转炉煤气干法LT净化回收技术的应用及防爆措施Word文档下载推荐.docx

转炉煤气干法LT净化回收技术的应用及防爆措施Word文档下载推荐.docx

《转炉煤气干法LT净化回收技术的应用及防爆措施Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《转炉煤气干法LT净化回收技术的应用及防爆措施Word文档下载推荐.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

四是系统简化，占地面积小。

因此，LT法干法除尘技术比OG法湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益。

由于该系统具有能耗低，除尘效率高，并取消了污泥系统，转炉煤气与粉尘均得到了综合利用，并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗，有望实现转炉负能耗炼钢的目标，因而获得世界各国的普遍重视和采用。

到目前为止，转炉煤气干法（LT法）净化回收技术在德国、奥地利、韩国、澳大利亚、法国、卢森堡等国得到应用，与此同时，美、英、日也开始采用该技术，应用总数已达40套以上。

转炉煤气干法（LT法）净化回收技术在国际上已被认定为今后的发展方向。

2、经济效益和社会效益分析

由于氧气转炉干式电除尘技术具有独特的优越性，所以被越来越多的国家所采用以取代OG法。

采用干式电除尘技术，不但经济效益明显，且环境效益也佳。

根据宝钢转炉煤气湿法（OG法）净化回收系统及干法（LT法）净化回收系统运行的经验，采用干法电除尘技术，每吨钢可节约电1.1度，节水3吨，并可回收10.5公斤含铁75%以上的烟尘和相当于20升左右燃料油的优质煤气.此外,每吨还可节约生产费用2.5元人民币。

我国目前广泛采用的转炉湿式除尘系统（OG法），除宝钢外，一般大、中型转炉除尘吨钢耗电平均为6度，小型转炉除尘耗电平均10～15度。

转炉煤气的回收率很低，转炉除尘的污水处理复杂，污泥均未合理的综合利用。

如果一个年产300万吨钢的大型氧气转炉炼钢车间由OG法改用LT法干式电除尘，假定它们回收的能量和烟尘相等，仅节电，节水和节约生产费用三项合计的年经济效益年，按最保守的估计也在1700万元以上。

其中：

节约工业用电：

0.4x1.1x3000000=900万元（每度电按0.4元计）

　　节约工业用水：

1.0x3.0x3000000=132万元（每吨水按1.0元计）

　　　节约生产费用：

2.5x3000000=750万元

此外，含铁粉尘压球后代替转炉废钢和矿石也将是一笔可观的附加收入．

★如果在我国普遍推行转炉干法电除尘，全年除尘耗电可减少近3亿度。

★若将转炉可回收的煤气与蒸汽都综合起来，折合成标准煤，每吨钢可回收35公斤左右，可望实现低能或无能练钢。

★更值得注意的是干法回收的粉尘，成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂，直接回收其金属铁，可增加钢产量180吨/每万吨钢。

