转炉一次烟气除尘系统改造前后的对比分析

李永辉 江晓瑜 刘 健 张玉林 高 璐

(1.中国重型机械研究院股份公司，陕西710032；2．西安科技大学，陕西710054；3．衡水科技工程学校，河北053000)

转炉一次烟气除尘系统改造前后的对比分析

李永辉1，2江晓瑜3刘 健1张玉林1高 璐1

(1.中国重型机械研究院股份公司，陕西710032；2．西安科技大学，陕西710054；3．衡水科技工程学校，河北053000)

在新建炼钢转炉上，较多应用干法除尘系统，相对传统湿法来说，系统设备较少，耗能相对较低，除尘效率达到10 mg/Nm3以下，且运行成本大大降低。因此在现行炼钢转炉中，将湿法除尘系统改造为干法除尘系统。通过对比分析，干法除尘系统更为经济，充分证明了湿法改干法的必然性和趋势。

湿法除尘；干法除尘；除尘系统

随着国家节能减排工作的进一步推行，钢铁行业的节能减排尤为重要。近两年来钢铁行业遭遇“寒冬”，节能减排工作对钢铁行业的生存和发展也起到至关重要的作用。目前，我国转炉炼钢工艺中，转炉一次烟气净化与煤气回收主要有两种工艺，即湿法除尘系统和干法除尘系统。在国内，目前转炉煤气一次除尘大部分采用传统的湿法除尘(OG法)，该系统设备相对繁多，耗能较大，运行成本较高，除尘效率较低，已无法满足现行新环保法对排放的要求。而在新建炼钢转炉上应用较多的干法除尘系统，系统设备较少，耗能相对较低，除尘效率达到10 mg/Nm3以下，且运行成本大大降低。因此在现行炼钢转炉中，湿法除尘系统改造为干法除尘系统将成为趋势，也将为淘汰落后产能、节能减排做出应有贡献。自宝钢引进第一套干法系统，国内钢铁行业转炉一次烟气干法净化与煤气回收工艺，经历了初步工业应用阶段和推广阶段，已经进入了迅速发展的阶段。目前，大部分新建转炉项目均采用干法除尘技术。通过该技术的应用，彰显出企业节能环保的管理理念，给企业带来巨大的社会效益、环境效益和经济效益。

随着该项技术在国内发展的过程，通过与国内炼钢工艺的结合与不断完善，系统工艺控制技术得到很大提高，达到国际水平。目前，中国重型机械研究院股份公司成功地将唐山某钢厂的原湿法系统改造为干法系统，全国改造工程也层出不穷，使很多改造企业大大减少了转炉炼钢一次除尘的运行费用，降低了吨钢成本。

干法除尘系统设备建设投资成本较高，许多钢厂也是迫于环保压力才想进一步了解干法除尘。一部分钢厂还未认清干法除尘系统相对湿法系统的优越性，因此本文针对转炉炼钢两种形式的一次除尘系统进行对比分析。

1 湿法除尘系统及现状

转炉一次除尘湿法系统主要是由一文、二文、脱水器及后部的丝网塔组成，系统依靠文氏管上的可调喉口对炉口的压力进行调节，保证了炉口烟气全部被风机吸入烟道，在文氏管上部喷入大量循环冷却水，对烟气进行降温洗涤，低温且相对洁净的烟气经过脱水器和丝网塔双层脱水后，经煤气管道被风机抽走，经煤气分析仪检测后，通过三通阀的切换进行煤气回收和放散。

图1 湿法系统示意图

湿法净化系统的优点是安全可靠，系统较简单。但湿法除尘系统也存在以下缺点：

(1)风机始终开到最大，靠喉口的阻力调节烟气量，无形中增大了风机的额外功率。

(2)烟气与水的接触中增大了系统的阻力，大大提高了风机的耗能。

(3)湿法工艺将全部烟气降温到60℃以下，均满足煤气柜对煤气温度的要求，但实际上只有一半以下甚至更少的烟气符合回收要求，被回收到煤气柜，其他大部分烟气则直接通过放散烟囱排放，无需降温到那么低，因此在烟气降温过程中增加了冷却水的使用量，增大了循环水的耗费，增加了水处理的要求，而且放散的烟气形成白雾甚至酸雨，甚至有些地方形成了严重的二次污染。

