中冶华天成功研发自有特色的转炉烟气干法除尘技术

中冶华天成功研发自有特色的转炉烟气干法除尘技术
随着氧气转炉炼钢生产的发展及炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地发展完善。目前，氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法，一种是煤气湿法(ＯＧ法)净化回收系统，一种是煤气干法净化回收系统。这两种方法是目前氧气转炉工程中一次煤气净化回收的主要方法。两种方法相比，干法除尘技术系统阻力小、煤气热值高、没有污水处理、排放浓度低，可以达到15mg/Nm3以下，因此，干法除尘技术比湿法除尘技术有更高的环境效益。

　　一、研发背景

　　国家新的钢铁工业污染物排放标准在2012年10月1日颁布，新的标准要求对于新上项目转炉一次烟气排放浓度在2012年10月1日起就实行50mg/Nm3，对于已建项目转炉一次烟气排放浓度在2015年1月1日起实行50mg/Nm3。

　　而转炉干法技术的排放浓度为15mg/Nm3以下，甚至可以达到10mg/Nm3以下，大大低于国家新的排放标准，对于缓解国内日益严峻的大气环境状况也是极大利好。然而，传统的干法技术关键设备许多都需要进口、一次投资高，使得其推广受到一定限制。中冶华天工程技术有限公司（以下简称“中冶华天”）经过与国外公司工程技术合作，并经工程实践，将国外干法技术消化吸收再创新，扬长补短，开发设计出自有知识产权的干法除尘技术，实现了关键设备、技术自有化和国产化，大大降低了工程投资，为干法除尘的推广应用起了推动作用。

　　二、技术特点

　　转炉烟气干法除尘技术与其他除尘技术相比，有其明显的自身优势：

　　除尘效率高，净化后烟气含尘量为15mg/Nm3以下，如有特殊要求可降至更低；

　　系统阻力小，能耗低，风机运行费用低、寿命长、维修量小；

　　系统循环水量小，相应的循环水的电耗很小；

　　没有二次污水，不需要污泥沉淀池及污水处理等水处理设施及场地；

　　含铁烟尘回收率高，且干法除尘下的灰为干灰，压块后可直接供转炉用。

　　1、转炉烟气干法除尘系统工艺流程

　　2、转炉干法除尘系统主要设备

　　1）蒸发冷却器

　　主要是对转炉高温烟气（～1000℃）进行冷却，达到电除尘器所需的温度（120～160℃） ，是整个干法除尘的核心。主要包括： 补偿器 、塔体 、双流介质喷枪 、香蕉弯管 。

　　2）静电除尘器

　　静电除尘器（EP）为圆筒形静电除尘器，分为4个独立电场，它是转炉烟气干法除尘系统中的关键除尘设备。

　　3）轴流风机

　　轴流风机为干法除尘系统提供动力。特点是系统压力损耗低，系统阻损一般仅为湿法除尘的1/3，它可选用较低的风机功率，为此可以使用轴流风机。与离心风机相比，轴流风机有利于系统的泄爆，可通过变频电机实现无级调速，风机效率高，可实现流量跟踪调节，以保证煤气回收的数量与质量，节约能源。

　　4）切换站

　　切换站是一个干式运转的阀门站，包括煤气分析仪器以及一个回收杯阀和一个放散杯阀。两个杯阀负责在放散烟囱和煤气柜之间进行快速切换，以达到回收尽可能多的转炉煤气的目的。另外杯阀的开关转换必须不会导致烟气压力的突然变化，否则在转炉烟气捕集段将产生干扰性的烟气喘振现象。

　　5）煤气冷却器

　　煤气冷却器主要任务是对回收的煤气进行冷却，达到回收所需的温度～70℃。煤气冷却器由一个塔体和若干喷嘴及附属管路组成，通过喷嘴向塔体内通过的低速煤气喷水进一步降低煤气的温度以达到回收要求，另外在雾化水对煤气进行冷却的同时又进行了一次洗涤，使煤气中烟尘含量进一步降低，可供用户直接使用