★使煤气粉尘排放量大大低于国家环境保护要求，创造一个良好的生产环境和生活环境。

★大大减少了原系统的设备维修费用。

3、转炉煤气干法（LT法）与湿法（OG法）除尘的技术经济指标比较

在新建或改造一座炼钢转炉时，其除尘系统选择干法除尘，还是湿法除尘，以下引用德国鲁奇公司两座次150吨转炉为例。

提供干法与湿法除尘的技术经济比较，对设计人员、用户选择除尘方法有一定的参考价值。

（1）基本参数

氧气量42000Nm3/h转炉容量150t

年钢产量1.3x106t冶炼周期性40～50　min

吹氧时间16~17min每天吹炼炉数30炉

原始炉气量94000Nm3/h燃烧系数0.1

烟气量110000Nm3/h出汽化冷却器温度1000°

C

（2）除尘系统相应设备的主要技术数据对比

OG湿法除尘

LT干法除尘

降温文氏管

t=78°

蒸发冷却塔

t=150°

⊿P=3000Pa

⊿P=100Pa

除尘文氏管

⊿P=12000Pa

静电除尘器

⊿P=200Pa

出口含尘≤100mg/Nm3

出口含尘＜10mg/Nm3

高压离心风机

P=21000Pa

单机轴流风机

P=6500Pa

功耗

N=1865kW

N=610kW

---------

饱和冷却器

煤气含尘量~10mg/Nm3

污水沉凝装置

干法输送储存装置

污泥脱水装置

干法成球压块装置

污泥干燥

------------

污泥返回烧结

沉块返回烧结

消耗指标

每炉耗电1235kW

每炉耗电335kW

每炉耗水70m3

每炉耗水25m3

（3）投资比较

比较内容简介

OG法

LT法

一次投资额（百万德国马克）

18.6/（100）

20.5/（110）

年经济收益（百万德国马克）

煤气

球团

合计

13.0

--

13.0/（100）

3.9

16.9/（130）

年经营费用（百万德国马克）

利息年利7.5%

折旧每年8.33%

操作费

维修、保险费

工资待遇（3%～5%）

1.4

1.55

1.74

0.44

0.69

5.82/（100）

1.54

1.71

0.49

0.40

0.38

4.52/（78）

吨钢费用（德国马克）

4.48

3.48

注:

比较内容中投资费用不包括烟罩、汽化冷却烟道、煤气柜与烟气管道。

上述分析表明，干法电除尘系统的初次投资比湿式系统约高10%。

但由于干式系统具有许多优点，所以其年消耗费用比湿法低22%。

从综合比较表可看出，干法所多花的投资，不到一年半时间即可全部收回，而且随着运行时间的增长，干法除尘的经济效益逐年增加。

二、德晟转炉干法除尘工艺介绍

约1550℃的转炉烟气在ID风机的牵引作用下，经过烟气冷却系统（活动烟罩、汽化冷却烟道），使温度降至800℃～1000℃后进入蒸发冷却器。

蒸发冷却器内配备8只双介质雾化冷却喷嘴，对烟气进行降温、调质、粗除尘，烟气温度降低到200℃，同时约40%烟气中的粉尘在蒸发冷却器雾化水的作用下被捕获，形成的粗颗粒粉尘通过链式输送机输入粗灰储灰仓；

经冷却、粗除尘和调质后的烟气通过除尘管道进入圆筒形静电除尘器，烟气经静电除尘器除尘后含尘量降至10mg/m3以下。

静电除尘器收集到的除尘灰，经过扇形刮板器、底部链式输送机和细灰输送装置排到细灰仓。

除尘后的烟气再经除尘风机送至切换站，实现煤气放散或回收的快速切换。

为适应转炉烟气的变化，轴流风机采用变频调速，以满足转炉每个冶炼周期各个阶段烟气量的变化。

在切换站前设有气体分析仪，根据气体分析仪检测的一氧化碳浓度来控制切换站，当烟气中氧含量及一氧化碳气体含量达到回收条件时，通过切换站的回收钟阀进入煤气冷却器，经喷淋冷降温到70℃以下后并通过管网送入煤气柜。

热值较低的或氧含量>

0.5%的不合格的煤气（或气柜已满）则通过切换站的放散钟阀进入放散烟囱点火放散。

整套系统按照爆炸性气体设计，在电除尘器的进、出口分别设置安全泄压阀，在粗灰系统、细灰系统均设有充氮保护装置；

在管路系统、煤气冷却器设有检修氮气吹扫、压缩空气吹扫装置。

1.蒸发冷却器

转炉冶炼过程中，含有大量ＣＯ的高温烟气经冷却后才能满足干法除尘系统的运行条件。

蒸发冷却器入口的烟气温度为800℃～1000℃，出口温度约为200℃才能达到静电除尘器的条件。

为此，采用了8只双流喷嘴调节最佳水量降温。

双流喷嘴的水量根据进入蒸发冷却器的转炉烟气进、出口温度及流量随时调整。

通入的蒸汽将水雾化成微小的水滴，水滴受烟气加热被蒸发汽化，在汽化过程中吸收烟气的热量，从而降低烟气温度。

　　蒸发冷却器除了冷却烟气功能外，还可依靠气流的减速以及进口处水滴对烟尘的润湿将粗颗粒的烟尘分离出去，达到除尘的目的。

粉尘聚积在蒸发冷却器底部由链式输送机输出。

　　蒸发冷却器还有对烟气进行调质的功能。

即在降低气体温度的同时提高烟气含湿量对烟气进行调质，改变烟气粉尘比电阻，有利于在静电除尘器中将粉尘分离出来。

除了烟气冷却和调节以外，占烟气中总粉尘含量约40%的粗灰在蒸发冷却器中进行沉积并被收集。

2.静电除尘器

静电除尘器有一个圆筒形的钢板外壳，壳体外表面带有隔热装置，设计有4个独立的电场，平行布置。

与除尘器的外壳相连接的阳极板之间形成通道，需净化的烟气流经这些通道，在集尘电极板框架间装有与高压供电系统连接的电极（阴极），由绝缘支架支撑工作电压67kV，峰值电压111kV，由此产生的电晕，将导致形成带负电荷的气体离

