1　引言

宣(xuan)鋼(gang)煉(lian)鋼(gang)廠(chang)百噸爐區現有 110 t轉(zhuan)(zhuan)爐 2座, 120 t 轉(zhuan)(zhuan)爐 1座,其一次(ci)除塵(chen)系統為“二文一塔(ta)、 濕法除塵(chen) ” ,已屬淘汰工藝。目前,爐前爐口煙(yan)(yan)氣外溢現象嚴重,廠(chang)房內能見(jian)度低,嚴重影響生產節奏,而且外部(bu)放(fang)散(san)煙(yan)(yan)囪明(ming)顯見(jian)到紅煙(yan)(yan)。為適(shi)應轉(zhuan)(zhuan)爐煉(lian)鋼(gang)生產的不斷發展(zhan)和環保要求,煉(lian)鋼(gang)廠(chang)決定對其進行改造。

2　現狀

目前煉鋼廠現(xian)有的 2座(zuo) 110 t轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐是(shi)由原 80 t轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐擴(kuo)容(rong)改造(zao)成而成,而一次除塵(chen)(chen)系(xi)統(tong)仍(reng)是(shi)按照原來 80 t轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐設(she)計。由于轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐擴(kuo)容(rong)和吹煉強度(du)增加(jia),使得轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐一次煙氣(qi)量大(da)大(da)增加(jia) (最大(da)煙氣(qi)量由 60 000 m3 / h 增加(jia)到 64 200 m3 / h) ,原有的除塵(chen)(chen)系(xi)統(tong)能力明顯不足,造(zao)成排(pai)(pai)煙含(han)塵(chen)(chen)濃度(du)超標。經安環處 2006年 9月 20日(ri)檢測(ce) 4#轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐排(pai)(pai)煙含(han)塵(chen)(chen)濃度(du)為 182 . 6 m g /m3 , 5# 轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐排(pai)(pai)煙含(han)塵(chen)(chen)濃度(du)為 178 . 6 m g /m3 , 6 #轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)爐排(pai)(pai)煙含(han)塵(chen)(chen)濃度(du)為 157 . 8 m g /m3 ,已超過《工業(ye)爐窖(jiao)大(da)氣(qi)污(wu)染(ran)物排(pai)(pai)放標準 》 GB 9078 - 1996的要求 (150 m g /m3 )。

(1)轉爐擴容。一次除塵系統不匹(pi)配, 造成爐前外溢煙氣現(xian)象嚴(yan)重,廠房內能見度(du)低,操作環境惡劣,影響生(sheng)產節(jie)奏。

(2)原有的(de)(de)(de)二文一塔除(chu)(chu)(chu)塵工藝落后(hou)。二文一塔、 濕法除(chu)(chu)(chu)塵是較(jiao)落后(hou)工藝,適合 20世紀 90年(nian)代的(de)(de)(de)環(huan)保(bao)標準。隨(sui)著(zhu)環(huan)保(bao)要求的(de)(de)(de)日益嚴格(ge),煙氣排(pai)放標準提高(gao)(gao)了,所(suo)以應采(cai)用較(jiao)先進(jin)的(de)(de)(de)除(chu)(chu)(chu)塵工藝來提高(gao)(gao)除(chu)(chu)(chu)塵效果(guo)。

(3)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)水(shui)(shui)量(liang)(liang)不足。隨(sui)著煙氣量(liang)(liang)的增(zeng)加(jia),除(chu)(chu)塵(chen)(chen)水(shui)(shui)也應加(jia)大(da);但一(yi)(yi)文噴水(shui)(shui)量(liang)(liang)已經由原來的 260 t / h增(zeng)加(jia)到(dao) 288 t / h,若再加(jia)大(da)勢必造成風(feng)機負荷過(guo)大(da),造成風(feng)機故障(zhang);而且(qie)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)泵的供水(shui)(shui)能(neng)力(li)為 450 t / h,兩(liang)用(yong)一(yi)(yi)備;兩(liang)系統的除(chu)(chu)塵(chen)(chen)水(shui)(shui)總量(liang)(liang)在 980 t / h以上,已沒有能(neng)力(li)提(ti)高除(chu)(chu)塵(chen)(chen)水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)(liang)。所以,除(chu)(chu)塵(chen)(chen)水(shui)(shui)量(liang)(liang)小(xiao)也是影響除(chu)(chu)塵(chen)(chen)效果的一(yi)(yi)個原因。

