浅谈二次烟气除尘系统在转炉炼钢中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅谈二次烟气除尘系统在转炉炼钢中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：公司炼钢厂年产粗钢200万t，现拥有3座氧气顶底复吹转炉，分别为80t、100t、100t，各设置一套二次烟气除尘系统。对二次烟气除尘系统改造前，转炉在兑铁和冶炼过程中有大量的烟气从炉口外溢，含尘浓度超标，严重污染环境。针对这种情况，炼钢厂加大环保治理力度，实施改造了炼钢厂二次除尘系统工程，彻底解决了转炉烟尘外溢污染环境的问题。

关键词：二次烟气除尘；改造；转炉炼钢；应用

中图分类号：TU834 文献标识码： A

引言：转炉是世界上最主要的粗钢生产设备之一，2012年全球转炉钢产量超过10.7亿t，比例超过69.6%，中国转炉钢产量6.4亿t，比例占90%。我国重点企业转炉工序能耗已经实现了负能炼钢，但总体看还有差距。转炉在兑铁水、加废钢、倾动出钢、出渣时均产生大量烟气，转炉吹炼时从罩裙与炉口之间也有部分烟气逸出，这些烟气统称转炉的二次烟气。为防止二次烟气对环境的污染，应设置二次烟气除尘系统。但转炉二次烟气除尘系统存在一些缺陷，直接影响除尘效果，运行成本也较高，正确选择和优化转炉炼钢系统除尘对企业和社会都有重大意义。

1、转炉炼钢除尘点及环保岗位卫生标准：

转炉炼钢的除尘点包括一次除尘、二次（三次）除尘、铁水供应和预处理除尘、转炉渣处理、钢包中间包修砌、转炉修炉、辅料装卸转运除尘等多个除尘点，既涉及环境保护，也涉及岗位卫生，除尘相关的环保和岗位卫生控制参考标准如下：

一次除尘国家标准：≤50mg/Nm3

一次除尘部分地方控制标准：≤30mg/Nm3

二次和其他有组织排放标准：≤20mg/Nm3

转炉回收煤气粉尘浓度控制标准：≤10mg/Nm3

无组织排放标准：≤5mg/Nm3

清洁生产控制粉尘浓度：≤0.15mg/Nm3

PM2.5控制标准：≤0.035mg/Nm3（中国）、≤0.010mg/Nm3（世卫组织）可以预期，转炉炼钢除尘的控制标准必然会越来越严格。

2、整改前的二次除尘系统除尘状况

转炉烟气是转炉冶炼过程中产生的CO、C02及金属粉尘等混合性物质。炉顶设有一次收尘罩，收走大部分烟气，为了保证煤气回收的效果和含量，炉罩和炉口之间必须维持一定的微正压，使得一次除尘系统风量捕集受到限制，特别是转炉加料、兑铁水、冶炼喷溅等产生的不均匀“大股黄烟”、“浓厚黑烟”靠一次除尘系统难以收集。其次转炉二次烟气除尘系统除尘器采用大气反吹清灰袋式除尘器，由于反吹式清灰方式的清灰能力较差，使除尘器运行一段时间以后，阻力增加，除尘效率下降。另外由于转炉二次烟气温度较高，有时会造成滤料损坏，使过滤不完全，烟囱排放浓度较高，甚至超过国家标准。还有就是除尘系统风机转速恒定：转炉在非兑铁水状态，风机全速运转，造成电能浪费，综合以上各种因素，为了达到环保要求，必须对二次除尘系统进行改造。其捕集方式为侧吸+挡火板式，即在双侧挡火板的上部设置收尘口。虽然有一定效果，但存在难以解决的缺陷：顶楣导风道由于受到转炉加料的限制而空间狭小，难以容纳突发的大风量而导致尘气外溢上冒；炉后侧吸风口与烟气流向垂直，由于烟气有自然向上走的倾向，所以必须靠大的负压强制抽吸，很难既节电又有好的除尘效果。

3、施工原理及改造内容

3.1施工原理

众所周知，任何烟气捕集过程都由气流组织和烟气捕集两大功能组成。转炉二次烟气首先通过炉腔及炉后的密封，形成类似半密闭罩的集烟腔，从而组织引导气流从炉前导流罩口逸出，完成气流组织过程；其次以导流罩口为烟气发生面，根据热烟气向上的流动特性，设计低伞罩。因此转炉二次烟气，经过简单的转化和组织，变垂直抽吸为顺流抽吸，克服了侧吸罩难以解决的难题，使气流有组织地从罩口排出，更加符合烟气的特性及普遍的捕集原理，具有更可靠的捕集效果，符合炼钢厂现场实际情况。

3.2改造内容

3.2.1在炉前炉口上方烟尘导流气窗上新增顶吸除尘系统，解决炉口冒烟进入导流气窗造成的厂房屋顶冒烟问题（在炉前炉口上方导流气窗上安装顶吸烟气罩）。

3.2.2在活动烟罩四周（12.5m平台）新增除尘系统（即新增烟气罩），将此新增烟罩并入二次除尘系统中，解决活动烟罩四周大量冒烟致屋顶冒烟的问题。

3.2.3对3台二次除尘系统进行扩容改造。在风机电机、偶合器、轴承座及其机壳等其他条件不变的情况下，为节能降耗，风机设计采用液力偶合器，根据冶炼工况的变化对风机转速进行调节。对风机转子组进行改造，使风机风量从原额定风量374000m3/h提升到420000m3/h；将转炉加料系统除尘的风量直接加入转炉二次烟气除尘系统，作为冷却，使系统的烟气温度保证低于120℃。并且普通除尘器更换为脉冲清灰袋式除尘器。新增4个布袋除尘室，共增加Φ130mm×6000mm的滤袋672条，使得除尘室增加后的总过滤面积为5700m2，过滤风速为1.26m/min。

