轉爐一次煙氣OG濕法除塵系統改造工藝探討

馬建杰

摘 ?要：鋼鐵行業為了實現超低排放標準，必須對除塵系統進行工藝改造。本文分別介紹了濕法和干法除塵系統的應用，分析了轉爐一次煙氣除塵系統工藝改造方法，結果顯示相比于OG濕法工藝，新型除塵工藝成本節約合計6.24元/t鋼，除塵效果能達到10 mg/Nm3以下，具有較高的經濟和環保效益。

關鍵詞：轉爐;一次煙氣;濕法除塵;系統改造

近年來，空氣質量問題成為社會民眾關注的一個要點，要求企業必須在減排工作上下功夫、出實效。2020年中國環境保護產業協會印發《鋼鐵企業超低排放改造技術指南》，要求加強源頭控制，采用清潔原、燃料，采用先進的清潔生產和過程控制技術，實現大氣污染物的源頭削減[1]。在此背景下，傳統的濕法除塵工藝因除塵效果差、能耗高等特點，影響企業的生產效益，必須進行技術升級與工藝改造。以下結合筆者的工作實踐，探討了轉爐一次煙氣OG濕法除塵系統的工藝改造和實際應用。

1.濕法除塵系統的應用

1.1 傳統OG濕法除塵技術

轉爐一次煙氣采用傳統OG濕法除塵技術，系統主要由活動煙罩、飽和塔、二次除塵器、彎頭脫水器、濕氣分離器等組成。轉爐煙氣在燃燒之前，經過煙罩和汽化冷卻煙道，將溫度降低至900℃，然后進入除塵裝置。除塵裝置是整個系統的核心，煙氣經過凈化、脫水，在離心風機的作用下到達煤氣柜，作為燃料使用。在吹煉前期和后期，如果CO濃度較低，三通閥可切換至放散塔進行燃燒。

1.2 工藝改進

在新規出臺之前，對于煙氣排放的標準要求低，傳統OG濕法除塵技術的應用廣泛，不僅除塵效率高，而且造價低、操作維修方便，尤其適合處理高溫、高濕、易燃、易爆的含塵氣體。新規出臺后，對于煙氣排放的標準要求提高，企業開始對傳統OG濕法除塵工藝進行改進，典型代表是半濕半干法工藝。該工藝的應用，能將煙氣中的顆粒物濃度降低至20 mg/Nm3，一次投資減少，具有良好的經濟效益，缺點是難以達到更低的排放要求[2]。此外，一些企業受到場地和資金的限制，嘗試在OG濕法除塵系統中，加入濕式電除塵器，能達到20 mg/Nm3的排放要求。但是，濕式電除塵器使用的電源系統能耗高，而且因運行環境惡劣存在燃爆風險，威脅生產過程和人員安全。

2.干法除塵系統的應用

2.1 靜電除塵技術

轉爐一次煙氣采用靜電除塵技術，對煤氣的回收率高，不需要設置廢水處理裝置，而且能耗明顯降低。經除塵后，煙氣中顆粒物濃度在10-20 mg/Nm3之間。從系統組成來看，主要包括蒸發冷卻器、靜電除塵器、煤氣冷卻器、除灰系統、放散煙囪等。工藝流程如下：高溫煙氣經過汽化冷卻煙道，將溫度降低至850-1000℃;進入蒸發冷卻塔，高壓水霧化噴出，煙氣進一步降溫至250℃;同時對煙氣進行調質，促使比電阻有利于電除塵器補集;在蒸發冷卻塔內，約一半粗粉塵沉降至底部，由排灰閥排出;冷卻調質后的煙氣，進入電除塵器進一步除塵，合格的煤氣進入煤氣柜，不合格的煤氣在煙囪放散。

靜電除塵技術的優勢有：①除塵效果好，煙氣中含塵量一般低于15 mg/Nm3，甚至達到10 mg/Nm3以下;②系統運行壽命長，磨損小，維修量小;③系統阻力小，循環水用量少，具有良好的節電效果。缺點則是：①一次投資高，系統設備復雜、占地面積大，對設備材料要求高;②蒸發冷卻塔的運行，需要消耗大量蒸汽，該環節不節能;③技術操作要求高[3]。

