转炉煤气干法净化回收技术
王永刚，叶天鸿，翟玉杰，郭启超，田野，尹延海
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（1.西安重型机械研究所，西安 710032 2.莱芜钢铁公司）
摘 要：转炉煤气干法净化回收技术和转炉煤气湿法净化回收技术已经有三十多年的历史，但转炉煤气干法净化回收技术以自身的优点已经被认定为是今后的发展方向。我国在转炉煤气干法净化回收技术方面已经做了全面深入的研究，并于2006年创新性地开发出了完全适合我国转炉炼钢的转炉煤气干法净化回收系统。 关键词：转炉烟气；干法净化回收技术；
Dry Cleaning and Recovery Technique For Converter Flue Gas
Wang Yong Gang Ye Tian Hong Zhai Yu Jie Guo Qi Chao Tian Ye Yin Yan Hai
（Xi’an Heavy Machinery Institute Xi’an 710032）
Abstract: Dry and wet cleaning and recovery technique for converter flue gas have more than thirty years history, but dry cleaning and recovery technique for converter flue gas has been thought that will be developed in future for its advantages. Our country has done the deeply research for the dry cleaning and recovery technique and creatively developed the technique which is perfectly fit for Chinese converter flue gas in 2006. Key words: converter flue gas; dry cleaning and recovery technique; 一、概述
钢铁工业是我国重要的基础产业和战略工业，我国自1996年后钢产量一直位居世界第一，现年钢产量已超过四亿吨，占到全球钢产量的三分之一，对世界影响日益巨大。氧气转炉炼钢是我国主要的炼钢工艺，约占我国钢产量的80％左右。
氧气转炉炼钢在整个吹炼过程中，会产生大量的含有CO和粉尘的高温烟气，不但对人体有很大的危害，对环境也会产生严重的污染，而且还会造成大量的能源浪费，因此必须对其进行净化和回收。
转炉煤气净化回收技术目前主要有两种技术：一种是湿法（OG法）技术，另一种干法（LT法）技术。这两种技术在国际上都已经有三十多年的历史，但转炉煤气干法净化回收技术以自身的优点已经被认定为是今后的发展方向。我国在转炉煤气干法净化回收技术方面已经做了全面深入的研究，并于2006年创新性地开发出了完全适合我国转炉炼钢的转炉煤气干法净化回收系统。 二、转炉煤气干法净化回收技术 １、转炉煤气干法净化回收技术的由来
净化回收和利用转炉煤气技术首先是从日本开始的，这与日本能源缺乏有很大关系。日本1962年开始就在八幡钢厂安装了湿法（OG法）转炉煤气净化回收设备，真正在世界范围内兴建转炉煤气回收设备是在上世纪70年代中期能源危机开始的。
起初开发湿法（OG法）是因为转炉煤气是一种易燃易爆气体，该方法不采用高压静电除尘设备是为了避免转炉煤气在其内发生爆炸，湿法（OG法）它给人一种心理踏实的安全感。然而，西德鲁奇、蒂森公司于1969年开发并在萨尔吉特的派那钢厂安装了第一套转炉煤气高压静电除尘净化回收设备，它就是转炉煤气干法（LT法）第一套设备。从该法在世界各地钢厂的应用来看，没有事故记录，而且技术先进。 2、转炉煤气干法净化回收技术的工艺流程
氧气转炉炉内出来的烟气，温度高达1450 ~1600℃，经移动裙罩进入汽化冷却烟道。移动裙罩为水冷并可上下升降，吹氧冶炼时，炉口与移动裙罩的间隙越小越好，尽量避免冷空气进入，此处形成微压差（一般为20Pa左右），如果冷空气进入量太多，不但烟气量增大，还会使煤气含量下降，其热值也随之下降。高温烟气经汽化冷却烟道后，温度由1450℃降到800~ 1000℃。然后进入蒸发冷却器，在蒸发冷却器内的上部装有若干个气—水雾化喷嘴，根据进入蒸发冷却器的烟气温度和流量的大小，由计算机自动控制其喷水量，使所喷出的水全部汽化，利用其汽化潜热大量吸收烟气中的热量， 使烟气温度由800~1000℃降致200℃左右。在蒸发冷却器中因为喷入了大量的雾化水，不但使烟气温度降到200℃左右，也起到烟气调质作用，使其粉尘的比电阻降低到适合电除尘器捕集的范围内，同时蒸发冷却器也起到了对较大颗粒的粉尘的除尘作用，可以算作第一级除尘，其除尘效率一般可达30％左右。而后200℃左右的烟气进入圆筒型电除尘器进一步净化。圆筒形电除尘器是干法烟气净化回收系统的关键设备。因为氧气转炉烟气的主要成分为煤气，具有爆炸的危险性，为了使电除尘器有较好的空气动力特性，避免在除尘器内部形成煤气和空气的