子，在放电电极和集尘电极之间的电场作用下，细小的粉尘颗粒由于受到气体离子的作用带上负电，在电场作用下在集尘阳极板上堆集。

积聚在集尘电极上的细颗粒粉尘通过振打脱尘系统，掉落在静电除尘器底部，由扇形刮灰装置收集到电除尘器底部的链式输灰机中。

圆筒形静电除尘器作为转炉一次烟气干法除尘系统的核心设备，其主要技术特点为：

　　①优异的极配形式。

由于转炉煤气的含尘量较高，在进入电除尘器时，一般为55g/Nm³

-80g/Nm³

，而除尘器出口的排放浓度要求小于15mg/Nm³

。

这就要求电除尘器具有非常高的除尘效率，而除尘效率高低的主要因素就取决于其极线极板设计的合理性。

除尘器分为4个独立的电场，平行布置。

第三、四个电场均采用ZT24型阳极板，由于烟气温度较高且条件复杂，所以一、二电场阳极板采用了00Cr12材料。

针对4个电场的先后顺序，阴极采用了不同的形式和材质。

一、二电场阴极极线采用φ6mm不锈钢材质的扁钢芒刺，具备更强的耐冲击性、耐腐蚀性、耐磨性及耐高温性能，其余三、四电场采用了普通C钢材料，通过热调试后的检测，证明了该极线极板设计形式能够保证除尘效率，满足使用要求。

　　②良好的安全防爆性能。

由于转炉煤气属于易燃易爆介质，对设备的强度、密封性及安全泄爆性提出了很高的要求。

该除尘设备采用了抗压的圆筒外形，而且在锥形进出口各配有3套压力释放装置，从而保证了除尘器长期运行的安全可靠性。

③除尘器内部的扇形刮灰装置。

电除尘器内部刮灰装置是电除尘器中极为重要的一部分，电除尘器排灰是否顺利，会影响到整个系统的正常运转。

该除尘器的刮灰装置采用齿轮带动弧形齿条传动，并采用干油智能集中润滑，保证了刮灰装置的顺利运行。

④耐高温双排链式输送机。

由于该除尘设备除尘效率高，所以有大量的灰需要即时输送出去。

设备采用了较单排输灰链更为可靠的耐高温双排链式输送机进行输灰，确保输灰顺畅。

⑤大容量细灰储仓。

由于二台电除尘器都使用一套细灰储灰仓，为确保转炉连续稳定生产，同时还要考虑储灰仓不能及时卸灰的事故状态，因此细灰储灰仓容量按照12小时转炉生产设计；

3.轴流风机 

在干法除尘系统内，烟气依靠轴流风机提供驱动力，是整个干法除尘系统的动力源。

该种风机具备效率高、气流为线型的优点。

与电除尘器配合，引导并驱动转炉烟气呈柱塞形流动。

4.切换站

主要由两个严密密封的具有调节性能的钟型阀组成，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，为避免开关转换不会导致烟气压力的突然变化，在转炉烟气捕集段产生干扰性的烟气喘振现象，阀门关闭时必须在转换的终点位置完全密封，为此干法系统的钟型阀配有液压装置，与调节控制装置协同保证在排放烟囱和煤气柜之间阀门快速切换，阀门切换时间控制在3秒时间范围内。

5.煤气冷却器

　　煤气冷却器在静电除尘器后主要起洗涤降温作用，把经过静电除尘器除尘的合格的回收烟气（150℃～200℃）降温到低于70℃后送入煤气柜，并进一步除尘以减少回收至煤气柜的煤气含尘量。

煤气冷却器内上部装有两层喷水系统，合格烟气从煤气冷却器下部进入顶部排出，从而达到降温作用及进一步净化回收的煤气功能。

6.控制系统

干法除尘控制系统主要包括以下控制系统：

静电除尘器的控制、蒸发冷却器的温度控制、风机转速控制及切换站控制。

整个控制系统的关键是静电除尘器的控制，其性能特点是根据转炉冶炼周期不同工作状态，进行火花跟踪控制、间歇供电、反电晕检测、峰值跟踪控制并提供各种保护功能。

按预先设置的参数控制电场电压和电流，以发挥电除尘器除尘效率，确保安全生产；

蒸发冷却器水量控制是以控制出口烟气温度为核心，通过PID算法控制喷嘴蒸汽阀和水阀，来调节喷嘴的蒸汽及水用量，确保在保证进入蒸发冷却器的水完全蒸发的前提下，尽可能加大用水量，提高转炉烟气湿度，这样可以控制输灰系统不至积水并能沉积尽可能多的粉尘，减轻电除尘本体的除尘压力，而且湿度适当的烟气在电除尘器中更加容易被电场吸附并去除。