2.2 工藝改進

煙氣冷卻環節，需要消耗能源進行冷卻降溫，如果對余熱進行回收利用，能產生巨大的收益。基于此，不少企業對干法除塵系統進行工藝改進，設計出了余熱回收布袋除塵器。工藝流程是：轉爐一次煙氣在汽化冷卻煙道內，由余熱回收設備回收能量，促使溫度降低至設定值;然后經過布袋除塵器除塵，在風機作用下合格煤氣進入煤氣柜，不合格煤氣在煙囪放散。在布袋除塵器內，濾袋能將煙氣含塵量降低至15 mg/Nm3，而且能減少電能消耗。轉爐一次煙氣在冷卻時，和水不直接接觸，當風機溫度超過70℃時才會噴水冷卻，因此煤氣含水量很低，煤氣的熱值較高，方便輸送和使用[4]。

和OG濕法除塵技術、靜電除塵技術相比，布袋除塵器的技術優勢包括：①系統中沒有或少有循環水，不需設置污水處理裝置，可減小占地面積;②除塵效率高而且穩定，能達到15 mg/Nm3以下;③不會出現電火花氣暈、放電等情況;④煤氣含水率低，品質明顯提高;⑤運行阻力低于濕法工藝，略高于干法工藝，風機電機容量均不高，可降低運行費用;⑥煙氣余熱回收率高，實現能源回收利用，從而間接降低生產成本。

3.轉爐一次煙氣除塵系統工藝改造

3.1 系統構造和工藝流程

基于濕法除塵和干法除塵的優缺點，我們對除塵系統進行工藝改造，得到新型除塵系統，其結構組成見圖1。新型除塵系統主要由活動煙罩、汽化冷卻煙道、蒸發冷卻器、電除塵器、煤氣冷卻器、放散煙囪、煤氣柜、加壓站、煤氣混合站等組成。工藝流程如下：轉爐一次煙氣經活動煙罩采集，進入汽化冷卻煙道降溫;在蒸發冷卻器內，雙介質噴淋系統補集煙氣中30%-40%的粉塵并降至底部;然后進入電除塵器，在風機作用下經過煤氣冷卻塔再次降塵;合格煤氣進入煤氣柜，不合格煤氣經煙囪放散。系統工藝改造亮點有兩個：一是煙氣在蒸發冷卻器內補集后，由輸灰系統輸送至中間儲灰倉，當做渣料使用可降低資源消耗量;二是煤氣冷卻器前移，位于切換站之前，不論處理后的煙氣是否合格，均要在冷卻器內再次降塵。從實際運行結果看，煙氣處理后的顆粒物濃度能達到10 mg/Nm3以下。

3.2 工藝優勢

新型除塵工藝的優勢包括：①除塵效果好，能滿足排放標準要求;②風機磨損小，能延長使用壽命，降低維護費用;③粉塵含量低、煤氣質量高，對管網的損害小;④循環水量小，水消耗量減少;⑤不需設置污水處理設備，可減小系統占地面積;⑥粗灰可直接原位回用，細灰可送回燒結廠作配料利用。

3.3 能耗優勢

以一臺120t轉爐為例，在相同的生產條件下，對比新型除塵工藝和OG濕法工藝的能耗情況，結果見表1。分析可知：相比于OG濕法工藝，新型除塵工藝成本節約合計6.24元/t鋼。

4.結語

綜上所述，鋼鐵企業在生產過程中，對轉爐一次煙氣進行除塵處理，是防治空氣污染、改善空氣質量的有效手段。文章介紹了濕法、干法除塵系統的應用，分析了除塵系統的工藝改造方法，希望為鋼鐵企業提供參考，以提高經濟效益和環保效益。

參考文獻：

[1]李朝輝.濕法除塵新OG系統在轉爐一次除塵的應用[J].現代冶金，2020，48（2）：30-31.

[2]楊瑩莉.轉爐一次煙氣凈化回收技術研究進展及挑戰[J].科技視界，2015（5）：288-289.

[3]孫曉蔚，劉春娜.半干法除塵系統在寧鋼轉爐一次除塵的應用[J].浙江冶金，2017（1）：44-46.

[4]陳凱，高海波，張陣超，等.淺談轉爐干法除塵系統泄爆成因及處理預案[J].科技風，2019（3）：154.