(4)系統結垢(gou)(gou)。由(you)于除塵系統內部(bu)(bu)結垢(gou)(gou)嚴重, 需要定(ding)期的清(qing)理,而(er)生產節奏快,不(bu)允許(xu)停產清(qing)理。這樣(yang)就(jiu)造成了(le)系統煙(yan)垢(gou)(gou)不(bu)斷加厚,導(dao)致(zhi)系統噴(pen)嘴部(bu)(bu)分或全部(bu)(bu)堵塞,噴(pen)水(shui)效果(guo)差(cha)或基本不(bu)噴(pen)水(shui),除塵效果(guo)變差(cha)。

基(ji)于以上原因,煉鋼廠派(pai)技(ji)術人員外出考(kao)察,結合現有條件,本著少(shao)投資的原則,在原有廠房的框架(jia)不動的基(ji)礎上,進(jin)行(xing)系統(tong)改(gai)造,采(cai)用最新的濕法(fa)除塵工藝“ 第四代OG法(fa) ” 進(jin)行(xing)改(gai)造。

3　 OG法除塵

3 . 1　 方案的(de)確定

結合煉(lian)(lian)鋼廠(chang)實際情況,在原(yuan)有廠(chang)房的(de)基礎框架不(bu)動的(de)基礎上,除塵設備的(de)選(xuan)用與布(bu)(bu)置以占用空間小、 工(gong)(gong)作效(xiao)率(lv)高為原(yuan)則。煤氣回(hui)收系統(tong)(tong)工(gong)(gong)藝流程和設備布(bu)(bu)置既要(yao)滿足轉爐擴容(rong)和冶煉(lian)(lian)強度增大的(de)要(yao)求,又要(yao)在現有廠(chang)房條(tiao)件(jian)下布(bu)(bu)置,由于受(shou)到現有廠(chang)房結構、 工(gong)(gong)藝設備布(bu)(bu)置、 能源(yuan)介質管(guan)道等(deng)方面的(de)制約。如果改造(zao)后的(de)系統(tong)(tong)仍采用兩文加(jia)脫水(shui)器的(de)方式,就需要(yao)重(zhong)新設計“一級文氏管(guan) ” 、 “二級文氏管(guan) ” 喉口(kou)。

轉爐(lu)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)經汽(qi)化冷卻煙(yan)(yan)道降(jiang)溫(wen)冷卻后,溫(wen)度由(you) 1 450～1 600 ℃降(jiang)到(dao) 900 ℃左右,通(tong)過高溫(wen)非(fei)金屬(shu)膨脹節(jie)進(jin)入(ru)高效(xiao)噴霧洗滌塔,經洗滌降(jiang)溫(wen)后,煙(yan)(yan)氣(qi)(qi)變(bian)為飽(bao)和(he)煙(yan)(yan)氣(qi)(qi),溫(wen)度降(jiang)至 75 ℃ 左右,并得到(dao)粗除塵。

降(jiang)溫后(hou)的飽和(he)一(yi)次(ci)煙氣 (轉(zhuan)爐(lu)(lu)煤氣 )進入(ru)可(ke)調喉口(kou)(kou)文氏(shi)管(guan) (除(chu)塵文氏(shi)管(guan) ) ,可(ke)調喉口(kou)(kou)文氏(shi)管(guan)采(cai)(cai)用(yong)環縫(feng)文氏(shi)管(guan),該文氏(shi)管(guan)有兩個作(zuo)用(yong),其一(yi),煤氣回收(shou)時(shi), 通過(guo)微(wei)差壓(ya)檢測裝置和(he)液(ye)壓(ya)伺服裝置,對喉口(kou)(kou)的開度(du)進行自動調節,使轉(zhuan)爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)口(kou)(kou)處于(yu) 0～20 Pa左(zuo)右(you)的微(wei)正壓(ya)狀態,用(yong)以控制煉(lian)鋼過(guo)程中產生的 CO 不燃燒或少燃燒。其二,控制煙氣流(liu)速,使高速氣流(liu)通過(guo)喉口(kou)(kou)進行精除(chu)塵。通過(guo)除(chu)塵文氏(shi)管(guan)精除(chu)塵后(hou)的煙氣溫度(du)降(jiang)至(zhi) 65 ℃ 左(zuo)右(you),凈(jing)化后(hou)的飽和(he)煙氣通過(guo) 90° 彎管(guan)進入(ru)漩流(liu)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui)器精脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui),經管(guan)道進入(ru)風機(ji)。該工藝取消(xiao)了(le)水(shui)(shui)(shui)冷夾套、 溢流(liu)水(shui)(shui)(shui)封;用(yong)高效(xiao)噴(pen)(pen)霧洗滌塔(ta)取代了(le)一(yi)級文氏(shi)管(guan)及重力脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui)器,系(xi)統(tong)阻力可(ke)以降(jiang)低(di) 2 . 5 kPa,用(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)較(jiao)一(yi)級文氏(shi)管(guan)減小(xiao) 1 /3;解決(jue)了(le)水(shui)(shui)(shui)冷夾套結構復雜、 對冷卻水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)水(shui)(shui)(shui)量(liang)要求苛刻的問(wen)題; 解決(jue)了(le)彎頭脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui)器排水(shui)(shui)(shui)時(shi)裹帶煤氣的問(wen)題;解決(jue)了(le)溢流(liu)水(shui)(shui)(shui)封易(yi)積灰,職(zhi)工勞(lao)(lao)動強度(du)大(da)、 水(shui)(shui)(shui)量(liang)不好調整的問(wen)題。采(cai)(cai)用(yong)環縫(feng)文氏(shi)管(guan)取代傳(chuan)統(tong)的 R - D 文氏(shi)管(guan)。采(cai)(cai)用(yong)中心霧化噴(pen)(pen)嘴噴(pen)(pen)水(shui)(shui)(shui),并且是(shi)在收(shou)縮段噴(pen)(pen)水(shui)(shui)(shui),凈(jing)化效(xiao)果好,排放(fang)煙塵含量(liang)不超(chao)過(guo) 80 m g /m3 ,滿(man)足了(le)國家的排放(fang)要求。采(cai)(cai)用(yong)漩流(liu)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui)器, 在保證脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)(shui)效(xiao)果的前提下,阻力小(xiao),不易(yi)堵(du)塞,清理任務小(xiao)、 工作(zuo)勞(lao)(lao)動強度(du)低(di)。