风机转速控制：

在不同的转炉冶期时期，烟气量各不相同。

烟气流量根据转炉的状态，按照预先设定好的风机参数――通过改变风机的转速来实现。

其中对烟气流量调节起主要作用的影响参数是吹氧量和烟气量，对于在炼钢过程中进行的加料作业，如球团料或造渣的石灰，DDS系统中的烟气流量调节系统将根据预先设定的程序做出相应的反应。

此外转炉的烟罩的位置和是否启用微差压控制也能影响风机的转速，但软件中该部分调节风机转速范围较窄。

切换站控制是在转炉固定的冶炼周期内根据烟气成分分析确定切换站的动作。

当烟气中ＣＯ含量大于整定值30%、氧气含量小于0.5%时，回收侧杯阀打开、放散侧杯阀关闭进行煤气回收。

反之放散侧杯阀打开、回收侧杯阀关闭进行烟气放散。

三、国内外钢厂转炉煤气干法除尘技术应用情况

1.国外钢厂转炉煤气干法除尘技术应用情况

目前国外转炉煤气干法除尘技术主要有鲁奇-比肖夫（Lurgi-Bischof）的LT法和西门子-奥钢联（SIMENS-VAI）公司的DDS法，在德国、奥地利、韩国、澳大利亚、法国、卢森堡等国得到了广泛应用，美、英、日也开始采用该技术，干法除尘应用总数已达40套以上。

近几年亚洲钢厂应用逐渐增多，浦项公司在1987年将3座250t转炉引进LT法后，新建的浦项厂2套300t转炉继续采用该法，并计划应用于印度钢厂项目的2座脱磷转炉和3座脱碳转炉。

2.国内钢厂转炉煤气除尘技术应用情况

目前我国约90%的转炉仍采用湿法除尘，但随着国家节能减排政策要求的提高，国内越来越多的钢铁企业意识到采用和推广干法除尘技术的重要性。

从1994年宝钢第一次全套引进国外转炉煤气干法除尘系统开始，至今已有40多座转炉采用了干法。

目前我国除少量关键技术和部件引进外，大量的设备、系统设计已实现了国产化，我国采用干法除尘的部分转炉见表。

公司或钢厂

除尘设备

国外技术总负责

国内设计单位

投运时间

宝钢二炼钢

2套250t

奥钢联

中冶京诚

1998年

1套295t

2006年

莱钢

3套120t

鲁奇

西重所

2004年（2套）、

2005年（1套）

1套80t

山东冶金院

2005年

江阴兴澄特钢

2套100t

2005年（1套）、

2008年（1套）

包钢

2套120t

中冶东方

2套210t

太钢

2套180t

中冶赛迪

2套150t

天铁

2007年

国丰钢铁

邯宝

3套250t

2008年（2套）、

2009年（1套）

首钢京唐

5套300t

2008年（3套）、

2009年（2套）

重钢

3套180t

2009年

福建三钢

-

2010年（1套）

应用效果：

我国部分转炉干法除尘效果不仅放散烟气含尘量达到了设计要求，煤气回收量也大大提高。

根据宝钢经验，与OG法相比，采用LT法除尘工艺，吨钢可节电约1.1kWh，节水约3t，并可回收10.5kg含铁75%以上的粉尘和相当于20L燃油的优质煤气。

四、干法除尘系统故障分析

1、混气提枪

通常干法除尘系统设有在线气体分析装置用于系统内气体成分的在线分析，控制转炉氧枪吹炼。

以此避免系统中出现H2、CO和O2在爆炸极限内混和。

尤其要注意的是，如图2的双元体系爆炸极限与爆炸区域三角图中所示，H2、CO组成的混和气体爆炸极限较单一的H2或CO更为宽广，其爆炸下限有明限降低。

这样转炉吹炼的条件要综合考虑最差状态下H2与CO混合烟气的爆炸极限。

由于转炉的二次操作极难控制如喷溅、转炉返干、每次下枪的初始状态蒸发冷却器内喷嘴用水难以控制等原因，因此转炉必须坚决杜绝频繁提枪的生产及设备事故，以保证转炉生产的平稳与连续性，这样转炉铁水成分及氧枪开氧点、氧气流量控制、原辅料加料时机的把握等操作必须根据现场实际情况不断实验及摸索，避免系统内H2、CO和O2在爆炸极限内混和，总结出适用于本厂的转炉操作。

