宣鋼 110 t轉爐除塵系統改造
1 引言
宣鋼煉鋼廠百噸爐區現有 110 t轉爐 2座, 120 t 轉爐 1座,其一次除塵系統為“二文一塔、 濕法除塵 ” ,已屬淘汰工藝。目前,爐前爐口煙氣外溢現象嚴重,廠房內能見度低,嚴重影響生產節奏,而且外部放散煙囪明顯見到紅煙。為適應轉爐煉鋼生產的不斷發展和環保要求,煉鋼廠決定對其進行改造。
2 現狀
目前煉鋼廠現有的 2座 110 t轉爐是由原 80 t轉爐擴容改造成而成,而一次除塵系統仍是按照原來 80 t轉爐設計。由于轉爐擴容和吹煉強度增加,使得轉爐一次煙氣量大大增加 (最大煙氣量由 60 000 m3 / h 增加到 64 200 m3 / h) ,原有的除塵系統能力明顯不足,造成排煙含塵濃度超標。經安環處 2006年 9月 20日檢測 4#轉爐排煙含塵濃度為 182 . 6 m g /m3 , 5# 轉爐排煙含塵濃度為 178 . 6 m g /m3 , 6 #轉爐排煙含塵濃度為 157 . 8 m g /m3 ,已超過《工業爐窖大氣污染物排放標準 》 GB 9078 - 1996的要求 (150 m g /m3 )。
(1)轉爐擴容。一次除塵系統不匹配, 造成爐前外溢煙氣現象嚴重,廠房內能見度低,操作環境惡劣,影響生產節奏。
(2)原有的二文一塔除塵工藝落后。二文一塔、 濕法除塵是較落后工藝,適合 20世紀 90年代的環保標準。隨著環保要求的日益嚴格,煙氣排放標準提高了,所以應采用較先進的除塵工藝來提高除塵效果。
(3)除塵水量不足。隨著煙氣量的增加,除塵水也應加大;但一文噴水量已經由原來的 260 t / h增加到 288 t / h,若再加大勢必造成風機負荷過大,造成風機故障;而且除塵泵的供水能力為 450 t / h,兩用一備;兩系統的除塵水總量在 980 t / h以上,已沒有能力提高除塵水水量。所以,除塵水量小也是影響除塵效果的一個原因。
(4)系統結垢。由于除塵系統內部結垢嚴重, 需要定期的清理,而生產節奏快,不允許停產清理。這樣就造成了系統煙垢不斷加厚,導致系統噴嘴部分或全部堵塞,噴水效果差或基本不噴水,除塵效果變差。
基于以上原因,煉鋼廠派技術人員外出考察,結合現有條件,本著少投資的原則,在原有廠房的框架不動的基礎上,進行系統改造,采用最新的濕法除塵工藝“ 第四代OG法 ” 進行改造。
3 OG法除塵
3 . 1 方案的確定
結合煉鋼廠實際情況,在原有廠房的基礎框架不動的基礎上,除塵設備的選用與布置以占用空間小、 工作效率高為原則。煤氣回收系統工藝流程和設備布置既要滿足轉爐擴容和冶煉強度增大的要求,又要在現有廠房條件下布置,由于受到現有廠房結構、 工藝設備布置、 能源介質管道等方面的制約。如果改造后的系統仍采用兩文加脫水器的方式,就需要重新設計“一級文氏管 ” 、 “二級文氏管 ” 喉口。
轉爐煙氣經汽化冷卻煙道降溫冷卻后,溫度由 1 450～1 600 ℃降到 900 ℃左右,通過高溫非金屬膨脹節進入高效噴霧洗滌塔,經洗滌降溫后,煙氣變為飽和煙氣,溫度降至 75 ℃ 左右,并得到粗除塵。
降溫后的飽和一次煙氣 (轉爐煤氣 )進入可調喉口文氏管 (除塵文氏管 ) ,可調喉口文氏管采用環縫文氏管,該文氏管有兩個作用,其一,煤氣回收時, 通過微差壓檢測裝置和液壓伺服裝置,對喉口的開度進行自動調節,使轉爐爐口處于 0～20 Pa左右的微正壓狀態,用以控制煉鋼過程中產生的 CO 不燃燒或少燃燒。其二,控制煙氣流速,使高速氣流通過喉口進行精除塵。通過除塵文氏管精除塵后的煙氣溫度降至 65 ℃ 左右,凈化后的飽和煙氣通過 90° 彎管進入漩流脫水器精脫水,經管道進入風機。該工藝取消了水冷夾套、 溢流水封;用高效噴霧洗滌塔取代了一級文氏管及重力脫水器,系統阻力可以降低 2 . 5 kPa,用水量較一級文氏管減小 1 /3;解決了水冷夾套結構復雜、 對冷卻水水壓水量要求苛刻的問題; 解決了彎頭脫水器排水時裹帶煤氣的問題;解決了溢流水封易積灰,職工勞動強度大、 水量不好調整的問題。采用環縫文氏管取代傳統的 R - D 文氏管。采用中心霧化噴嘴噴水,并且是在收縮段噴水,凈化效果好,排放煙塵含量不超過 80 m g /m3 ,滿足了國家的排放要求。采用漩流脫水器, 在保證脫水效果的前提下,阻力小,不易堵塞,清理任務小、 工作勞動強度低。
