1　引言

宣鋼煉鋼廠百噸爐區(qū)現(xiàn)有 110 t轉(zhuǎn)爐 2座, 120 t 轉(zhuǎn)爐 1座,其一次除塵系統(tǒng)為“二文一塔、 濕法除塵 ” ,已屬淘汰工藝。目前,爐前爐口煙氣外溢現(xiàn)象嚴(yán)重,廠房內(nèi)能見度低,嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏,而且外部放散煙囪明顯見到紅煙。為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的不斷發(fā)展和環(huán)保要求,煉鋼廠決定對其進行改造。

2　現(xiàn)狀

目前煉鋼廠現(xiàn)有的 2座 110 t轉(zhuǎn)爐是由原 80 t轉(zhuǎn)爐擴容改造成而成,而一次除塵系統(tǒng)仍是按照原來 80 t轉(zhuǎn)爐設(shè)計。由于轉(zhuǎn)爐擴容和吹煉強度增加,使得轉(zhuǎn)爐一次煙氣量大大增加 (最大煙氣量由 60 000 m3 / h 增加到 64 200 m3 / h) ,原有的除塵系統(tǒng)能力明顯不足,造成排煙含塵濃度超標(biāo)。經(jīng)安環(huán)處 2006年 9月 20日檢測 4#轉(zhuǎn)爐排煙含塵濃度為 182 . 6 m g /m3 , 5# 轉(zhuǎn)爐排煙含塵濃度為 178 . 6 m g /m3 , 6 #轉(zhuǎn)爐排煙含塵濃度為 157 . 8 m g /m3 ,已超過《工業(yè)爐窖大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 》 GB 9078 - 1996的要求 (150 m g /m3 )。

(1)轉(zhuǎn)爐擴容。一次除塵系統(tǒng)不匹配, 造成爐前外溢煙氣現(xiàn)象嚴(yán)重,廠房內(nèi)能見度低,操作環(huán)境惡劣,影響生產(chǎn)節(jié)奏。

(2)原有的二文一塔除塵工藝落后。二文一塔、 濕法除塵是較落后工藝,適合 20世紀(jì) 90年代的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)提高了,所以應(yīng)采用較先進的除塵工藝來提高除塵效果。

(3)除塵水量不足。隨著煙氣量的增加,除塵水也應(yīng)加大;但一文噴水量已經(jīng)由原來的 260 t / h增加到 288 t / h,若再加大勢必造成風(fēng)機負(fù)荷過大,造成風(fēng)機故障;而且除塵泵的供水能力為 450 t / h,兩用一備;兩系統(tǒng)的除塵水總量在 980 t / h以上,已沒有能力提高除塵水水量。所以,除塵水量小也是影響除塵效果的一個原因。

(4)系統(tǒng)結(jié)垢。由于除塵系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重, 需要定期的清理,而生產(chǎn)節(jié)奏快,不允許停產(chǎn)清理。這樣就造成了系統(tǒng)煙垢不斷加厚,導(dǎo)致系統(tǒng)噴嘴部分或全部堵塞,噴水效果差或基本不噴水,除塵效果變差。

基于以上原因,煉鋼廠派技術(shù)人員外出考察,結(jié)合現(xiàn)有條件,本著少投資的原則,在原有廠房的框架不動的基礎(chǔ)上,進行系統(tǒng)改造,采用最新的濕法除塵工藝“ 第四代OG法 ” 進行改造。

3　 OG法除塵

3 . 1　 方案的確定

結(jié)合煉鋼廠實際情況,在原有廠房的基礎(chǔ)框架不動的基礎(chǔ)上,除塵設(shè)備的選用與布置以占用空間小、 工作效率高為原則。煤氣回收系統(tǒng)工藝流程和設(shè)備布置既要滿足轉(zhuǎn)爐擴容和冶煉強度增大的要求,又要在現(xiàn)有廠房條件下布置,由于受到現(xiàn)有廠房結(jié)構(gòu)、 工藝設(shè)備布置、 能源介質(zhì)管道等方面的制約。如果改造后的系統(tǒng)仍采用兩文加脫水器的方式,就需要重新設(shè)計“一級文氏管 ” 、 “二級文氏管 ” 喉口。

轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)汽化冷卻煙道降溫冷卻后,溫度由 1 450～1 600 ℃降到 900 ℃左右,通過高溫非金屬膨脹節(jié)進入高效噴霧洗滌塔,經(jīng)洗滌降溫后,煙氣變?yōu)轱柡蜔煔?溫度降至 75 ℃ 左右,并得到粗除塵。

降溫后的飽和一次煙氣 (轉(zhuǎn)爐煤氣 )進入可調(diào)喉口文氏管 (除塵文氏管 ) ,可調(diào)喉口文氏管采用環(huán)縫文氏管,該文氏管有兩個作用,其一,煤氣回收時, 通過微差壓檢測裝置和液壓伺服裝置,對喉口的開度進行自動調(diào)節(jié),使轉(zhuǎn)爐爐口處于 0～20 Pa左右的微正壓狀態(tài),用以控制煉鋼過程中產(chǎn)生的 CO 不燃燒或少燃燒。其二,控制煙氣流速,使高速氣流通過喉口進行精除塵。通過除塵文氏管精除塵后的煙氣溫度降至 65 ℃ 左右,凈化后的飽和煙氣通過 90° 彎管進入漩流脫水器精脫水,經(jīng)管道進入風(fēng)機。該工藝取消了水冷夾套、 溢流水封;用高效噴霧洗滌塔取代了一級文氏管及重力脫水器,系統(tǒng)阻力可以降低 2 . 5 kPa,用水量較一級文氏管減小 1 /3;解決了水冷夾套結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 對冷卻水水壓水量要求苛刻的問題; 解決了彎頭脫水器排水時裹帶煤氣的問題;解決了溢流水封易積灰,職工勞動強度大、 水量不好調(diào)整的問題。采用環(huán)縫文氏管取代傳統(tǒng)的 R - D 文氏管。采用中心霧化噴嘴噴水,并且是在收縮段噴水,凈化效果好,排放煙塵含量不超過 80 m g /m3 ,滿足了國家的排放要求。采用漩流脫水器, 在保證脫水效果的前提下,阻力小,不易堵塞,清理任務(wù)小、 工作勞動強度低。

