粗灰回爐在安鋼轉(zhuǎn)爐干法除塵中的應(yīng)用

李軍強 谷潔 賀小剛 李煥枝

摘 要：安陽鋼鐵股份有限公司（以下簡稱安鋼）第二煉軋廠將三座150t轉(zhuǎn)爐濕法除塵系統(tǒng)改造為干法電除塵。改造完成后，轉(zhuǎn)爐一次煙氣達標排放，能源消耗降低。蒸發(fā)冷卻器捕集的粗灰回爐，有效利用固廢資源、降低生產(chǎn)成本、減少二次污染。

關(guān)鍵詞：干法除塵；粗灰回爐；機械輸灰；氣力輸送

1 概述

目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)比較成熟的技術(shù)主要有濕式除塵、干法電除塵、半干法三種方式。近年來，絕大部分新建及改造項目正在積極采用干法電除塵系統(tǒng)工藝和設(shè)備。國家環(huán)保部門在相關(guān)標準中將干法電除塵作為轉(zhuǎn)爐煤氣凈化推薦方式。

2 工程介紹

安鋼3座150t轉(zhuǎn)爐原有的一次濕法除塵系統(tǒng)因不能適應(yīng)新國標的排放要求，現(xiàn)進行升級改造。經(jīng)過對干法電除塵工藝的比選并結(jié)合安鋼生產(chǎn)實際情況，對傳統(tǒng)的干法電除塵工藝進行優(yōu)化設(shè)計，采用粗灰回爐工藝。轉(zhuǎn)爐一次除塵工藝流程見圖1。

轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中產(chǎn)生的高溫煙氣首先由活動煙罩捕集，然后經(jīng)過汽化冷卻煙道，在回收熱能的同時對煙氣進行初次降溫和余熱利用。汽化冷卻煙道把煙氣溫度由1500℃降至800℃～1000℃。然后進入蒸發(fā)冷卻器，在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，根據(jù)煙氣含熱量精確控制噴水量，水完全霧化后對煙氣進行冷卻并蒸發(fā)，煙氣二次降溫后達到200℃-300℃，噴霧不僅捕集粗顆粒粉塵，并對煙氣進行調(diào)質(zhì)處理，滿足電除塵器的工作條件。粗顆粒粉塵沉降到蒸發(fā)冷卻器底部香蕉彎，經(jīng)內(nèi)置刮板機輸出，再經(jīng)斗提機提升至高位料倉，稱重后進入原有下料系統(tǒng)后回爐。同時在刮板機機尾設(shè)置氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備送至事故灰倉。

粗除塵后的煙氣進入圓筒形電除塵器進行精除塵。進口溫度在150℃-250℃，電除塵器設(shè)四個電場，采用高壓直流電源，根據(jù)系統(tǒng)運行的不同階段控制電壓，收集剩余的細粉塵，電除塵器收集下的粉塵通過內(nèi)置刮板機排出，再通過氣力輸灰裝置送至細灰倉，由真空罐車外運。

凈化后的煙氣經(jīng)除塵風機送至新型煤氣冷卻器，進行再次降溫和洗滌，滿足煤氣柜回收小于70℃的溫度要求。風機采用變頻調(diào)速，以達到流量調(diào)節(jié)。凈化的煤氣被送至切換站，在切換站前設(shè)有一氧化碳和氧氣分析儀，符合回收條件時，通過切換站的回收杯閥進入煤氣柜。不符合回收條件時則通過切換站的放散杯閥進入煙囪，點火放散。

整套系統(tǒng)按照爆炸性氣體設(shè)計，在電除塵器的進、出口分別設(shè)置4組三級泄爆閥，在粗灰系統(tǒng)、細灰系統(tǒng)均設(shè)有充氮保護設(shè)施。

3 粗灰回爐工藝

經(jīng)分析，轉(zhuǎn)爐一次除塵粉塵鐵含量高，在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30～40%的粗粉塵沉降到底部，粉塵主要為大于10μm 粗顆粒粉塵，主要成分為氧化亞鐵（FeO），粉塵對鋼水成分和爐渣成分無不利影響。粗灰還可取代部分廢鋼做冷卻劑。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)已建成的粗灰回爐經(jīng)驗，此次改造中的粗回回爐利用工藝和設(shè)備采用機械輸灰。在蒸發(fā)冷卻器底部的香蕉彎內(nèi)置刮板機機尾，設(shè)置斗提機，將粗灰提升至40.3m平臺的4m3高位料倉，此灰倉稱為稱重灰倉，由于稱重灰倉與原有轉(zhuǎn)爐加料系統(tǒng)落差不大，為防止粗灰在落灰管中粘接和下料速度慢產(chǎn)生故障，故在稱重灰倉底部設(shè)置刮板機，粗灰由刮板機輸送至原加料系統(tǒng)中的匯總料斗，根據(jù)轉(zhuǎn)爐加料工藝需求，按時定量入爐。