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由于該工藝具有技術先進、 系統能耗低的優勢, 除塵水循環量可以減少 1 /3,而且給水泵和污水處理設備也不需增加處理能力;另外電耗可以降低,煙氣排放濃度可以達到 50～80 m g /m3 。因此,煉鋼廠綜合考慮各方面因素選用了這種濕法除塵工藝,目前該工藝已在許多鋼廠推廣應用,有關數據見表1。
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4 除塵系統的主要設備
(1)煙氣冷卻、 粗除塵采用高效噴霧洗滌塔 (圖 2)。噴霧洗滌塔系統由非金屬膨脹節、 洗滌塔塔體、 排水水封、 控制系統四部分組成。根據計算,洗滌塔直徑 3 . 6 m、 高約 13 m。塔內冷卻和除塵關鍵設備噴槍和噴嘴采用美國噴霧公司產品。
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噴霧洗滌的原理: 一是利用快速 (小于 0 . 5 s) 蒸發吸熱降低煙氣溫度, 二是利用極小極快的霧化水滴收集微細粉塵成大粉塵, 以利于煙氣收縮使氣體流速減慢,之后對粉塵進行沉降。
噴霧洗滌塔以一頂三,它不僅替代了一級除塵文氏管,還取消了滅火水封,一級脫水器。因為是蒸發冷卻,所以節省水量;靠噴進去的水直接霧化,捕集粉塵,所以煙氣流速低,阻力損失小;沒有死角,從根本上消除了安全隱患;由于氣體流速低,含塵水滴易于分離,解決了一級脫水器的排水水封裹帶煤氣的問題。降低了除塵水量,節省了這部分水加壓所使用的電費,并且后續污水處理系統投資少;系統阻力降低之后,煤氣引風機功率下降,又降低了一部分電費。取消滅火水封,降低了工人勞動強度。冷卻塔的運行阻力在 1 kPa以下。
(2)精除塵采用環縫文氏管 (圖 3)。傳統的 R - D文氏管雙側氮氣捅針噴水,結構復雜,噴水不均勻,噴水成柱狀,靠高速氣流沖擊二次霧化,導致阻力增大;閥板轉一個角度后,擾亂氣流,影響阻力;雙側噴水一側在收縮段,一側在擴張段,收縮段一側噴水凈化效果好,擴張段一側噴水的凈化效果差。導致精除塵效果不理想,一般排放濃度在 100～150 m g /m3 ;風機易積灰,影響使用壽命。
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本工藝采用倒裝的環縫文氏管,中心霧化噴嘴噴水,并且環縫文氏管為長徑文氏管,氣水混合均勻,凈化效果好,排放濃度小于 80 m g /m3 ;取消了結構復雜的氮氣捅針,故障率降低。文氏管的阻力大約為 12～14 kPa。
(3)精脫水采用漩流脫水器 (圖 4)。該設備結構簡單,運行阻力低,脫水效果好,故障率低;解決了絲網脫水器易堵塞、 復擋式脫水器結構復雜、 阻力偏大、 結垢后不易清理的問題。漩流脫水器的運行阻力在 0.5 kPa左右。
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5 效果
(1)除塵器改造前后,系統用水量對比見表 2, 除塵器阻損對比見表 3,一次除塵風機運行效果對比見表 4,除塵效果見表5。
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(2)高效噴霧洗滌塔比原一文溢流文氏管截面積增大,阻力降低,同時由于用噴槍增強水的霧化面積,提高了粉塵與水的結合幾率。二文環縫結構簡單、 噴頭和重砣易清理,解決了原 RD閥氮氣捅針易堵影響除塵效果的問題。漩流脫水器結構簡單,運行阻力低,脫水效果好,故障率低。 (3)環保測評。公司技術中心環境監測站對 5# 轉爐煙氣進行檢測 , 數值如下 : 上午檢測流量 92 703 . 67 m3 / h,粉塵濃度 88 . 43 m g /m3 ;下午檢測流量 96 789 . 67 m3 / h,粉塵濃度 76 . 10 m g /m3 ,排放濃度達到國家標準。
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