转炉烟气湿法除尘技术的发展及改进

盛丽萍

摘 要：转炉炼钢已成为钢铁企业的主要炼钢工艺，转炉烟气湿法除尘技术的发展方向是向低阻低耗自动控制方向发展。第四代转炉烟气湿法除尘技术是比较新的技术，需要不断的探索和实践进行改进和完善。转炉烟气湿法除尘技术是转炉负能炼钢的重要技术组成部分，其发展将带来绿色经济时代重要的节能减排效益。基于此，文章探讨分析了转炉烟气湿法除尘技术的发展及改进措施，以供参考。

关键词：转炉；烟气湿法；除尘技术

中图分类号：X701.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0052-02

1 转炉炼钢工艺简介

转炉炼钢是指利用氧气将生铁中的锰、硅等杂质氧化，生产出比生铁化学、物理性能更好的钢。转炉炼钢反应在转炉中进行，转炉外形为梨形，内壁贴有耐火砖。炼钢开始时转炉处于水平，向炉内加入废钢等原材料，再注入液态生铁，并加入一定量的生石灰等造渣料。加料完毕后，向转炉中鼓入气体并转动转炉让其直立起来。吹炼刚开始时，铁水中的锰、硅、磷等元素首先同氧发生反应生成炉渣，这些元素的含量迅速降低，反应温度不断上升。当铁水中只剩下少量的锰和硅时，碳氧反应也渐渐趋于激烈，脱碳速度加快，烟气中的CO含量不断上升。炉口溢出的CO燃烧将出现巨大的火焰[1]。反应后期磷被氧化生成磷酸亚铁，再进一步与生石灰反应生成稳定的磷酸钙。当磷逐渐减少后，火焰逐渐减小，炉口将出现四氧化三铁的褐色蒸汽，这说明炼钢完成，立即停止鼓风，转炉恢复水平位置，钢水倒至钢包中再加脱氧剂脱氧和调节成分。炼钢会产生大量的烟气，烟气呈棕色的原因是烟气中含有高浓度的CO气体和FeO尘粒，烟气呈黑色的原因是转炉炼钢原料中使用了含有废钢因此在兑铁水的过程中废钢中的油性成分大量挥发造成。转炉烟气必须净化回收综合利用，以防止污染环境。转炉烟气带出的热量可以进行收集，转炉除尘后得到的转炉煤气可以用作燃料，除尘灰可以用作炼钢原料。

2 转炉烟气特点

转炉炼钢是当今世界的主要炼钢工艺，据不完全统计，约80%的钢是转炉生产的。在转炉吹炼过程中，产生约1450℃～1600℃的高温废气，主要成分是CO、O2、CO2、N2和SO2，CO含量可高达80%以上，同时含有大量的工业粉尘，含尘浓度可达150-300g/Nm3，吨钢可产生10～30kg工业粉尘。转炉烟气具有高温、有毒、易燃易爆、含尘量高等特点，同时转炉烟气又具有很高的利用价值，具有潜热、显热等大量能量，烟气中的粉尘也含有50%以上的全铁，可以循环利用[2]。

近年来氧气顶吹转炉在我国得到大规模发展，高炉铁水进行转炉吹氧炼钢已成为主要的炼钢工艺。炼钢时，通常要向炉内熔池中吹入纯氧。吹氧主要有顶吹、底吹、顶底复合吹三种方式。吹氧的目的主要是最大限度地除去铁水中的碳。由于在高温中鼓入大量氧气，铁水中的碳迅速被氧化成CO，故炉气中的主要成分是CO，但也有少量碳与氧直接作用成CO2，同时在高温作用下，还有少量化合物蒸发汽化，与CO和CO2形成大量烟气。转炉烟气是指炉气进入除尘系统时与进入该系统的空气作用后的产物。在整个吹炼过程中，烟气量、烟气温度、烟气成分随冶炼周期变化而变化[3]。

3 湿法除尘技术的发展历程

3.1 传统的OG湿法除尘的分析

传统的OG湿法除尘技术诞生于1962年，其工艺模式主要表现为两文三脱。传统的OG湿法除尘技术是比较成熟、可靠的，系统比较简单，但是存在处理烟气量少，容易堵塞，从而引起风机叶轮的转动，除尘效果也比较一般。