(4)系统采用的折板式水雾分离器、丝网脱水器等脱水设备效果不理想，易堵塞，造成风机故障率高，粉尘排放率超标。

湿法系统示意图如图1所示。由于湿法除尘系统存在以上缺点，转炉一次烟气除尘系统急需改造。

2 干法除尘系统及其应用效果

目前，国内钢厂已有部分新建转炉使用了干法除尘系统，还有部分已建转炉进行了湿法改干法的升级改造。湿法系统改造为干法除尘系统的工程，主要将原有的一文、二文及脱水器等厂房内的设备改造为蒸发冷却器和粗灰系统，在厂房外找一合适场地，新建圆筒形电除尘器，风机、切换站及煤气冷却器等放散烟囱和荒煤气管道均可利旧。在干法除尘系统中，烟气经过蒸发冷却器喷水降温后，温度降至200℃左右，喷入的水完全蒸发，减少了对烟气的阻力，后经电除尘器除尘后，含尘量将减少至15 mg/Nm3以下，符合煤气回收标准的烟气经切换站回收杯阀进入煤气冷却器，喷水降温后进入煤气柜；不符合回收条件的烟气直接进入放散烟囱进行放散，减少了循环冷却水的用量，也降低了系统的阻力。干法系统示意图如图2所示。

图2 干法系统示意图

目前，国内已有数十座转炉改造工程已完成改造并投入运行，除了荒煤气管道和放散烟囱整体利旧节省费用外，其余均拆除原有系统设备，改为新建设备，系统整体运行效果良好。主要表现在以下几个方面：

(1)干法系统相对湿法系统的系统阻力大大减小，风机电机功率几乎降为原来的一半，在吨钢耗电方面大大节约了运行成本。

(2)在水处理方面，由于干法系统排灰全部为干灰，所以水处理量大大减少，仅煤气冷却器单体设备有部分冷却水在循环，且煤气冷却器处理的烟气含尘量在15 mg/Nm3以下，含尘量较低，吨钢循环水处理成本大大下降。

(3)在自动化控制程度方面，干法除尘系统自动化控制程度较高，比湿法除尘系统节省一半的人工，且工人劳动强度大大降低。

(4)在煤气回收方面，由于自动化控制程度和设备运行速度等原因，提高了吨钢的煤气回收量，节约了资源。

3 干法除尘与湿法除尘的技术比较

干法除尘与湿法除尘的冷却方式、除尘机理和设备有本质区别。

(1)除尘系统的阻力决定了整个系统风机的耗电功率。干法除尘采用蒸发冷却方式，冷却效率高，同时保证系统能够以干式状态运行，相对湿法系统，干法系统大大减小了系统的阻力，阻力大约为湿法系统阻力的一半，极大地降低了系统风机的耗电功率。

(2)湿法除尘采用饱和冷却的方法，通过洗涤降温，整个系统始终处在含水状态运行；而干法除尘系统采用蒸发冷却粗除尘和静电除尘器精除尘，在保证除尘效率的同时，使系统耗水量明显降低，降低了工业水的消耗和循环水的处理量，大大降低了水成本。

(3)湿法除尘系统出口排放浓度已无法满足新环保法的排放要求，排放浓度在50 mg/Nm3左右，甚至达到150～300 mg/Nm3；而干法除尘效率高，粉尘排放浓度小于10 mg/Nm3，远远高于目前国家排放要求，具有良好的环境效益和社会效益。

(4)干法除尘系统不存在二次污染和污水处理，无污水和污泥，且运行维护方便，风机故障少，在控制方面干法除尘系统自动化控制程度高，完全可以保证炼钢生产顺行。

干法除尘与湿法除尘的技术指标对比见表1。

4 干法除尘系统与湿法除尘的经济比较

干法除尘系统具有的优势：

(1)无论从设备性能和控制水平干法除尘系统都远远高于湿法除尘系统，虽然，干法除尘系统工程的一次投资较高，干、湿法的投资比大约为1∶0.8，但是运行费用低，没有水处理费用，节能效益可观。

(2)系统结构紧凑，占地面积小(占地面积约为5000 m2)。

(3)干法除尘系统投资回收期短，投资回收期约2～4年，干法除尘系统节能降耗每年所产生的效益非常可观。

干、湿法除尘的经济性比较见表2，以北方某钢厂120 t转炉年产150万吨钢2014年实际运行数据为例。

表1 干法除尘与湿法除尘的技术指标对比

表2 干法除尘系统与湿法除尘的经济性比较

5 结论

通过上述对比分析，单从经济性角度考虑，改造一套120 t转炉一次除尘系统建设投资费用大约2000万元，而相对湿法系统，每年节省费用大约1000万元，多投入的费用大约两年时间即可回收。另外，干法系统净化率高，完全达到国家的排放标准，既对环境保护作出了贡献，又为钢厂创造了经济效益，因此干法除尘在转炉炼钢上的应用不仅是环保政策要求的必然产物，为炼钢厂节约了运行成本，提高了经济效益。通过对除尘设备的改造更新，淘汰落后工艺，不断提高环保能力，建设节能环保型企业，不断提高炼钢产品品味和社会形象，具有很高的社会效益。因此，目前大部分具有一定规模的钢铁厂都在考虑将再建的湿法系统改造成干法系统，是节能减排的必然趋势，也是钢铁行业供给侧结构改革的重要措施。

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编辑 陈秀娟

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

李永辉(1981—)，男，工程师，主要从事环保设备的研究与开发。

TG232.2

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