李軍強(qiáng) 谷潔 賀小剛 李煥枝

摘 要：安陽鋼鐵股份有限公司（以下簡稱安鋼）第二煉軋廠將三座150t轉(zhuǎn)爐濕法除塵系統(tǒng)改造為干法電除塵。改造完成后，轉(zhuǎn)爐一次煙氣達(dá)標(biāo)排放，能源消耗降低。蒸發(fā)冷卻器捕集的粗灰回爐，有效利用固廢資源、降低生產(chǎn)成本、減少二次污染。

關(guān)鍵詞：干法除塵；粗灰回爐；機(jī)械輸灰；氣力輸送

1 概述

目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)比較成熟的技術(shù)主要有濕式除塵、干法電除塵、半干法三種方式。近年來，絕大部分新建及改造項(xiàng)目正在積極采用干法電除塵系統(tǒng)工藝和設(shè)備。國家環(huán)保部門在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中將干法電除塵作為轉(zhuǎn)爐煤氣凈化推薦方式。

2 工程介紹

安鋼3座150t轉(zhuǎn)爐原有的一次濕法除塵系統(tǒng)因不能適應(yīng)新國標(biāo)的排放要求，現(xiàn)進(jìn)行升級改造。經(jīng)過對干法電除塵工藝的比選并結(jié)合安鋼生產(chǎn)實(shí)際情況，對傳統(tǒng)的干法電除塵工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用粗灰回爐工藝。轉(zhuǎn)爐一次除塵工藝流程見圖1。

轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫扔苫顒訜熣植都?，然后?jīng)過汽化冷卻煙道，在回收熱能的同時對煙氣進(jìn)行初次降溫和余熱利用。汽化冷卻煙道把煙氣溫度由1500℃降至800℃～1000℃。然后進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器，在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，根據(jù)煙氣含熱量精確控制噴水量，水完全霧化后對煙氣進(jìn)行冷卻并蒸發(fā)，煙氣二次降溫后達(dá)到200℃-300℃，噴霧不僅捕集粗顆粒粉塵，并對煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，滿足電除塵器的工作條件。粗顆粒粉塵沉降到蒸發(fā)冷卻器底部香蕉彎，經(jīng)內(nèi)置刮板機(jī)輸出，再經(jīng)斗提機(jī)提升至高位料倉，稱重后進(jìn)入原有下料系統(tǒng)后回爐。同時在刮板機(jī)機(jī)尾設(shè)置氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備送至事故灰倉。

粗除塵后的煙氣進(jìn)入圓筒形電除塵器進(jìn)行精除塵。進(jìn)口溫度在150℃-250℃，電除塵器設(shè)四個電場，采用高壓直流電源，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的不同階段控制電壓，收集剩余的細(xì)粉塵，電除塵器收集下的粉塵通過內(nèi)置刮板機(jī)排出，再通過氣力輸灰裝置送至細(xì)灰倉，由真空罐車外運(yùn)。

凈化后的煙氣經(jīng)除塵風(fēng)機(jī)送至新型煤氣冷卻器，進(jìn)行再次降溫和洗滌，滿足煤氣柜回收小于70℃的溫度要求。風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，以達(dá)到流量調(diào)節(jié)。凈化的煤氣被送至切換站，在切換站前設(shè)有一氧化碳和氧氣分析儀，符合回收條件時，通過切換站的回收杯閥進(jìn)入煤氣柜。不符合回收條件時則通過切換站的放散杯閥進(jìn)入煙囪，點(diǎn)火放散。

整套系統(tǒng)按照爆炸性氣體設(shè)計，在電除塵器的進(jìn)、出口分別設(shè)置4組三級泄爆閥，在粗灰系統(tǒng)、細(xì)灰系統(tǒng)均設(shè)有充氮保護(hù)設(shè)施。

3 粗灰回爐工藝

經(jīng)分析，轉(zhuǎn)爐一次除塵粉塵鐵含量高，在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30～40%的粗粉塵沉降到底部，粉塵主要為大于10μm 粗顆粒粉塵，主要成分為氧化亞鐵（FeO），粉塵對鋼水成分和爐渣成分無不利影響。粗灰還可取代部分廢鋼做冷卻劑。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)已建成的粗灰回爐經(jīng)驗(yàn)，此次改造中的粗回回爐利用工藝和設(shè)備采用機(jī)械輸灰。在蒸發(fā)冷卻器底部的香蕉彎內(nèi)置刮板機(jī)機(jī)尾，設(shè)置斗提機(jī)，將粗灰提升至40.3m平臺的4m3高位料倉，此灰倉稱為稱重灰倉，由于稱重灰倉與原有轉(zhuǎn)爐加料系統(tǒng)落差不大，為防止粗灰在落灰管中粘接和下料速度慢產(chǎn)生故障，故在稱重灰倉底部設(shè)置刮板機(jī)，粗灰由刮板機(jī)輸送至原加料系統(tǒng)中的匯總料斗，根據(jù)轉(zhuǎn)爐加料工藝需求，按時定量入爐。

