技术，“炼钢全三脱冶炼工艺的烟气净化装置及其方法”发明专利获得受理，获得了“转炉煤气干法净化设备自动抑爆装置”实用新型专利，同时发表了多篇干法除尘方面的论文。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