采用機械輸灰原因有四：其一需要粗灰輸送上升高度差大，氣力輸送消耗氮氣量大且對氣壓要求較高；其二氣力輸送管道過長，粗灰溫度濕度高，容易造成管道堵塞；其三粗灰回收位置起始于蒸發(fā)冷卻器香蕉彎處，煤氣氧氣情況復雜，氣力輸送防爆穩(wěn)定性不如機械輸灰；其四機械輸灰使用廣泛，技術(shù)成熟，維修維護方便。

如此設(shè)計稱重灰倉原因有二：其一平臺空間允許；其二冶煉計劃需要，方便協(xié)調(diào)生產(chǎn)鋼種。粗灰通過稱重灰倉下的溜灰管在濺渣護爐后下灰至轉(zhuǎn)爐內(nèi)，此工藝灰倉下部設(shè)置氣動插板閥，此閥的開關(guān)由爐前操作室操控，粗灰下料完成后繼續(xù)轉(zhuǎn)爐煉鋼其他階段的工作，直至濺渣護爐結(jié)束為一個完整的粗灰回爐利用工藝過程。

同時在香蕉彎內(nèi)置刮板機機尾處設(shè)置應(yīng)急氣力輸送設(shè)備，解決因工藝和設(shè)備事故導致的粗灰不回爐的問題，保證不影響生產(chǎn)。氣力輸送的氣源采用干燥阻燃氮氣，并對氮氣進行加熱和保溫處理，防止管道內(nèi)出現(xiàn)冷凝水后粗灰結(jié)塊，粗灰通過氣力輸送至容量為15m3事故灰倉，再經(jīng)真空罐車外運。

4 粗灰回爐利用工藝優(yōu)點

4.1 傳統(tǒng)干法系統(tǒng)一般會根據(jù)情況設(shè)置一個較大的粗灰倉，定期人員清運粗灰到燒結(jié)廠再利用，同時要求燒結(jié)廠配備粗灰造球設(shè)施設(shè)備和配備相關(guān)人員。粗灰回爐利用，節(jié)約人力和物力，節(jié)省粗灰造球成本，經(jīng)測算，干法除塵灰量在20千克/噸鋼，其中粗灰占30-40%，根據(jù)安鋼3座150噸轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)量估算，每天回收的粗灰量在100噸左右，按40%的含鐵量計算，每天回收鐵在40噸左右，經(jīng)濟效益可觀。

4.2 按照20m3的運灰車輛計算，每天粗灰運輸需要3車運輸。粗灰回爐，減少運輸?shù)亩挝廴竞瓦\輸成本。同時減少粗灰運輸導致的二次揚塵污染。

5 粗灰回爐利用工藝不足和對策

采用機械輸灰回爐，由于系統(tǒng)為負壓運行，粗灰輸灰系統(tǒng)設(shè)備很難完隔離外界空氣和系統(tǒng)煤氣，存在密封不嚴導致空氣混入，存在爆炸風險。另外機械設(shè)備必然存在機械故障停運，從而導致該系統(tǒng)不能正常運行。此次除塵改造項目粗灰回爐利用，采用了如下措施，有效避免以上問題：

5.1 在粗灰輸灰設(shè)備刮板機、斗提機、卸料閥等多處設(shè)置氮氣密封，防止空氣混入導致爆炸。

5.2 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，控制卸灰閥和斗提機運行時間，比如：在吹氧階段關(guān)閉卸灰閥和斗提機，用收集下來的粗灰封堵住卸灰閥，防止吹煉過程中高濃度的煤氣經(jīng)卸灰閥進入斗提機和粗灰倉中，切斷煤氣進入斗提機和粗灰倉的來源。

5.3 在香蕉彎內(nèi)置刮板機機尾設(shè)置事故氣力輸送設(shè)備，即使粗灰回爐設(shè)備出現(xiàn)故障停運或因煉鋼工藝要求不能回爐，粗灰仍可經(jīng)過事故氣力輸送設(shè)備送到事故灰倉，再經(jīng)真空罐車外運，減少對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的影響。

6 結(jié)束語

安鋼第二煉軋廠150t轉(zhuǎn)爐一次除塵改造為安鋼六大環(huán)保提升項目之一，具有顯著的環(huán)境效益。建成后，轉(zhuǎn)爐一次煙氣排放小于50 mg/Nm3，滿足國家新標準煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準GB 28664-2012 中的要求，新系統(tǒng)運行節(jié)水、節(jié)電、粗灰回爐利用都將為企業(yè)降低生產(chǎn)成本做出貢獻。

作者簡介：

李軍強（1979-），男，環(huán)境工程學士，安陽鋼鐵股份有限公司，工程師。