采用機(jī)械輸灰原因有四：其一需要粗灰輸送上升高度差大，氣力輸送消耗氮?dú)饬看笄覍鈮阂筝^高；其二氣力輸送管道過長，粗灰溫度濕度高，容易造成管道堵塞；其三粗灰回收位置起始于蒸發(fā)冷卻器香蕉彎處，煤氣氧氣情況復(fù)雜，氣力輸送防爆穩(wěn)定性不如機(jī)械輸灰；其四機(jī)械輸灰使用廣泛，技術(shù)成熟，維修維護(hù)方便。

如此設(shè)計稱重灰倉原因有二：其一平臺空間允許；其二冶煉計劃需要，方便協(xié)調(diào)生產(chǎn)鋼種。粗灰通過稱重灰倉下的溜灰管在濺渣護(hù)爐后下灰至轉(zhuǎn)爐內(nèi)，此工藝灰倉下部設(shè)置氣動插板閥，此閥的開關(guān)由爐前操作室操控，粗灰下料完成后繼續(xù)轉(zhuǎn)爐煉鋼其他階段的工作，直至濺渣護(hù)爐結(jié)束為一個完整的粗灰回爐利用工藝過程。

同時在香蕉彎內(nèi)置刮板機(jī)機(jī)尾處設(shè)置應(yīng)急氣力輸送設(shè)備，解決因工藝和設(shè)備事故導(dǎo)致的粗灰不回爐的問題，保證不影響生產(chǎn)。氣力輸送的氣源采用干燥阻燃氮?dú)?，并對氮?dú)膺M(jìn)行加熱和保溫處理，防止管道內(nèi)出現(xiàn)冷凝水后粗灰結(jié)塊，粗灰通過氣力輸送至容量為15m3事故灰倉，再經(jīng)真空罐車外運(yùn)。

4 粗灰回爐利用工藝優(yōu)點(diǎn)

4.1 傳統(tǒng)干法系統(tǒng)一般會根據(jù)情況設(shè)置一個較大的粗灰倉，定期人員清運(yùn)粗灰到燒結(jié)廠再利用，同時要求燒結(jié)廠配備粗灰造球設(shè)施設(shè)備和配備相關(guān)人員。粗灰回爐利用，節(jié)約人力和物力，節(jié)省粗灰造球成本，經(jīng)測算，干法除塵灰量在20千克/噸鋼，其中粗灰占30-40%，根據(jù)安鋼3座150噸轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)量估算，每天回收的粗灰量在100噸左右，按40%的含鐵量計算，每天回收鐵在40噸左右，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4.2 按照20m3的運(yùn)灰車輛計算，每天粗灰運(yùn)輸需要3車運(yùn)輸。粗灰回爐，減少運(yùn)輸?shù)亩挝廴竞瓦\(yùn)輸成本。同時減少粗灰運(yùn)輸導(dǎo)致的二次揚(yáng)塵污染。

5 粗灰回爐利用工藝不足和對策

采用機(jī)械輸灰回爐，由于系統(tǒng)為負(fù)壓運(yùn)行，粗灰輸灰系統(tǒng)設(shè)備很難完隔離外界空氣和系統(tǒng)煤氣，存在密封不嚴(yán)導(dǎo)致空氣混入，存在爆炸風(fēng)險。另外機(jī)械設(shè)備必然存在機(jī)械故障停運(yùn)，從而導(dǎo)致該系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。此次除塵改造項(xiàng)目粗灰回爐利用，采用了如下措施，有效避免以上問題：

5.1 在粗灰輸灰設(shè)備刮板機(jī)、斗提機(jī)、卸料閥等多處設(shè)置氮?dú)饷芊猓乐箍諝饣烊雽?dǎo)致爆炸。

5.2 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，控制卸灰閥和斗提機(jī)運(yùn)行時間，比如：在吹氧階段關(guān)閉卸灰閥和斗提機(jī)，用收集下來的粗灰封堵住卸灰閥，防止吹煉過程中高濃度的煤氣經(jīng)卸灰閥進(jìn)入斗提機(jī)和粗灰倉中，切斷煤氣進(jìn)入斗提機(jī)和粗灰倉的來源。

5.3 在香蕉彎內(nèi)置刮板機(jī)機(jī)尾設(shè)置事故氣力輸送設(shè)備，即使粗灰回爐設(shè)備出現(xiàn)故障停運(yùn)或因煉鋼工藝要求不能回爐，粗灰仍可經(jīng)過事故氣力輸送設(shè)備送到事故灰倉，再經(jīng)真空罐車外運(yùn)，減少對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的影響。

6 結(jié)束語

安鋼第二煉軋廠150t轉(zhuǎn)爐一次除塵改造為安鋼六大環(huán)保提升項(xiàng)目之一，具有顯著的環(huán)境效益。建成后，轉(zhuǎn)爐一次煙氣排放小于50 mg/Nm3，滿足國家新標(biāo)準(zhǔn)煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 28664-2012 中的要求，新系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)水、節(jié)電、粗灰回爐利用都將為企業(yè)降低生產(chǎn)成本做出貢獻(xiàn)。

作者簡介：

李軍強(qiáng)（1979-），男，環(huán)境工程學(xué)士，安陽鋼鐵股份有限公司，工程師。