由于該(gai)工(gong)藝具有(you)技(ji)術先(xian)進(jin)、 系統能耗(hao)低的優勢, 除塵水(shui)循(xun)環量可以(yi)減少 1 /3,而且(qie)給水(shui)泵和污水(shui)處(chu)理設備也不需增加處(chu)理能力;另外電耗(hao)可以(yi)降低,煙氣排放(fang)濃度可以(yi)達到 50～80 m g /m3 。因(yin)此(ci),煉(lian)鋼(gang)廠綜合考(kao)慮(lv)各(ge)方面因(yin)素選用了這種濕法除塵工(gong)藝,目前該(gai)工(gong)藝已(yi)在許多鋼(gang)廠推廣應用,有(you)關數據見表1。

4　除塵系統的主要設備

(1)煙(yan)氣冷卻、 粗除(chu)塵采用高效噴(pen)(pen)霧(wu)洗(xi)(xi)滌(di)(di)塔 (圖 2)。噴(pen)(pen)霧(wu)洗(xi)(xi)滌(di)(di)塔系(xi)統由非金屬膨脹節、 洗(xi)(xi)滌(di)(di)塔塔體、 排水水封、 控制系(xi)統四部分組成。根據計算,洗(xi)(xi)滌(di)(di)塔直徑(jing) 3 . 6 m、 高約 13 m。塔內冷卻和除(chu)塵關鍵設備噴(pen)(pen)槍和噴(pen)(pen)嘴采用美國噴(pen)(pen)霧(wu)公(gong)司產(chan)品。

噴霧洗(xi)滌的(de)原理: 一(yi)是利(li)(li)用快速 (小于(yu) 0 . 5 s) 蒸(zheng)發吸熱降(jiang)低煙氣溫度, 二是利(li)(li)用極小極快的(de)霧化水滴收(shou)集微細粉(fen)塵(chen)成大粉(fen)塵(chen), 以利(li)(li)于(yu)煙氣收(shou)縮使氣體流速減慢,之(zhi)后對粉(fen)塵(chen)進行沉降(jiang)。

噴(pen)霧洗滌塔以一(yi)頂三,它(ta)不僅替代了(le)(le)(le)(le)一(yi)級(ji)除(chu)塵(chen)文(wen)氏(shi)管,還(huan)取(qu)消了(le)(le)(le)(le)滅火水(shui)封,一(yi)級(ji)脫水(shui)器(qi)。因為是蒸(zheng)發冷卻,所(suo)以節省(sheng)(sheng)水(shui)量;靠噴(pen)進去(qu)的(de)水(shui)直接(jie)霧化,捕集粉塵(chen),所(suo)以煙(yan)氣(qi)(qi)流速低,阻力損(sun)失小;沒有(you)死角(jiao),從根(gen)本上消除(chu)了(le)(le)(le)(le)安全(quan)隱患;由于氣(qi)(qi)體流速低,含塵(chen)水(shui)滴易于分(fen)離,解決了(le)(le)(le)(le)一(yi)級(ji)脫水(shui)器(qi)的(de)排水(shui)水(shui)封裹帶煤氣(qi)(qi)的(de)問(wen)題(ti)。降低了(le)(le)(le)(le)除(chu)塵(chen)水(shui)量,節省(sheng)(sheng)了(le)(le)(le)(le)這部(bu)分(fen)水(shui)加壓所(suo)使用的(de)電(dian)費,并且后續污(wu)水(shui)處理系(xi)統投資少;系(xi)統阻力降低之后,煤氣(qi)(qi)引風機功率下(xia)(xia)降,又降低了(le)(le)(le)(le)一(yi)部(bu)分(fen)電(dian)費。取(qu)消滅火水(shui)封,降低了(le)(le)(le)(le)工(gong)人(ren)勞動強(qiang)度。冷卻塔的(de)運行(xing)阻力在(zai) 1 kPa以下(xia)(xia)。