可然性混合气体，所以要防止气体在电除尘器内形成回流和死区，最佳的流动方式是以柱赛状流动通过电除尘器内部，因而将电除尘器截面设计成圆形。其壳体的设计耐压为2×105Pa（2Kg/cm2）。圆筒形电除尘器在其进出风口配备有若干个不同级别的安全泄爆阀。从圆筒形电除尘器出来的烟气通过风机，再经过切换站，此时的烟气温度为150~200℃。因为氧气转炉炼钢每炉钢的冶炼周期为30~40min，除去兑铁水、扒渣及出钢等辅助时间，每炉钢的吹氧冶炼时间约为16min左右，在吹氧冶炼的16min的前期和后期，烟气中的CO浓度低，此时通过切换站切换致焚烧放散塔点火后燃烧放散。在吹氧冶炼的中期，此段时间为9~10min，CO含量高的煤气通过切换站切换致煤气冷却器，在煤气冷却器中喷水，将150~200℃的煤气冷却到70℃左右，然后进入煤气柜。由蒸发冷却器捕集下来的粉尘和由圆筒形电除尘器捕集下来的粉尘，因为其全铁含量可达70 ％以上，一同输送到压块系统由压块设备压成合适的大小的块状，直接加入转炉替代废钢或矿石作为冷却剂，可直接回收其金属铁。 三、转炉煤气干法与湿法净化回收技术主要设备构成 1. 转炉煤气干法净化回收技术主要设备构成 (1) 煤气净化设备
蒸发冷却器装置，包括喷嘴及水泵。
圆筒形电除尘器，包括壳体及其所有的内部设备以及粉尘的输送设备。 包括各种阀门介质管路等全套链式输送机。 煤气引风机。
粉尘系统(包括输送与回收再利用)。 放散烟囱，包括放散点火系统。 (2) 煤气回收设备
煤气切换站，包括钟型阀及液压系统。 一套眼镜阀。
煤气冷却器系统及水泵。 一套特殊部件(各种阀、配件等)。 电气设备(包括马达控制中心)。 一套基础自动化。 (3) 粉尘压块设备 回转窑。
压块机与其液压及驱动设备。 振动筛。
一套粉尘输送装置。 一套压块输送装置。 一些特殊设备(阀门及配件)。 一套电气设备。 一套基础自动化。
2. 转炉煤气湿法净化回收技术主要设备构成 第一级煤气净化设备(包括喷嘴)。 第二级煤气净化设备(包括调节单元)。 第一级净化设备的给水泵。 第二级净化设备的给水泵。
引风机(包括入口调节挡板和液力耦合器)。 管道系统。
放散烟囱(包括点火装置)。 三通切换阀(包括液压系统)。 粗颗粒分离器。 浓缩机。 泥浆泵。 压滤机。
特殊的各种阀件。 一套电气设备。 一套基础自动化。
四、转炉煤气干法与湿法净化回收技术特点分析 1．转炉煤气湿法净化回收技术特点分析 1) 优点：
(1)系统简单，备品备件、仪表仪器数量少，性能要求不高。 (2)管理和操作要求不复杂。
(3)技术、设备已较为成熟，国内已全面掌握。 (4)一次投资费用少。
2) 缺点：
(1)煤气灰尘浓度高，为100mg/m3。如果降到10mg/m3，要在气柜与加压站间增设电除尘器，需增加投资费用。
(2)系统阻力相对干法系统较大、能耗较大。
(3)水治理设施较干法系统增加投资1500万元/套，并且占地面积大；不能根本解决二次污染问题。尤其是六价铬废水无法处理，对地下水会造成严重污染。 (4)循环水量、耗水量较干法系统大。 2．转炉煤气干法净化回收技术特点分析 1) 优点：
(1)煤气含尘浓度低，一般在10mg/m3以下，可以直接送用户使用。由于煤气的含尘浓度低，为煤气并网也带来一部分的延伸效益，可以省去并网前的精除尘及降低对管网的磨损。
(2)由于控制程度高，煤气回收时切换速度快，提高了煤气回收量，吨钢可回收煤气较湿式系统多回收15～30m3。
(3)干法净化后的烟气含尘量考核值平均在0.2mg/Nm3以下，远低于国家规定的排放指标（100mg/Nm3）；煤气回收CO含量高。
(4)风机寿命长：由于净化后气体含尘量低，因而风机使用寿命长，维护工作量小。
(5)系统阻力小，包钢210t转炉干法除尘系统阻力约7500Pa，为原湿法的37.5%，吨钢耗电量将相应减少了5kW·h，能耗低。
(6)节水：干法系统循环水量是湿法的28%；耗水量约0.05t/t钢，是湿式除尘系统的1/5左右。整个系统实现了污水零排放。
(7)节电：干法系统的总电负荷是湿法的52%，大大节约了电耗。 (8)相对于湿法，增加了含铁粉尘的回收量和减少了运输成本。
(9)没有水处理系统，减少了占地面积，整个工程总占地面积约6000m2，约为湿法的1/2,，节省了征地费用。 (10) 避免了二次污染。
(11) 由于节省运行费用、多回收的煤气及减少放散、避免了二次污染，环境效益、经济效益显著。 2) 缺点：