　　6）输灰系统

　　蒸发冷却器（EC）粗输灰：～40% 粗灰输灰系统指由EC底部排出的灰尘。

　　静电除尘器（EP）细输灰：～60% 细灰输灰系统指由ESP下部排出的灰尘。

　　三、转炉干法除尘技术创新

　　干法除尘系统中蒸发冷却器、煤气冷却器等主要设备已由中冶华天开发设计并制造，并在软件控制方面也开发出了不少成果，已通过实践完善成功。

　　1 ）开发新的烟气冷却控制算法并推出不积灰判据

　　干法除尘的烟气冷却系统是干法除尘的重点也是难点之一，根据国内外已经投产的干法除尘系统的调研发现，有多家干法除尘冷却系统的冷却效果不理想从而影响除尘效果、损坏设备、增加能源和介质损耗，而且蒸发冷却器的积灰现象多年来一直没有得到有效解决，这已经成了干法除尘系统的顽疾。究其原因都是将干法除尘系统同炼钢的吹炼系统割裂开来所造成的。

　　中冶华天开发的干法除尘系统是基于系统辨识技术的控制系统，充分结合了炼钢各阶段工况的研究和通风过程中能量变化的研究，并将出据自有知识产权的2流冷却水控制不积灰判据并努力使该判据成为行业标准。

　　2） 开发针对干法除尘的微差压控制系统并推出风机节能控制标准

　　一个好的微差压系统意味着：更低的电耗、更低的水耗、更纯更充分的煤气回收、质量更高的蒸汽回收和寿命更长的汽化冷却系统。

　　微差压控制不是干法除尘才有，传统的湿法OG系统也要求微差压控制，但是控制对象发生了变化。干法通过控制风机的转速实现，是变频控制是改变风机运行特性的控制方法。湿法通过改变喉口开度实现，是改变管道阻力的控制方法。同样的控制效果变频法节能45％以上。同干法除尘冷却系统一样，中冶华天研发的微差压控制系统需要结合转炉吹炼的各个阶段的工况、需要辨识通风系统的管道参数、需要克服测量的滞后特性做大量的建模工作，此外，我公司的微差压控制系统还是一个快速参数自寻优系统，快速寻优保证了较短的调试周期和更快的达产速度。

　　鉴于微差压系统是转炉节能的关键所在，结合多年来中冶华天对完整的炼钢系统的研究积淀和在控制系统算法上的可行性研究，在干法除尘的微差压控制系统中将推出风机节能控制标准并努力使该标准成为行业标准。

　　3）开发干法除尘的高压静电场振打模型、最优除尘电压控制模型和临界除尘控制模型

　　对高压静电电场的振打时机的把握和电场电压控制的快速、准确性直接影响除尘效果。中冶华天开发的振打模型是紧密结合吹炼工况和对高压静电场的特性研究的系统模型，生产中要做到及时振打和最长电压可控时间。最优除尘电压控制针对干法除尘的极限效果需要保证除尘期的最大电压积分和最小电压波动。

　　临界除尘电压控制针对除尘效果达标情况下的节能控制模型，推出该模型的理由是：除尘指标同电能损耗呈指数关系变化，而生产超国标除尘效果所耗能源的发电厂很可能以国家标准排放，所以往往综合起来并没有为环保做更多的贡献。

　　四、中冶华天干法除尘专利

　　专利: 1）氮气密封弹簧复位泄爆阀 ；2）节能型静电场电压控制系统；3）回收杯阀液压控制系统

　　软件着作权：1）转炉干法除尘自动化控制系统；2）转炉干法除尘自动化控制仿真系统

　　五、研发团队和成功应用

　　中冶华天环保分公司及通风环保事业部拥有一支专门的老中青结合的研发团队，科研开发实力雄厚，特别在钢铁冶金的烧结烟气脱硫、转炉一次烟气净化、电炉高温烟气余热回收净化等方面研发走在业内前列。

　　目前，中冶华天干法除尘技术已在江苏中天钢铁集团公司120 t转炉炼钢工程 、中天钢铁公司120 t(二期)转炉炼钢工程 、鞍山宝德120 t转炉炼钢工程 、嘉晨集团营口天盛2×120 t转炉炼钢工程、山东传洋2×120t转炉炼钢工程中成功应用，并且经济和环保效果良好
（http://www.mgongkeji.com/）