(2)精除(chu)塵采用環縫文氏管 (圖(tu) 3)。傳(chuan)統(tong)的(de) R - D文氏管雙側氮氣捅針噴(pen)水,結構復雜,噴(pen)水不均(jun)勻,噴(pen)水成柱狀,靠高速氣流(liu)沖擊(ji)二次霧化,導致(zhi)阻力增大;閥板轉一個(ge)角度后,擾(rao)亂氣流(liu),影響阻力;雙側噴(pen)水一側在收(shou)縮段,一側在擴張(zhang)段,收(shou)縮段一側噴(pen)水凈化效果(guo)好,擴張(zhang)段一側噴(pen)水的(de)凈化效果(guo)差。導致(zhi)精除(chu)塵效果(guo)不理想(xiang),一般排(pai)放(fang)濃度在 100～150 m g /m3 ;風機易(yi)積灰,影響使用壽命。

本(ben)工藝采用倒裝的環縫文(wen)(wen)氏管(guan),中心霧化噴嘴噴水,并且環縫文(wen)(wen)氏管(guan)為長徑文(wen)(wen)氏管(guan),氣(qi)水混合均勻,凈化效果好(hao),排放濃度小于 80 m g /m3 ;取消(xiao)了結(jie)構復(fu)雜的氮(dan)氣(qi)捅針,故障率降(jiang)低(di)。文(wen)(wen)氏管(guan)的阻力(li)大約為 12～14 kPa。

(3)精脫(tuo)(tuo)水(shui)采(cai)用漩(xuan)(xuan)流(liu)脫(tuo)(tuo)水(shui)器(qi) (圖 4)。該(gai)設備(bei)結(jie)構簡單,運(yun)行(xing)(xing)阻(zu)力低,脫(tuo)(tuo)水(shui)效果好,故障率低;解(jie)決(jue)了絲(si)網脫(tuo)(tuo)水(shui)器(qi)易(yi)堵塞(sai)、 復擋(dang)式脫(tuo)(tuo)水(shui)器(qi)結(jie)構復雜、 阻(zu)力偏大(da)、 結(jie)垢后不易(yi)清理的問(wen)題。漩(xuan)(xuan)流(liu)脫(tuo)(tuo)水(shui)器(qi)的運(yun)行(xing)(xing)阻(zu)力在 0.5 kPa左右。

5　效果

(1)除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)改(gai)造前后(hou),系統(tong)用水量對(dui)(dui)比(bi)見(jian)表 2, 除(chu)(chu)塵(chen)器(qi)阻損對(dui)(dui)比(bi)見(jian)表 3,一次(ci)除(chu)(chu)塵(chen)風機運行(xing)效果對(dui)(dui)比(bi)見(jian)表 4,除(chu)(chu)塵(chen)效果見(jian)表5。

(2)高效噴霧(wu)洗滌(di)塔(ta)比(bi)原一文溢流(liu)文氏管截面(mian)積增(zeng)大(da),阻力降低(di),同時由于用噴槍增(zeng)強水(shui)的(de)霧(wu)化(hua)面(mian)積,提高了粉塵與水(shui)的(de)結合幾率。二文環(huan)縫結構簡單(dan)、 噴頭和(he)重砣(tuo)易(yi)清理,解決了原 RD閥氮氣(qi)捅針易(yi)堵影(ying)響除(chu)塵效果的(de)問題。漩流(liu)脫水(shui)器結構簡單(dan),運行(xing)阻力低(di),脫水(shui)效果好(hao),故障率低(di)。 (3)環(huan)保(bao)測(ce)評。公司(si)技術中心環(huan)境監(jian)測(ce)站對(dui) 5# 轉爐煙氣(qi)進行(xing)檢(jian)測(ce) , 數(shu)值(zhi)如下 : 上午檢(jian)測(ce)流(liu)量 92 703 . 67 m3 / h,粉塵濃(nong)度 88 . 43 m g /m3 ;下午檢(jian)測(ce)流(liu)量 96 789 . 67 m3 / h,粉塵濃(nong)度 76 . 10 m g /m3 ,排放(fang)濃(nong)度達到國家(jia)標準。

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