[摘要] 本文主要介紹轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)中采用了國(guó)際先進(jìn)的干法除塵裝置。與濕法除塵相比，不僅能源消耗低，實(shí)現(xiàn)了負(fù)能煉鋼，而且轉(zhuǎn)爐煙氣含塵量大大降低，同時(shí)不存在廢水和污泥處理問題，更好的保護(hù)了環(huán)境。
[Abstract]： This paper mainly introduces a dust removal system of converter is adopted in international advanced dry dust removal device. Compared with wet dust, low energy consumption, not only can realize the negative, and HanChenLiang steelmaking converter gas is greatly reduced and also does not exist wastewater and sludge treatment problem, better protect environment.
關(guān)鍵詞：干法除塵 煤氣凈化 自潤(rùn)滑軸瓦 泄爆閥
Key words: dry dedusting，gas purification，self-lubricating bearings，Explosion venting panel valve
1 前言
隨著人類逐漸對(duì)自身生存環(huán)境的認(rèn)識(shí)和不斷重視，國(guó)家節(jié)能減排的政策也在不斷推廣和落實(shí)。冶金企業(yè)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境、進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今鋼鐵冶金的要求。對(duì)于耗能大、污染大的中小型轉(zhuǎn)爐，國(guó)家進(jìn)行強(qiáng)制關(guān)閉停產(chǎn)。面對(duì)這種形勢(shì)，為了進(jìn)一步保護(hù)環(huán)境，提高能源利用水平，提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，推廣保護(hù)環(huán)境節(jié)約能源的新興轉(zhuǎn)爐冶煉除塵工藝技術(shù)，經(jīng)充分考察論證、技術(shù)交流，在天鐵熱軋180t轉(zhuǎn)爐冶煉工藝上采用國(guó)際最先進(jìn)的干法除塵技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)以引進(jìn)奧鋼聯(lián)先進(jìn)技術(shù)為依托，結(jié)合國(guó)內(nèi)鋼廠的改造成功經(jīng)驗(yàn)和天鐵自身?xiàng)l件狀況，具備很大的發(fā)展前景和技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
2 干法除塵系統(tǒng)說明
在轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除利用汽化冷卻煙道回收煤氣中的顯熱外，為了回收煤氣的潛熱，均采用“未燃法”，即“控制燃燒法”處理煙氣。在煙氣的凈化方式上，又有“濕式”與“干式”之分。濕式以日本的OG法為代表，我國(guó)普遍采用的濕式系統(tǒng)與日本的OG系統(tǒng)基本相同。干式煤氣凈化回收系統(tǒng)是八十年代德國(guó)魯奇（LURGI）和蒂森（THYSSEN）公司協(xié)作開發(fā)的，簡(jiǎn)稱LT法，即干法除塵。
煙氣凈化回收處理工藝設(shè)施主要由煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)、煙氣回收系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)組成。煙氣冷卻系統(tǒng)由活動(dòng)煙罩、罩裙和汽化冷卻煙道等組成，其主要功能是捕集、冷卻煙氣，回收煙氣顯熱。煙氣凈化系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、粗粉塵輸送系統(tǒng)、細(xì)粉塵輸送系統(tǒng)、ID主引風(fēng)機(jī)和放散煙囪等組成，其主要功能是對(duì)煙氣進(jìn)行凈化、再冷卻，將收集下的粉塵輸送至熱壓塊設(shè)施。煙氣回收系統(tǒng)由切換站和煤氣冷卻器等組成，其主要功能是回收煙氣潛熱，將合格煤氣降溫后送入煤氣柜。水處理系統(tǒng)由水泵和冷卻塔等組成，其主要功能是為蒸發(fā)冷卻器和煤氣冷卻器供水。熱壓塊設(shè)施由回轉(zhuǎn)窯、壓塊機(jī)及粉塵和成品塊輸送設(shè)備等組成，其主要功能是將粉塵熱壓成塊，替代轉(zhuǎn)爐冶煉所需的廢鋼或鐵礦石。
3 干法除塵系統(tǒng)控制
干法除塵系統(tǒng)共有三個(gè)控制回路：蒸發(fā)冷卻器的溫度控制、風(fēng)機(jī)流量控制、切換站及氣體成分控制。
3.1 蒸發(fā)冷卻器的溫度控制蒸發(fā)冷卻器出口煙氣溫度是通過控制噴入蒸發(fā)冷卻器的水量多少來實(shí)現(xiàn)的，噴水量的多少取決于轉(zhuǎn)爐煤氣的含熱量（噴水量是煙氣的含熱量的精確函數(shù)）。水流量是根據(jù)蒸發(fā)冷卻器進(jìn)口溫度、蒸發(fā)冷卻器出口溫度設(shè)定值、煙氣流量計(jì)算得出的，計(jì)算公式如下 W = （V·Cp·ΔT）/(ρ·C ) W：計(jì)算噴水流量，m3 /h;Cp：煙氣的比熱容，=1.38 kJ / (K·m3 )；C：水的汽化潛熱，= 2 500 kJ /kg;V：煙氣流量，m3 /h;ρ：水的密度，=1000 kg/ m3。 為保證安全，蒸發(fā)冷卻器進(jìn)出口均采用雙熱電偶（入：T1/T2；出：T3/T4），測(cè)量出口和入口的溫度，選擇兩個(gè)數(shù)據(jù)中的大值，用于計(jì)算和控制。如果熱偶斷裂，系統(tǒng)將自動(dòng)切換，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果兩個(gè)熱偶同時(shí)出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)爐吹氧工藝停止。 開始操作順序：爐前氧氣閥打開,蒸發(fā)冷卻器的蒸汽切斷閥X2自動(dòng)開啟。鐵水容池點(diǎn)燃，煙罩降下，煙氣流溫度升高，當(dāng)蒸發(fā)冷卻器的入口溫度（T1/T2）高于設(shè)定溫度時(shí),蒸發(fā)冷卻器的噴水切斷閥X1自動(dòng)打開，噴水調(diào)節(jié)閥X2開始按設(shè)定的基礎(chǔ)流量控制噴水。經(jīng)過一個(gè)設(shè)定周期，進(jìn)入配水自動(dòng)控制單元，蒸發(fā)冷卻器出口溫度的定點(diǎn)控制開始(蒸發(fā)冷卻器出口溫度T3/T4達(dá)到一個(gè)定值)。
