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凌钢转炉除尘系统改造实践

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【摘要】:
凌钢炼钢厂转炉一次除尘系统工艺流程为转炉炉罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→背包式重力脱水器→环缝文氏管→脱水器→煤气鼓风机→煤气回收(或点燃放散)。该工艺系统目前存在系统阻力大、用水量大等不足,不利于烟气粉尘达标排放。同时,增加煤气回收量、提高转炉煤气热值,从而提高经济效益也是凌钢的迫切需要。为此,北京博鹏北科节能环保股份有限公司(以下简称博鹏环保)对凌钢的转炉除尘系统进行了改造。  因地制宜完善改

  凌钢炼钢厂转炉一次除尘系统工艺流程为转炉炉罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→背包式重力脱水器→环缝文氏管→脱水器→煤气鼓风机→煤气回收(或点燃放散)。该工艺系统目前存在系统阻力大、用水量大等不足,不利于烟气粉尘达标排放。同时,增加煤气回收量、提高转炉煤气热值,从而提高经济效益也是凌钢的迫切需要。为此,北京博鹏北科节能环保股份有限公司(以下简称博鹏环保)对凌钢的转炉除尘系统进行了改造。

  因地制宜完善改造方案

  根据现场具体情况及国家的排放要求,凌钢采用了博鹏环保提供的改造方案:采用喷雾蒸发洗涤塔及出口联络管道,代替一级文氏管及底部背包式重力脱水器。改造后的系统工艺流程为转炉炉罩→汽化冷却烟道→高温非金属补偿器→喷雾蒸发洗涤塔→联络管道→环缝文氏管→脱水器→煤气鼓风机→煤气回收(或点燃放散)。

  具体而言,转炉烟气经汽化冷却烟道降温冷却后,温度由1450℃~1600℃降到900℃左右,通过高温非金属补偿器进入喷雾蒸发洗涤塔,经洗涤降温,温度降至70℃左右,烟气变为饱和烟气并得到粗除尘。降温后的饱和一次烟气(转炉煤气)进入环缝文氏管(除尘文氏管)。环缝文氏管有两个作用:一是煤气回收时,通过液压伺服装置,对喉口的开度进行自动调节,使转炉炉口处于0~20Pa的微正压状态,用以控制炼钢过程中产生的CO,使其不燃烧或少燃烧;二是控制烟气流速,使烟气以稳定的高速气流通过喉口进行精除尘。通过环缝文氏管精除尘后的烟气温度降至60℃左右,净化后的饱和烟气通过90度弯管进入旋流脱水器精脱水,后再经管道进入风机,转炉烟气净化后由引风机诱引并压送至三通切换阀。放散时,由三通切换阀切换至放散烟囱放散。回收时,由三通切换阀切换至煤气管道并经水封逆止阀、U形水封和流量计进入煤气柜。

  巧设计提高除尘效率

  新系统利用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管,取消背包式重力脱水器。为降低系统阻力,减少系统用水量,博鹏环保利用喷雾蒸发洗涤塔代替现有系统一级文氏管。根据现场实际情况,博鹏环保将洗涤塔的上部直径做成2400mm,下部直径做成2800mm,总高度做到7000mm以上,承重梁不动,一级塔底部背包脱水器用联络管替代。

  洗涤塔的阻力为0.5kPa左右,降低系统阻力2.5kPa~3kPa;洗涤塔用水量为90t/h,每座转炉可节省除尘浊环水量50t/h;采用非金属补偿器,取消水冷夹套,还可节省40t/h左右的净环水。系统阻力降低2.5kPa~3kPa,在风机不变的情况下,可以使系统烟气集烟能力增强,进而增加煤气回收量。

  新系统改善炉口微差压控制功能,有效提高煤气热值及煤气回收量。炉口微差压自动控制功能必须与活动烟罩升降装置配合使用,或者说只有吹炼期间降罩,炉口微差压自动控制功能才能真正起作用。

