除霧器在轉爐煤氣干法凈化回收系統中的應用

車雙平，張陣超，馬 杰

（西安西礦環保科技有限公司，陜西 西安 710075）

近年來，國家對轉爐煉鋼過程中所產生煙氣的粉塵排放濃度要求越來越嚴格，部分地區煉鋼企業已經將排放要求限制在10 mg/Nm3以下[1]。然而，傳統的轉爐煤氣干法凈化回收系統很難長期保證出口排放濃度穩定在10 mg/Nm3，因此，在傳統的轉爐煤氣干法凈化回收系統基礎上，煤冷前移技術得到了廣泛推廣。

1 轉爐干法系統煤冷前移技術

傳統轉爐煤氣干法凈化回收系統的工藝流程為[2]：轉爐煉鋼過程中產生的高溫煙氣經過汽化冷卻煙道冷卻，煙氣溫度降至800～1 000 ℃，然后經過帶有噴霧系統的蒸發冷卻器進一步降溫至260 ℃（不同項目根據工藝管道的長短略有差異），同時對煙氣進行調質處理，使煙氣中粉塵的比電阻更有利于電除塵器的捕集。蒸發冷卻器內約30%～40%的粗顆粒粉塵沉降到底部，由排灰系統排出。冷卻調質后的煙氣通過荒煤氣管道進入電除塵器，經電除塵器凈化后使煙氣含塵量降至15 mg/Nm3以下。

除塵器出口煙氣經管道進入切換站。切換站主要由兩個液壓控制的杯閥組成，當煙氣符合回收條件時，即一氧化碳含量大于30%且O2含量小于1%時，回收杯閥打開，放散杯閥關閉，煙氣通過回收杯閥進入煤氣冷卻器，經過噴淋系統噴水降溫至70 ℃以下進入煤氣柜儲存。當煙氣不符合回收條件時，切換站切換至放散狀態，煙氣通過放散煙囪點火放散。

煤冷前移技術，則將煤氣冷卻器移至切換站之前，即無論煤氣是否符合回收條件，都必須經過煤氣冷卻器進行噴水降溫和精除塵，再次凈化后的煙氣經過切換站完成回收或放散過程。

2 除霧器原理、結構及選型設計

煤冷前移技術雖然可以降低粉塵排放濃度，但是煙氣經過煤氣冷卻器噴水降溫后存在大量霧滴，含濕量較大，嚴重時會造成放散煙囪“下雨”現象[3]。為降低冷卻后煙氣的含濕量，我司在應用煤冷前移技術時，在煤冷出口設置除霧器，當含有霧滴的煙氣以一定速度流經除霧器時，由于氣體的慣性撞擊作用，霧滴會與除霧板碰撞并附著在除霧板表面。隨著霧滴越來越多，將會聚集成大的液滴，直到液滴自身重力超過氣流的上升力與液滴表面張力的合力時，液滴就會從除霧板表面上被分離下落。

除霧器的除霧效率隨氣流速度的增加而提高，但流速增加也將造成系統阻力升高，能耗隨之升高。而且流速過高還會引起二次帶水，從而降低除霧效率，因此煙氣流速應控制在一定限度內。通常將通過除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時的煙氣流速定義為臨界流速，該速度與除霧器結構、系統帶水負荷、氣流方向、除霧器布置方式等因素相關，設計流速一般在3.5～5.5 m/s。

除霧器主要由除霧器本體、支撐裝置、沖洗裝置構成。除霧器本體通常由高分子材料或不銹鋼兩大類材料制作而成，為保證除霧效果，系統在運行一段時間后，需要通過沖洗裝置對除霧板進行沖洗，使除霧器始終保持在最佳除霧效果。由于進入煤氣冷卻器的煙氣溫度一般在150～180 ℃，經過噴水冷卻后溫度降至70 ℃以下，若煤冷噴淋系統出現故障，則高溫煙氣將會直接通過除霧器，因此，除霧器通常選用耐溫的不銹鋼材質。

除霧器安裝在煤氣冷卻器的上部，安裝示意圖如圖1 所示，通常選用二級除霧。第一級選用流線型板式除霧器，板厚不低于1 mm；第二級選用絲網除沫器，層狀結構，用于去除更小的霧滴。除霧板采用模塊化結構，便于現場的安裝以及后期更換維護。沖洗裝置分為三層，一級除霧器采用上下兩側雙向沖洗；二級除霧器采用從下往上進行沖洗；沖洗噴嘴通常選用實心錐螺旋噴嘴，噴嘴的噴霧角度及數量則根據不用的工況條件進行合理選型。

圖1 除霧器安裝示意圖

3 除霧器應用工程案例

本文所述除霧器具有以下特點[4]：①除霧效率高。在正常運行工況下，除霧器出口煙氣中的霧滴濃度不高于35 mg/Nm3。②壓降小。若不考慮除霧器前后的干擾，在保證100%煙氣負荷下，整個除霧器系統的壓降小于350 Pa。③耐高溫。除霧板的耐溫不小于250 ℃。④耐壓。可保證承受沖洗水壓為0.2～0.4 MPa 時，除霧器可正常工作。

以內蒙古赤峰某轉爐煤氣干法凈化回收系統項目為例，項目最大濕煙氣處理量為275 000 m3/h，煤氣冷卻器筒體直徑5 000 mm，有效節流面積約19.6 m2，最大煙氣流速約3.9 m/s，煤冷入口煙氣溫度小于180 ℃。

該項目除霧器采用兩級除霧，第一級為粗除霧，選用板式S 形除霧器，除霧板采用不銹鋼材質，厚度不小于1 mm，高度215 mm；第二級為精除霧，選用絲網除沫器，層狀結構，絲網采用不銹鋼材質，高度150 mm。除霧器沖洗裝置采用三層結構，第一級板式除霧器采用上下雙向沖洗；第二級絲網除沫器采用下部朝上沖洗，噴水壓力約0.4 MPa；噴嘴采用螺旋噴嘴，噴霧角度90°。現場根據實際使用情況對除霧器進行定期沖洗，以保證除霧器的除霧效果。

項目投運以來，系統粉塵排放濃度及煙氣含濕量均低于要求數值。根據現場實際檢測，煙氣含濕量約11%左右，檢測結果如表1 所示。

表1 內蒙古赤峰項目煙氣檢測結果

4 結語

為了滿足國家環保標準要求，煤冷前移技術已經在國內多個鋼廠轉爐煤氣干法凈化回收系統中成功運用。而在煤氣冷卻器上部設置除霧器，可有效降低含濕量，可節約水資源并避免濕煙雨產生。