關(guān)閉操作順序：當(dāng)轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹結(jié)束并且蒸發(fā)冷卻器的出口溫度低于設(shè)定溫度時(shí),蒸發(fā)冷卻器的噴水調(diào)節(jié)閥、切斷閥自動(dòng)關(guān)閉。蒸發(fā)冷卻器的噴水切斷閥關(guān)閉30s后自動(dòng)關(guān)閉蒸發(fā)冷卻器的蒸汽切斷閥。
3.2 風(fēng)機(jī)流量控制
為了使轉(zhuǎn)爐煙氣的抽引與煉鋼過程相適應(yīng)，不同的冶煉工藝階段需要對(duì)應(yīng)不同的流量值，見表1：
表1：不同時(shí)段煙氣流量表
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階段
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名稱
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流 速
（100% = 設(shè)計(jì)值）
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1
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非吹煉期
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近似 35%
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2
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烘爐期
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近似 35%
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3
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裝料期
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近似100%
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4
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開吹期
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近似100%
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5
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吹氧期
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近似55%，+煙罩壓力控制
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6
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副槍期
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近似45%，+煙罩壓力控制
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7
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吹氧結(jié)束
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近似100%
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8
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清爐口與濺渣
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近似100%
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3.3 切換站的控制
可分為煤氣回收鐘閥壓差測(cè)量與控制及煙氣成分分析。
3.3.1 煤氣回收鐘閥壓差測(cè)量與控制
在干法除塵系統(tǒng)工藝中，轉(zhuǎn)爐煤氣的放散與回收是由放散鐘閥和回收鐘閥的切換完成的。在吹氧開始和結(jié)束時(shí)，產(chǎn)生的低熱值的煙氣由放散鐘閥經(jīng)煙囪燃燒后放入大氣。在吹煉過程中，關(guān)閉放散鐘閥，高熱值的煙氣由放散鐘閥回收鐘閥進(jìn)入氣柜。關(guān)閉為防止煤氣出現(xiàn)倒流現(xiàn)象, 風(fēng)機(jī)提供的壓力必須高于煤氣柜壓力。在回收杯閥的出入口采用壓差控制技術(shù),即回收杯閥入口側(cè)壓力必須大于出口側(cè)壓力。回收側(cè)需要的入口壓力=氣柜壓力+管道壓力損失+回收杯閥壓損+壓差，如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),則切換到放散。
3.3.2 電除塵器出口煙氣分析
作為煤氣的回收與監(jiān)控設(shè)備,煤氣必須進(jìn)行CO、CO2和O2分析,監(jiān)測(cè)必須精確、及時(shí)和有效，以防止氧含量超標(biāo)爆炸。現(xiàn)場(chǎng)使用兩套在線分析儀，一臺(tái)監(jiān)測(cè)O2 ，一臺(tái)監(jiān)測(cè)CO、CO2。不合格的煙氣將被記錄和放散，合格的煙氣將進(jìn)行回收。
4 系統(tǒng)存在的不足和改進(jìn)措施
