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转炉烟气半干法除尘工艺

我国目前有550多座转炉，其中有10多座转炉采用干法除尘，其余均采用湿法。无论湿法、干法均不同程度存在高排放、高耗能、高耗水、维修量大等多方面的问题。为此上海外高桥喷雾系统公司申请了一项更适合于目前国情的转炉烟气半干法除尘工艺，于2006年9月获得了中国发明专利授权。

转炉烟气半干法除尘与干法除尘、湿法除尘的部分性能指标对比如下：

目前该工艺的半干式蒸发冷却塔技术已经用于我国10多座转炉的改造或新建项目中，其显著的环保、节能、节水、减少维修量、增产降成本、大幅减少建设投资、占地面积和缩短改造时间的积极效果已经被越来越多的用户所证实和认同。

1、半干式高效喷雾冷却除尘塔

转炉烟气经汽化冷却烟道冷却后的温度通常在800～1000℃，干法采用蒸发冷却塔、湿法采用一文进行冷却。本工艺采用单个、或多个空心的半干式高效喷雾冷却除尘塔进行冷却，也就是采用干法的蒸发冷却技术；不同的是除尘仍采用喷雾除尘，所产生的污水仍利用水冲的方式处理。

实际应用结果表明，用半干式高效喷雾冷却除尘塔替代传统的一文最显著的效果是系统阻力降低了90％，从3～5千帕降低到约300帕，这一效果可以从以下几个方面进行发挥利用：

环保：仅将一文改造为塔时，可以将省下的压差调节球阀加到二文，从而使排放烟气粉尘浓度降低到100或50毫克／标立米以下（取烧锅决于风机能力），也就是重新分配系统阻力；

提高设备能力：可以以非常低的投入解决转炉扩容、扩装和提高供氧强度引起的风机能力不足、烟囱和炉口冒烟问题，提高系统的处理能力；

节能：如果粉尘浓度已经达标，则可以降低风机转速，仅将一文改造为塔就可以节电约1～2kWh／t钢；<打包带/p>

节水：循环水量最少降低50％，甚至采用干收灰后不再有循环水，解决了水处理能力不足、水质差、水处理运行费用高等问题。

2、湿式电除尘

转炉烟气的精除尘目前干法采用干式静电除尘器，存在的主要问题：一是粉尘含量不能稳定控制在设计的10毫克／标立米以下；二是阳极板／阴极线使用时间长容易腐蚀、变形、结垢，维修量特别大；三是电除尘器必须采用可靠的防爆炸措施。

湿法主要存在问题：一是排放浓度高，回收的煤气需要在使用前再采用湿式电除尘器进行精除尘后才能保证正常使用；二是所需要压差特别大，系统耗能高；三是循环水量特别大。

本工艺采用湿式电除尘器（卧式、或立式）进行精除尘，主要优点：

出口温度低，回收的煤气无需再像干法那样进行冷却就可以直接进煤气柜；

净化效果最好，可以确保粉尘浓度低于10毫克／标立米或更低；

吨钢节能50％（～4kWh／t钢），与干法相同；

比两文湿法减少50～90％循环水，基本上没有循环水，仅用少量循环水进行设备清洗；

用水冲洗电极还可以消除干法的二次扬尘和电极板／阴极线积灰等难题。

3、炉口喷雾

转炉炉口和活动烟罩之间的微差压最佳值为±10帕，也就是希望系统既不要往外冒烟，同时又要尽量减少系统吸入的空气量提高煤气热值。目前干法采用一次风机交流变频调速、湿法则采用调节二文喉口压差的方式进行炉口微差压控制。有相当部分转炉实际微差压没有自动控制或控制得不好，造成大量烟气外溢，或吸入的空气量多，导致煤气CO含量降低、系统处理的烟气量剧增。

同时还相当普遍存在炉口粘渣、烟罩漏水、维修量大等问题。

本工艺采用获得合格证方能出厂炉口喷雾系统对微差压进行补充控制，主要作用：当炉口压力偏高时，可起到除尘和降温的作用；当炉口压力偏低时可起到软密封作用，减少吸入的空气引起一氧化碳燃烧、粉尘颗粒细化和降温的作用；同时可以冷却烟罩、炉口设备，减少粘渣和漏水；该系统还可以扩大应用于兑铁水、加废钢和出钢时的二次除尘，从而可以替代或降低二次除尘系统的处理量。由于采挂烫机用雾化好的喷嘴，不会有机械水引起爆炸的潜在危险。