由于該工藝具有技術(shù)先進、 系統(tǒng)能耗低的優(yōu)勢, 除塵水循環(huán)量可以減少 1 /3,而且給水泵和污水處理設(shè)備也不需增加處理能力;另外電耗可以降低,煙氣排放濃度可以達(dá)到 50～80 m g /m3 。因此,煉鋼廠綜合考慮各方面因素選用了這種濕法除塵工藝,目前該工藝已在許多鋼廠推廣應(yīng)用,有關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

4　除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備

(1)煙氣冷卻、 粗除塵采用高效噴霧洗滌塔 (圖 2)。噴霧洗滌塔系統(tǒng)由非金屬膨脹節(jié)、 洗滌塔塔體、 排水水封、 控制系統(tǒng)四部分組成。根據(jù)計算,洗滌塔直徑 3 . 6 m、 高約 13 m。塔內(nèi)冷卻和除塵關(guān)鍵設(shè)備噴槍和噴嘴采用美國噴霧公司產(chǎn)品。

噴霧洗滌的原理: 一是利用快速 (小于 0 . 5 s) 蒸發(fā)吸熱降低煙氣溫度, 二是利用極小極快的霧化水滴收集微細(xì)粉塵成大粉塵, 以利于煙氣收縮使氣體流速減慢,之后對粉塵進行沉降。

噴霧洗滌塔以一頂三,它不僅替代了一級除塵文氏管,還取消了滅火水封,一級脫水器。因為是蒸發(fā)冷卻,所以節(jié)省水量;靠噴進去的水直接霧化,捕集粉塵,所以煙氣流速低,阻力損失小;沒有死角,從根本上消除了安全隱患;由于氣體流速低,含塵水滴易于分離,解決了一級脫水器的排水水封裹帶煤氣的問題。降低了除塵水量,節(jié)省了這部分水加壓所使用的電費,并且后續(xù)污水處理系統(tǒng)投資少;系統(tǒng)阻力降低之后,煤氣引風(fēng)機功率下降,又降低了一部分電費。取消滅火水封,降低了工人勞動強度。冷卻塔的運行阻力在 1 kPa以下。

(2)精除塵采用環(huán)縫文氏管 (圖 3)。傳統(tǒng)的 R - D文氏管雙側(cè)氮氣捅針噴水,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,噴水不均勻,噴水成柱狀,靠高速氣流沖擊二次霧化,導(dǎo)致阻力增大;閥板轉(zhuǎn)一個角度后,擾亂氣流,影響阻力;雙側(cè)噴水一側(cè)在收縮段,一側(cè)在擴張段,收縮段一側(cè)噴水凈化效果好,擴張段一側(cè)噴水的凈化效果差。導(dǎo)致精除塵效果不理想,一般排放濃度在 100～150 m g /m3 ;風(fēng)機易積灰,影響使用壽命。

本工藝采用倒裝的環(huán)縫文氏管,中心霧化噴嘴噴水,并且環(huán)縫文氏管為長徑文氏管,氣水混合均勻,凈化效果好,排放濃度小于 80 m g /m3 ;取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氮氣捅針,故障率降低。文氏管的阻力大約為 12～14 kPa。

(3)精脫水采用漩流脫水器 (圖 4)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,運行阻力低,脫水效果好,故障率低;解決了絲網(wǎng)脫水器易堵塞、 復(fù)擋式脫水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 阻力偏大、 結(jié)垢后不易清理的問題。漩流脫水器的運行阻力在 0.5 kPa左右。

5　效果

(1)除塵器改造前后,系統(tǒng)用水量對比見表 2, 除塵器阻損對比見表 3,一次除塵風(fēng)機運行效果對比見表 4,除塵效果見表5。

(2)高效噴霧洗滌塔比原一文溢流文氏管截面積增大,阻力降低,同時由于用噴槍增強水的霧化面積,提高了粉塵與水的結(jié)合幾率。二文環(huán)縫結(jié)構(gòu)簡單、 噴頭和重砣易清理,解決了原 RD閥氮氣捅針易堵影響除塵效果的問題。漩流脫水器結(jié)構(gòu)簡單,運行阻力低,脫水效果好,故障率低。 (3)環(huán)保測評。公司技術(shù)中心環(huán)境監(jiān)測站對 5# 轉(zhuǎn)爐煙氣進行檢測 , 數(shù)值如下 : 上午檢測流量 92 703 . 67 m3 / h,粉塵濃度 88 . 43 m g /m3 ;下午檢測流量 96 789 . 67 m3 / h,粉塵濃度 76 . 10 m g /m3 ,排放濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

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