2.输灰机堵灰

蒸发冷却器、电除尘器输灰链堵灰，尤其蒸发冷却器输灰机极易堵灰，主要是：

①由于蒸发冷却器温度控制不好，喷水量大，造成粗灰潮湿。

②蒸发冷却器入口处的双流喷嘴的工作状态将直接影响到水量的调节，在生产中经常出现喷嘴堵塞导致冷却水不能完全蒸发以及在控制蒸发冷却器出口烟气温度恒定的要求下只能加大用水量，使得蒸发冷却器的粗灰潮湿。

③蒸发冷却器双流喷嘴阻塞或磨损，不能很好地将蒸发冷却器的用水雾化，一部分水滴落在蒸发冷器底部，这样导致输灰链箱体及下料管积灰潮湿而堵灰。

3.除尘器泄爆

转炉干法除尘在生产过程中可能产生燃爆，为避免严重的安全事故，必须防止在电除尘器内产生大的泄爆。

4.高压绝缘套管破损

在运行过程中，电除尘器的绝缘件由于安装或自身质量问题会出现破损，另外在转炉长时间停炉不开启加热器的情况下，不经预热将电除尘器立即投入运行也会导致高压绝缘套管破损、碎裂。

高压绝缘套管作为极线框架的支撑结构，破损将会导致阴极极线框架倾斜、变形，甚至与阳极极板相碰致使电除尘器的高压电场不能正常工作，因此必须定期检查及发现损坏的需及时更换。

5.电场极线极板变形

在运行中发现极板易变形，主要是由于电场内部规模较大的泄爆产生的冲击力引起的极线框架和极板变形。

除此之外，由于蒸发冷却器温度控制不稳定、以及由于电除尘器壳体漏风造成内部燃烧，引起电除尘内部结构件局部高温导致变形。

6.第一电场电压和电流太低或者跳电

由于第一电场基本上要负担整个电除尘器的65%左右的除尘负荷，因此如转炉吹炼操作、转炉原辅料用料、操作、烟气温度及水量控制不好，尤其是电除尘器内刮灰装置故障，会造成电场内除尘灰堆积，当积灰接近或达到极板极线框架下沿高度时，电场电流和电压会表现出始终没有其它电场高，直至停止运行，容易造成除尘效果不好。

7.扇形刮灰装置故障

扇形刮灰装置作为电除尘器的关键部件，其工作状态将直接影响电除尘器能否正常运行。

由于电除尘器内的走道材质选型或齿条柱销表面热处理的原因会导致走道下沉及齿条柱销磨损，最终都会使扇形刮灰装置齿条与驱动齿轮脱开，驱动齿轮空转。

这样沉积在电除尘器底部的除尘灰不能被刮刀送入细灰箱体，在电除尘器底部堆积，当除尘灰与极板及极线框架相接触时，电除尘器电场就会表现出工作电流极大但工作电压为0的状况。

8.回收中断

在转炉吹炼正常情况下，影响煤气回收的主要原因除转炉操作外，杯阀前的气体分析设备的故障也会导致的回收中断，因此必须定期对气体分析设备进行维护及易损件的更换；

另外放散烟囱顶部的点火装置故障也是引起转炉事故提枪中断回收的原因之一，主要原因为①火炬防风罩与烟囱设计间距太小，而烟气流速太高，达到27m/s，如果火炬硬度不够，易被转炉烟气吹灭；

②火炬混风口布置位置不正确；

③天然气压力调节不合适。

五、防止卸爆及对策

1、CO在空气中的爆炸上限为75%，也即当有25%体积的空气混入时，才能形成爆炸性气体，这时混合气体中的含氧量应为:

25%*21%=5.25%。

在转炉吹炼过程中，从开始吹氧、出渣直至吹炼结束出钢，整个过程中经常存在着煤气与空气互相置换的情况，为避免煤气与空气直接接触而产生气体爆炸物，要求煤气与空气之间有惰性气体过渡。

因此，严格控制炉气成份，避免形成可爆性气体。

（1）严格操作制度，要有足够的前烧期和后烧期，利用一部份煤气在炉顶燃烧生成的废气作为惰性气体，防止系统中煤气与空气直接接触。

冶炼的前烧期和后烧期产生的一部份煤气，这种煤气成份中CO较少，回收利