4、风机交流变频调速

采用湿式电除尘后，由于没有湿法的二文调压功能；同时也因为转炉冶炼周期内烟气流量变化幅度大，因此为了保证炉口微差压和节能，风机必须采用交流变频调速；也可以采用其它调压方式维持炉口微差压。

5、水冲灰与污水处理

由喷雾冷却除尘和湿式电除尘除下来的粉尘，部分或全部用原有系统连续或间歇喷水冲洗的方式，冲洗并输送到污水沉淀池，进行污泥分离和污水处理，处理后的水循环使用，并定期补充少量工业水。

6、喷枪雾化气体

本工艺蒸发冷却所用的同一气体雾化喷嘴所需的雾化介质可以用过热蒸汽或饱和蒸汽，也可以用氮气。两者之间设有自动切换机构，系统可以依据钢厂生产条件优先采用蒸汽，或氮气雾化。国内生产实际表明，在蒸汽富余放散的情况下应该优先选用蒸汽雾化；而如果蒸汽已经被充分利用没有富余，则用氮气雾化更经济，其运行费用仅为用蒸汽雾化的30％以下。

7、半干法减少循环水量的机理

众所周知，直接喷水进行烟气冷却有两种不同的冷却机理：一是所谓的饱和冷却，也就是通过水升温来吸收烟气的热量实现烟气的冷却，理论上每千克水的吸热量仅50千卡。

二是蒸发冷却，也就是利用水蒸发的潜热吸收烟气的热量实现烟气的冷不断提高新材料在原材料工业中的比重却，理论上每千克水的蒸发潜热量为500多千卡，恰好是饱和冷却的10倍，因而冷却同样的烟气所需的水流量就是饱和冷却的1／10。与干法一样，半干法也是应用蒸发冷却机理，因此不仅循环水流量可以大幅减少，并且对水温没有要求，甚至可以直接用循环热水。

8、半干法节能和提高系统能力的机理

半干法除尘工艺的系统总阻力与干法相同，仅有6～8千帕；相比较的是湿法的系统总阻力在22～28千帕。对其节能和提高系统处理能力的机理分析如下：

N＝QH／102η（1）

式中：

N＝一次风机功率；

Q＝工况风量；

H＝风机全压；

η＝风机综合效率。

假定工况风量和风机综合效率不变，可以推导出公式（2），该式表明系统总阻力减少的比例等于风机所需的功率减少的百分比。

ΔN／N1＝ΔH／H1（2）

式中：

ΔN＝改造前、后风机所需功率的差值～70％；

N1＝改造前风机所需功率；

ΔH＝改造前、后风机所需阻力的差值～15～18千帕；

H1＝改造前系统总阻力。

同样，假定风机功率、综合效率不变，可以推导出公式（3），该式表明风机能处理的风量变化与系统阻力的变化成反比，因而采用半干法可以显著提高系统的处理能力。一般地如果仅改造一文，其它设备不改，则可以相应提高风机处理风量15％～20％；如果采用湿式电除尘器，可以考虑利用原来的风机；最好是更换全压约在8千帕的新风机更经济。

ΔQ／Q1＝H1／ΔH（3）

结论

已经获得中国发明专利权的转炉烟气半干法除尘工艺适合于新建转炉项目，特别适合山东宏旺项目的建设弥补了华北不锈钢冷连轧产线的空白于现有转炉湿法除尘系统的改造。其最主要的特点是：

1．改造时间短：实际改造所需的停炉时间已经达到了最短5天；

2．大部分现用的工艺技术、设备可以直接利用，比引进技术、设备可以大幅减少投资；

3．可以解决引进工艺技术、设备存在的部分问题，比如饱和喷淋冷却塔技术循环水流量过大。

可以预期，fL—下限频率(Hz)该工艺技术的进一步推广应用、不断完善，一定会对我国转炉除尘的环保减排粉尘／废水、节能、节水、提高综合处理能力和循环经济水平起到一定的促进作用。(end)

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