干法除塵系統(tǒng)中，電除塵器內(nèi)部設(shè)計(jì)安裝了扇形刮灰器，作用是將除塵器底部的灰塵刮入輸灰機(jī)運(yùn)走統(tǒng)一回收。扇形刮灰器頂部為支撐軸，共有16套軸承；刮灰器下部主軸有8套skf球軸承。原設(shè)計(jì)軸承潤(rùn)滑是采用油泵集中供干油，經(jīng)過輸油管線，進(jìn)入軸承內(nèi)部。這種軸承和軸瓦的潤(rùn)滑，是用輸油管從電場(chǎng)外部進(jìn)入電場(chǎng)內(nèi)部，鏈接注油孔，通過干油泵供油，已達(dá)到潤(rùn)滑的目的。由于電場(chǎng)內(nèi)部溫度較高（正常工作溫度為200℃左右），而除塵器外部為常溫，這樣，內(nèi)外溫差較大，輸油管時(shí)常在進(jìn)入除塵器的筒壁處發(fā)生堵塞。一旦油管發(fā)生堵塞，必須及時(shí)更換，否則會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑不到位而造成設(shè)備事故。
由于刮灰器軸承原潤(rùn)滑方式的種種不便，我公司技術(shù)人員決定對(duì)軸承進(jìn)行改造。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量軸瓦尺寸、軸徑、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度等相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行多方面技術(shù)論證，并得到軸承廠家技術(shù)支持，最后確定采用自潤(rùn)滑軸瓦。軸瓦上帶有一些石墨芯，經(jīng)摩擦變成石墨粉末，起到潤(rùn)滑作用。軸瓦具體參數(shù)見表2、表3：表2：上部軸瓦參數(shù)
表3：下部軸瓦參數(shù)
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軸瓦內(nèi)經(jīng)
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軸瓦外徑
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軸瓦材質(zhì)
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軸瓦寬度
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Φ110
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Φ130
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銅合金鑲石墨柱
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120mm
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軸瓦內(nèi)經(jīng)
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軸瓦外徑
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軸瓦材質(zhì)
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軸瓦寬度
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Φ140
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Φ190
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銅合金鑲石墨柱
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75mm
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軸瓦改造后，經(jīng)過一個(gè)月的試運(yùn)行，對(duì)驅(qū)動(dòng)端減速機(jī)的電流數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行比對(duì)，見表4：
表4：改造前后設(shè)備運(yùn)行電流對(duì)比
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記錄次數(shù)
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改造前減速機(jī)電流
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改造后減速機(jī)電流
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1
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13-15A
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13-16.5 A
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2
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13-15 A
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14.6-15.5 A
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3
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13-15 A
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13-17 A
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通過對(duì)比從中發(fā)現(xiàn)，改造前軸承和該造后的軸瓦其對(duì)軸摩擦阻力相差不大，減速機(jī)電流略有增加，但滿足工藝要求。在此期間利用每月8小時(shí)爐次檢修時(shí)間拆除自潤(rùn)滑軸瓦宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，軸瓦內(nèi)表面上下磨損均勻，且磨損量很小，僅有2微米，同時(shí)軸與軸瓦之間的相互配合比較嚴(yán)密，改造成功。同時(shí)，在軸瓦改造的基礎(chǔ)上，將原有油管改為輸送氮?dú)猓瑢?duì)軸瓦進(jìn)行密封，降低軸瓦的工作溫度，防止灰塵進(jìn)入軸瓦內(nèi)部，減少軸瓦磨損，提高使用壽命。