  原来的炉口微差压自动控制系统应用不好,一方面,炉口微差压取压点位置不合适,易堵塞;另一方面,活动烟罩不能降到下限,检测不准。博鹏环保对此进行了改造。炉口微差压自动控制系统与活动烟罩升降装置的改造同时进行,博鹏环保将取压点的位置上移到斜烟道,不容易粘渣堵塞,并在每一个取压点上增设破渣器,非吹炼期进行动作,防止烟道内部粘渣堵塞;在环管上增加氮气吹扫装置,非吹炼期吹扫,保证取压口畅通。吹炼时,活动烟罩降罩,防止炉口与罩口间距太大,从而测不准炉口压力。博鹏环保还将微差压检测系统与文氏管控制系统连锁,从而保证系统的抽气量与产生的烟气量匹配,保证炉口微正压。

  关键设备发挥创新优势

  喷雾洗涤塔。喷雾洗涤塔系统由高温非金属补偿器、洗涤塔塔体、排水水封、雾化系统4部分组成。

  喷雾洗涤的原理:一是利用快速(小于0.5秒)蒸发吸热,降低烟气温度;二是利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘,碰撞后形成大含尘水滴,在洗涤塔下部,气体流速减缓之后,靠自身重力含尘水滴进行沉降,达到除尘目的。

  喷雾洗涤塔不仅替代了一级除尘文氏管,还替代了一级脱水器。因为是蒸发冷却,所以节省水量;靠喷进去的水直接雾化,捕集粉尘,烟气流速低,阻力损失小;没有死角,从根本上消除了安全隐患;由于气体流速低,含尘水滴易于分离,粗除尘效果好。

  用高温非金属补偿器取代原来的水冷夹套及灭火水封,结构更加紧凑,不易积泥,维护量小。

  采用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管进行粗除尘和降温是对传统转炉湿法除尘工艺的革命性创新,利用气雾喷枪直接喷出雾化水与含尘气流混合,达到粗除尘的目的。直接向喷雾蒸发洗涤塔(粗除尘降温设备)中喷入雾化水,进行降温,使用了蒸发冷却的原理,大大降低了用水量;采用高温非金属补偿器取代原来的水冷夹套及溢流灭火水封,简化了工艺流程,省掉了设备冷却水,省掉了溢流水,达到了节水的目的。

  洗涤塔的设计关键是喷枪、喷嘴布水必须均匀,否则易造成洗涤塔净化效果不好。博鹏环保深入研究了喷枪、喷嘴的选型、布置,并进行了计算机模拟设计,保证洗涤塔的净化效率在95%以上,并采用了配水环管,经精确计算、设计,保证环管能很好地起到分配器的作用。

  炉口微差压控制系统。博鹏环保的炉口微差压自动控制系统在现有除尘系统控制画面上显示当座转炉的炉口微差压、文氏管喉口开度等状态。文氏管喉口开度及破渣器具备手动、自动功能,在自动状态下,阀门和破渣器跟随炉前信号自动调节。

  在吹炼时,文氏管喉口开度根据设定的压差自动调节,采用微差压控制时,PLC控制模块接收到变送器检测的实时信号,采用PID控制方式,并与阶段控制、加料控制相结合,喉口开度与加料阀连锁,加料时设一个固定值,加料完成后延时10秒~15秒,切换到微差压控制。该系统实现了模糊控制,对文氏管喉口开度的自动调整,解决了加料时微差压控制滞后的问题。

  在装铁时,文氏管喉口开度保持固定开度不变,将文氏管喉口开度切换到固定位置(固定位置根据经验设定),破渣器自动破渣一次。在手动时,阀门可以根据手动给定信号随意调节,破渣器可以手动破渣。

  炉口微差压信号经过信号隔离器进入PLC,经过PID调节,输出信号控制文氏管喉口开度,同时,反馈文氏管喉口开度信号。破渣器电磁阀由输出继电器控制,控制电缆和动力电缆为单独敷设。控制电缆采用阻燃耐高温屏蔽电缆,通过穿管、走电缆桥架等方式敷设,并做好防干扰措施。动力电缆采用4芯电缆,要求阻燃、耐高温。

  经过上述改造后,凌钢节省除尘水87t/h(循环量),占循环量的36.7%;节省设备冷却水30t/h,占循环量的75%。风机电流降低5A左右,风机节电10%。煤气回收量在热值不变的情况下由124m3/t增至135m3/t,增加8.87%。炉口集尘情况明显好转,解决了炉口外溢烟影响车间内环境的问题,明显改善了平台CO超标问题,优化了职工工作环境。(杨德荣)

编辑:王明军 来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网