李永輝 江曉瑜 劉 健 張玉林 高 璐

(1.中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西710032；2．西安科技大學(xué)，陜西710054；3．衡水科技工程學(xué)校，河北053000)

轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)改造前后的對(duì)比分析

李永輝1，2江曉瑜3劉 健1張玉林1高 璐1

(1.中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西710032；2．西安科技大學(xué)，陜西710054；3．衡水科技工程學(xué)校，河北053000)

在新建煉鋼轉(zhuǎn)爐上，較多應(yīng)用干法除塵系統(tǒng)，相對(duì)傳統(tǒng)濕法來說，系統(tǒng)設(shè)備較少，耗能相對(duì)較低，除塵效率達(dá)到10 mg/Nm3以下，且運(yùn)行成本大大降低。因此在現(xiàn)行煉鋼轉(zhuǎn)爐中，將濕法除塵系統(tǒng)改造為干法除塵系統(tǒng)。通過對(duì)比分析，干法除塵系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)，充分證明了濕法改干法的必然性和趨勢(shì)。

濕法除塵；干法除塵；除塵系統(tǒng)

隨著國家節(jié)能減排工作的進(jìn)一步推行，鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排尤為重要。近兩年來鋼鐵行業(yè)遭遇“寒冬”，節(jié)能減排工作對(duì)鋼鐵行業(yè)的生存和發(fā)展也起到至關(guān)重要的作用。目前，我國轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝中，轉(zhuǎn)爐一次煙氣凈化與煤氣回收主要有兩種工藝，即濕法除塵系統(tǒng)和干法除塵系統(tǒng)。在國內(nèi)，目前轉(zhuǎn)爐煤氣一次除塵大部分采用傳統(tǒng)的濕法除塵(OG法)，該系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)繁多，耗能較大，運(yùn)行成本較高，除塵效率較低，已無法滿足現(xiàn)行新環(huán)保法對(duì)排放的要求。而在新建煉鋼轉(zhuǎn)爐上應(yīng)用較多的干法除塵系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)備較少，耗能相對(duì)較低，除塵效率達(dá)到10 mg/Nm3以下，且運(yùn)行成本大大降低。因此在現(xiàn)行煉鋼轉(zhuǎn)爐中，濕法除塵系統(tǒng)改造為干法除塵系統(tǒng)將成為趨勢(shì)，也將為淘汰落后產(chǎn)能、節(jié)能減排做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。自寶鋼引進(jìn)第一套干法系統(tǒng)，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐一次煙氣干法凈化與煤氣回收工藝，經(jīng)歷了初步工業(yè)應(yīng)用階段和推廣階段，已經(jīng)進(jìn)入了迅速發(fā)展的階段。目前，大部分新建轉(zhuǎn)爐項(xiàng)目均采用干法除塵技術(shù)。通過該技術(shù)的應(yīng)用，彰顯出企業(yè)節(jié)能環(huán)保的管理理念，給企業(yè)帶來巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

隨著該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展的過程，通過與國內(nèi)煉鋼工藝的結(jié)合與不斷完善，系統(tǒng)工藝控制技術(shù)得到很大提高，達(dá)到國際水平。目前，中國重型機(jī)械研究院股份公司成功地將唐山某鋼廠的原濕法系統(tǒng)改造為干法系統(tǒng)，全國改造工程也層出不窮，使很多改造企業(yè)大大減少了轉(zhuǎn)爐煉鋼一次除塵的運(yùn)行費(fèi)用，降低了噸鋼成本。

干法除塵系統(tǒng)設(shè)備建設(shè)投資成本較高，許多鋼廠也是迫于環(huán)保壓力才想進(jìn)一步了解干法除塵。一部分鋼廠還未認(rèn)清干法除塵系統(tǒng)相對(duì)濕法系統(tǒng)的優(yōu)越性，因此本文針對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼兩種形式的一次除塵系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。

1 濕法除塵系統(tǒng)及現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)爐一次除塵濕法系統(tǒng)主要是由一文、二文、脫水器及后部的絲網(wǎng)塔組成，系統(tǒng)依靠文氏管上的可調(diào)喉口對(duì)爐口的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了爐口煙氣全部被風(fēng)機(jī)吸入煙道，在文氏管上部噴入大量循環(huán)冷卻水，對(duì)煙氣進(jìn)行降溫洗滌，低溫且相對(duì)潔凈的煙氣經(jīng)過脫水器和絲網(wǎng)塔雙層脫水后，經(jīng)煤氣管道被風(fēng)機(jī)抽走，經(jīng)煤氣分析儀檢測(cè)后，通過三通閥的切換進(jìn)行煤氣回收和放散。