通過對(duì)刮灰器軸承的改造，徹底解決了油管更換費(fèi)時(shí)費(fèi)力這一難題，同時(shí)石墨軸瓦使用壽命較長(zhǎng)，更換容易，大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。并且，軸瓦改造完畢后，每年節(jié)約的潤(rùn)滑油費(fèi)用在70～80萬(wàn)元，很有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
5 干法除塵系統(tǒng)的安全性
轉(zhuǎn)爐操作的間斷性以及特定的冶煉周期，使得空氣、廢氣(含CO2)和轉(zhuǎn)爐煤氣(含CO)等不同成分的氣體在進(jìn)入電除塵器前或在電除塵器內(nèi)被混合,極易發(fā)生突然燃燒爆炸,因此,安全運(yùn)行是電除塵器設(shè)計(jì)首先考慮和解決的問題。根據(jù)流體力學(xué)的原理,為氣體的流動(dòng)設(shè)計(jì)最佳的通道,使不同成分的氣體呈柱塞狀流動(dòng)而不被混合,從而消除氣體發(fā)生突然燃燒爆炸的誘發(fā)因素,把電除塵器設(shè)計(jì)成圓筒形的主要目的之一就在于此。
電除塵器還配備了以下安全措施:電除塵器被設(shè)計(jì)成可以承受壓力波動(dòng)為0.3MPa(絕對(duì)壓力)；在電除塵器外殼兩端共設(shè)有八個(gè)安全泄爆閥。當(dāng)發(fā)生突然燃燒(爆炸)引起壓力波動(dòng)時(shí),安全泄爆閥將及時(shí)有效地進(jìn)行卸壓,使電除塵器不會(huì)受到損傷。另外,煤氣壓力、溫度的檢測(cè),成分的分析及相關(guān)的聯(lián)鎖裝置將確保對(duì)電除塵器的監(jiān)控,只要達(dá)到預(yù)先設(shè)定的極限值,安全系統(tǒng)就會(huì)被激活。同時(shí)，干法煤氣凈化回收系統(tǒng)采用進(jìn)口軸流風(fēng)機(jī)，在系統(tǒng)發(fā)生突然燃燒時(shí)，在順利卸壓上相對(duì)離心風(fēng)機(jī)有很大優(yōu)勢(shì)，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備不受損壞。
6 干法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用效果
6.1 除塵效果上的優(yōu)勢(shì)
在采用濕法除塵的鋼鐵企業(yè)，廢水、廢氣的排放量高，對(duì)周圍的環(huán)境污染嚴(yán)重。而在熱軋，這種現(xiàn)象恰恰相反。捕集的粉塵全部回收，廢水排放為零。煙氣經(jīng)蒸發(fā)冷卻器、電除塵器處理后，含塵量由75 g / Nm3降至10mg/ Nm3以下，與濕法除塵80mg/ Nm3的凈化效率相比，環(huán)保優(yōu)勢(shì)非常明顯。
6.2 能源消耗、能源回收的優(yōu)勢(shì)
干法除塵在節(jié)能降耗方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)
表5：兩種除塵方式能源優(yōu)勢(shì)對(duì)比表
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序號(hào)
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除塵方式
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耗水量
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耗電量
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煤氣回收
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蒸汽回收
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備注
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1
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干法除塵
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0.04 L/ Nm3
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1.5KWh/t鋼
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115 Nm3/t鋼
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70 kg/t鋼
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2
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濕法除塵
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5.2 L/ Nm3
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3.2 KWh/t鋼
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97 Nm3/t鋼
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70kg/t鋼
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干法除塵不僅水消耗量低，同時(shí)不需要沉淀池及污泥處理設(shè)施的投資，也節(jié)省了水處理設(shè)施的運(yùn)行費(fèi)用。
通過這些數(shù)據(jù)，天鐵熱軋實(shí)現(xiàn)了國(guó)際負(fù)能煉鋼的要求，具體指標(biāo)為-5.6kg標(biāo)煤/t鋼。
7 結(jié)束語(yǔ)
總之，天鐵熱軋板有限公司轉(zhuǎn)爐一次除塵采用的干法工藝，與傳統(tǒng)的濕法除塵相比具有除塵效率高、能源消耗低、設(shè)備運(yùn)行率高、維修量小等優(yōu)點(diǎn)。干法除塵在節(jié)能降耗方面要有更大的作為，需要我們不斷地探索，不斷地對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)在最低能耗條件下發(fā)揮最優(yōu)效果。