4、工艺简介

工艺流程：转炉二次烟气除尘系统采用转炉门形排烟罩捕集转炉二次烟气及上料系统产尘点封闭罩捕集上料系统含尘气体的方式、滤袋过滤的干式除尘方法、负压操作的工艺流程。

系统组成：转炉二次烟气除尘系统主要由转炉门形排烟罩，烟气调节阀，上料系统产尘点封闭罩，风量切换阀，袋式除尘器，粉尘输送装置（卸灰阀、埋刮板输送机、储灰仓），主风机机组（主风机、电动机、液力偶合器），补偿器，烟气管道，烟囱及维护检修设备等组成。

系统特点：除尘器高架布置，除尘器收集的粉尘由卸灰阀、刮板输送机等输送到高位储灰仓中，定期用粉尘自卸罐车运出。除尘系统电气室布置在除尘器下面。

5、现有技术及问题

二次烟气除尘、铁水、辅料等有组织排放除尘：多采用混风冷却、布袋除尘器除尘，环保能达标，问题在于尘源多是间隙性的，而风机则是连续的，除尘点多且分散、设备远离尘源，导致能耗和运行成本很高，出现糊袋处理不及时，出现抽不净、现场粉尘多。

渣处理、辅料、车间设备和平台清灰：多采用布袋除尘器，也有许多厂没有除尘，设备和平台积灰比较少的是雇用保洁人员及时人工清扫，更多企业是是在设备定期检修时人工清扫，导致现场粉尘多。

6、除尘技术选择顺序

综合环保教科书、设计手册和国外成功经验，颗粒物尺寸在1-100μm的为粉尘（dust），≤1μm的为烟尘，PM2.5主要部分是烟尘（fume）。既要除尘，更要节能和降低运行成本，除尘技术的正确选择顺序是：

粗颗粒（≥50μm）优先选择无动力除尘，比如干式重力除尘。

细颗粒（≥10μm）优选微动力除尘，比如循环沉降、干式旋风除尘、干式颗粒层除尘。

PMl0（1-10μm）选择喷雾洗涤除尘最经济。

只有对于烟尘（≤1μm）才应选择通风除尘，而在洗涤除尘、静电除尘或布袋除尘三者当中，还要优先选择湿式电除尘。因此对于各种除尘需求，首先对粉尘进行采样并进行颗粒度分析是非常重要的，也很容易检测。对于超低、甚至近零排放的除尘要求，主要针对的是PM2.5细颗粒物，选择干式静电除尘器、普通布袋除尘器几乎不可能达到，即使能达到投资和运行费用也高，比如增加电场数或布袋数量。选择文氏管可以达到，但其阻损大、电耗高、不经济。再把烟气中60%以上粉尘以干灰形式除去的情况下，湿式静电除尘器是最佳选择，因为其对烟气的适应性最强且还能精除雾和去除其他有害成分，这就是半干法工艺原理。

7、高温烟气的冷却

转炉除尘涉及的多是间隙性高温烟气，烟气冷却技术的选择和优化对节能影响很大。从现有技术水平综合看，正确的选择顺序是：

首先选择能回收利用余热的间接冷却方式，尽量不用水或少用水，并且回收的热能要考虑尽量提高品质和就近利用。特别值得一提的是采用相变蓄热换热和移动供热技术，可以有效解决间隙性高温烟气的冷却和余热回收，并且回收的余热可以外供利用，解决了钢铁企业内低温余热资源大量富裕的问题。

对于工艺确需直接喷水冷却的场合，选择干式蒸发冷却，可以节水和回收大部分干粉尘，因为蒸发1kg水的换热量是喷水饱和冷却换热量的近20倍。

除非工艺其他需要，不选择或尽量不选择饱和冷却，比如降温文氏管、饱和洗涤器、干法煤气冷却器等，节省循环水归根到底就是节电和降低成本；更不要选择混风冷却，因为混风冷却会使烟气量增加，为原始烟气量的10-20倍，等于是用大功率的电机在转运空气，比如转炉二次烟气除尘等。

8、结论和建议

转炉炼钢系统除尘技术选择，必须满足环保和岗位卫生标准，也必须节能和降低运行成本，才能使转炉炼钢厂能时时、处处、长期无条件达标和增强企业竞争力。

除尘技术选择的正确顺序是优先选择无动力、微动力除尘，精除尘优先选择湿式静电除尘器，少用普通布袋除尘器，慎选干式静电除尘器或文氏管除尘器，在满足高标准排放控制的同时节能和降低运行费用，特别是节电。

高温烟气的冷却要最大限度回收和利用余热，不便于回收余热的场合选择干式蒸发冷却，不选择或少选择饱和湿法冷却和混风冷却，原有的饱和冷却和混风冷却系统要尽早研究节能改造。

结语：自转炉二次除尘系统改造投用以来效果明显，目前，转炉炉前烟尘储集率达到99.9%以上。此除尘系统的投用不但减少了炼钢厂房冒烟现象，还极大地改善了职工的炉前工作环境及设备的使用情况，达到了环保、节能减排的目的。

参考文献：

[1]许凌飞，李武森，陈延如，徐实学，李伽，王勇青.光谱测温法应用于转炉炼钢火焰测温[J].激光与光电子学进展，2011，05：120-123.

[2]韩志强，黄卫国，陈媛.攀钢炼钢厂除尘技术改造思路及效果[J].环境工程，2011，03：53-57.

[3]郎勇.转炉炼钢干法一次除尘系统的发展[J].科技促进发展，2011，S1：170+169.