圖1 濕法系統(tǒng)示意圖

濕法凈化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠，系統(tǒng)較簡單。但濕法除塵系統(tǒng)也存在以下缺點(diǎn)：

(1)風(fēng)機(jī)始終開到最大，靠喉口的阻力調(diào)節(jié)煙氣量，無形中增大了風(fēng)機(jī)的額外功率。

(2)煙氣與水的接觸中增大了系統(tǒng)的阻力，大大提高了風(fēng)機(jī)的耗能。

(3)濕法工藝將全部煙氣降溫到60℃以下，均滿足煤氣柜對(duì)煤氣溫度的要求，但實(shí)際上只有一半以下甚至更少的煙氣符合回收要求，被回收到煤氣柜，其他大部分煙氣則直接通過放散煙囪排放，無需降溫到那么低，因此在煙氣降溫過程中增加了冷卻水的使用量，增大了循環(huán)水的耗費(fèi)，增加了水處理的要求，而且放散的煙氣形成白霧甚至酸雨，甚至有些地方形成了嚴(yán)重的二次污染。

(4)系統(tǒng)采用的折板式水霧分離器、絲網(wǎng)脫水器等脫水設(shè)備效果不理想，易堵塞，造成風(fēng)機(jī)故障率高，粉塵排放率超標(biāo)。

濕法系統(tǒng)示意圖如圖1所示。由于濕法除塵系統(tǒng)存在以上缺點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)急需改造。

2 干法除塵系統(tǒng)及其應(yīng)用效果

目前，國內(nèi)鋼廠已有部分新建轉(zhuǎn)爐使用了干法除塵系統(tǒng)，還有部分已建轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了濕法改干法的升級(jí)改造。濕法系統(tǒng)改造為干法除塵系統(tǒng)的工程，主要將原有的一文、二文及脫水器等廠房內(nèi)的設(shè)備改造為蒸發(fā)冷卻器和粗灰系統(tǒng)，在廠房外找一合適場(chǎng)地，新建圓筒形電除塵器，風(fēng)機(jī)、切換站及煤氣冷卻器等放散煙囪和荒煤氣管道均可利舊。在干法除塵系統(tǒng)中，煙氣經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器噴水降溫后，溫度降至200℃左右，噴入的水完全蒸發(fā)，減少了對(duì)煙氣的阻力，后經(jīng)電除塵器除塵后，含塵量將減少至15 mg/Nm3以下，符合煤氣回收標(biāo)準(zhǔn)的煙氣經(jīng)切換站回收杯閥進(jìn)入煤氣冷卻器，噴水降溫后進(jìn)入煤氣柜；不符合回收條件的煙氣直接進(jìn)入放散煙囪進(jìn)行放散，減少了循環(huán)冷卻水的用量，也降低了系統(tǒng)的阻力。干法系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

圖2 干法系統(tǒng)示意圖

目前，國內(nèi)已有數(shù)十座轉(zhuǎn)爐改造工程已完成改造并投入運(yùn)行，除了荒煤氣管道和放散煙囪整體利舊節(jié)省費(fèi)用外，其余均拆除原有系統(tǒng)設(shè)備，改為新建設(shè)備，系統(tǒng)整體運(yùn)行效果良好。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)干法系統(tǒng)相對(duì)濕法系統(tǒng)的系統(tǒng)阻力大大減小，風(fēng)機(jī)電機(jī)功率幾乎降為原來的一半，在噸鋼耗電方面大大節(jié)約了運(yùn)行成本。

(2)在水處理方面，由于干法系統(tǒng)排灰全部為干灰，所以水處理量大大減少，僅煤氣冷卻器單體設(shè)備有部分冷卻水在循環(huán)，且煤氣冷卻器處理的煙氣含塵量在15 mg/Nm3以下，含塵量較低，噸鋼循環(huán)水處理成本大大下降。

(3)在自動(dòng)化控制程度方面，干法除塵系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度較高，比濕法除塵系統(tǒng)節(jié)省一半的人工，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

(4)在煤氣回收方面，由于自動(dòng)化控制程度和設(shè)備運(yùn)行速度等原因，提高了噸鋼的煤氣回收量，節(jié)約了資源。

3 干法除塵與濕法除塵的技術(shù)比較

干法除塵與濕法除塵的冷卻方式、除塵機(jī)理和設(shè)備有本質(zhì)區(qū)別。

(1)除塵系統(tǒng)的阻力決定了整個(gè)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的耗電功率。干法除塵采用蒸發(fā)冷卻方式，冷卻效率高，同時(shí)保證系統(tǒng)能夠以干式狀態(tài)運(yùn)行，相對(duì)濕法系統(tǒng)，干法系統(tǒng)大大減小了系統(tǒng)的阻力，阻力大約為濕法系統(tǒng)阻力的一半，極大地降低了系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的耗電功率。