3.2 改进后的传统OG湿法除尘分析

目前，传统的OG湿法除尘技术在我国一些转炉上依然使用，但是已经在传统工艺上进行了相应的改进，一文喉口主要从原来的定径喉口转变为矩形能够调整的喉口，进而增加了一文的可調节性，同时保证了一文粗除尘的效果。为了能够更好地去适应一文粗除尘，将其一文之后的弯头脱水器变为重力脱水器，从而提高二文精除尘的效果，并提高煤气的回收量。为了改善风机的脱水效果，可以采取湿旋脱水器，取代原来的水雾分离器。通过对传统OG湿法除尘技术的改进，能够使其继续使用，在正确使用以及维护的情况下，其除尘的效果可以达到100mg/m3[4]。

3.3 第四代的塔环式湿法除尘

根据新时期环保要求，第四代的塔环式湿法除尘在塔文式后对二文精除尘进行了相应的改进，采用RSW洗涤器，主要是环缝洗涤器，替换了原来的RD阀式喉口。首先，RSW洗涤器的全程线能够进行调整，突破了RD阀调整范围30°～90°的限制。其次，RSW洗涤器的线性变换情况也是比较好的，喉口的通过面积将会变得更加平顺，这样更加有利于对炉口的微差进行控制，全面提高烟气净化的效果，避免煤气喷嘴容易堵等问题。因此，采用RSW洗涤器，可以有效降低系统的排放浓度，降至50mg/m3。现在，在我国钢铁企业的新建以及改造项目中，第四代的塔环式湿法除尘技术，已经受到越来越多用户的青睐，并应用到工程实例中。

4 第四代的湿法除尘技术存在的问题和改进措施

4.1 存在的问题

（1）喷淋塔上部以及气化的冷却烟道相互连接的位置，主要采用了OG的方法使其水冷却收缩以及溢流水箱的方式。这种方式，能够更好地达到保护喷淋塔上部以及热烟气结合设备安全性的目的，但是其外形的尺寸在高度方面需要2～3m，并且每小时需要30～60t的溢流水。（2）现如今RSW洗涤器的驱动主要采用顶拉式。对于这种方式来说，其结构形式相对比较简单，但是其环隙式的喉口上部的执行结构以及固定装置的布置，将会对喷嘴的雾化效果带来比较严重的干扰，导致其除尘的效果受到直接影响[5]。此外，采用这种方式，其内椎体在工况条件下行走时并不是很稳定，也存在摇摆的问题。喉口主要采用顶拉式，但是其处理的是高浓度CO烟气，这会导致安全风险增加。

4.2 第四代湿法除尘技术的改进措施

（1）针对上述的问题来说，烟气在喷淋塔中的停留时间对于降温除尘是十分重要的。近年来，主要采用耐高温、非金属波纹管补偿器，替代了水冷收缩以及溢流水箱的方式。采用这种方式，能够保护该段设备，也能够有效地缩短外形尺寸到0.5m，把喷淋塔的有效长度从1.5m提高到2.5m，同时这种方式可以有效地节省溢流水30～60t。（2）针对上述的情况，虽然喉口的顶拉式驱动存在一定的不足，但是可以采用底推式的驱动方法，从而代替顶拉式驱动的方法，从根本上解决喉口顶拉式驱动存在的问题。采取底推式不仅能够使其喉口上的喷嘴布置更加合理，而且能够使喷淋以及雾化等方面的效果不会受到破坏。最为关键的是，可以全面地提高喉口运动的安全性和稳定性，为钢厂的安全提供保障，从而全面提高钢厂的生产效益。

5 结语

综上所述，转炉烟气湿法除尘技术会朝着低阻、低耗、自动化控制方向发展，人们必须积极探索、实践，对其进行不断完善。转炉烟气湿法除尘技术是转炉负能炼钢的一个重要技术组成部分，其发展能够带来绿色经济时代，促进节能减排，进而更好地推动我国社会经济的发展。

参考文献

[1]杨龙军.2×210t转炉一次烟气干、湿法除尘技术的比较[A].中国金属学会，中国企联企业技术进步工作委员会.转炉节能减排技术交流会论文集[C].北京：中国金属学会，2009.120-124.

[2]袁志明.转炉烟气除尘系统设计、运行及改进技术措施[A].中国金属学会.第七届（2009）中国钢铁年会大会论文集（中）[C].北京：中国金属学会，2009.112-114.

[3]赵翠荣，王印彬，王怀安，等.转炉烟气余热全回收及布袋除尘新工艺技术[A].河北省冶金学会，唐山钢铁集团有限责任公司.2012河北省炼钢连铸生产技术与学术交流会论文集[C].石家庄：河北省冶金学会，2012.185-188.

[4]单士宾，尹彦周，范树璐.转炉半干法塔文除尘技术的应用[J].莱钢科技，2013，（5）：59-60.

[5]张东丽，毛艳丽，曲余玲，等.转炉煤气干法除尘技术[J].冶金管理，2012，（5）：57-60.endprint