(2)濕法除塵采用飽和冷卻的方法，通過洗滌降溫，整個(gè)系統(tǒng)始終處在含水狀態(tài)運(yùn)行；而干法除塵系統(tǒng)采用蒸發(fā)冷卻粗除塵和靜電除塵器精除塵，在保證除塵效率的同時(shí)，使系統(tǒng)耗水量明顯降低，降低了工業(yè)水的消耗和循環(huán)水的處理量，大大降低了水成本。

(3)濕法除塵系統(tǒng)出口排放濃度已無法滿足新環(huán)保法的排放要求，排放濃度在50 mg/Nm3左右，甚至達(dá)到150～300 mg/Nm3；而干法除塵效率高，粉塵排放濃度小于10 mg/Nm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前國家排放要求，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

(4)干法除塵系統(tǒng)不存在二次污染和污水處理，無污水和污泥，且運(yùn)行維護(hù)方便，風(fēng)機(jī)故障少，在控制方面干法除塵系統(tǒng)自動(dòng)化控制程度高，完全可以保證煉鋼生產(chǎn)順行。

干法除塵與濕法除塵的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表1。

4 干法除塵系統(tǒng)與濕法除塵的經(jīng)濟(jì)比較

干法除塵系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)：

(1)無論從設(shè)備性能和控制水平干法除塵系統(tǒng)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于濕法除塵系統(tǒng)，雖然，干法除塵系統(tǒng)工程的一次投資較高，干、濕法的投資比大約為1∶0.8，但是運(yùn)行費(fèi)用低，沒有水處理費(fèi)用，節(jié)能效益可觀。

(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小(占地面積約為5000 m2)。

(3)干法除塵系統(tǒng)投資回收期短，投資回收期約2～4年，干法除塵系統(tǒng)節(jié)能降耗每年所產(chǎn)生的效益非?？捎^。

干、濕法除塵的經(jīng)濟(jì)性比較見表2，以北方某鋼廠120 t轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)150萬噸鋼2014年實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為例。

表1 干法除塵與濕法除塵的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

表2 干法除塵系統(tǒng)與濕法除塵的經(jīng)濟(jì)性比較

5 結(jié)論

通過上述對(duì)比分析，單從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，改造一套120 t轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)建設(shè)投資費(fèi)用大約2000萬元，而相對(duì)濕法系統(tǒng)，每年節(jié)省費(fèi)用大約1000萬元，多投入的費(fèi)用大約兩年時(shí)間即可回收。另外，干法系統(tǒng)凈化率高，完全達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，既對(duì)環(huán)境保護(hù)作出了貢獻(xiàn)，又為鋼廠創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，因此干法除塵在轉(zhuǎn)爐煉鋼上的應(yīng)用不僅是環(huán)保政策要求的必然產(chǎn)物，為煉鋼廠節(jié)約了運(yùn)行成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)除塵設(shè)備的改造更新，淘汰落后工藝，不斷提高環(huán)保能力，建設(shè)節(jié)能環(huán)保型企業(yè)，不斷提高煉鋼產(chǎn)品品味和社會(huì)形象，具有很高的社會(huì)效益。因此，目前大部分具有一定規(guī)模的鋼鐵廠都在考慮將再建的濕法系統(tǒng)改造成干法系統(tǒng)，是節(jié)能減排的必然趨勢(shì)，也是鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的重要措施。

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編輯 陳秀娟

Contrast Analysis on Gas Dust Extraction System of Converter before and after Innovation

Li Yonghui, Jiang Xiaoyu, Liu Jian, Zhang Yulin, Gao Lu

The dry dust extraction system is more applied to the new-built converters than the wet dust extraction system, for comparing to the conventional wet dust extraction system, the dry dust extraction system has fewer devices and lower energy consumption, the collection efficiency reached below to 10 mg/Nm3, and production costs decreased evidently, so the dry dust extraction system is applied to the current converters instead of the wet dust extraction system, further by contrast analyzing on the two systems, it concluded that the dry dust extraction system is more economical to prove enough the necessity and tendency of the innovation.

wet dust extraction; dry dust extraction; dust extraction system

2017—02—15

李永輝(1981—)，男，工程師，主要從事環(huán)保設(shè)備的研究與開發(fā)。

TG232.2

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