轉(zhuǎn)爐除塵設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言…………………………………………………………2</p><p>　　國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煙氣除塵技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀………………3</p><p>　　1.1濕法系統(tǒng)……………………………………………3</p><p>　　1.2干法系統(tǒng)………………………

2、……………………5</p><p>　　新型轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收…………………………………7</p><p>　　2.1雙層濾料床過濾除塵器……………………………7 </p><p>　　2.2轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收和余熱利用新工藝……………9</p><p>　　3.結(jié)語………………………………………………………10</p

3、><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………11</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　我國現(xiàn)有600多座轉(zhuǎn)爐，年產(chǎn)鋼超過4億噸，節(jié)能減排潛力巨大。目前我國絕大多數(shù)轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐煤氣凈化采用較為落后的濕法（以下簡稱老OG）除塵，耗水耗電量大，是鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的薄弱環(huán)節(jié)。除了老OG除塵之外，近年來我國新

4、建轉(zhuǎn)爐采用了第四代濕法（以下簡稱新OG法），以及引進(jìn)的千法（以下簡稱LT法）：使轉(zhuǎn)爐煤氣凈化技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。在轉(zhuǎn)爐煤氣凈化技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)，國內(nèi)多家設(shè)計(jì)研究單位進(jìn)行了吸收開發(fā)，目前轉(zhuǎn)爐煤氣凈化的LT法、新OG法除引進(jìn)少量關(guān)鍵技術(shù)和部件，大量的設(shè)備設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)立足于國內(nèi)，甚至新OG法基本實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化。對我國轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼起到了積極的推動作用。但是我們?nèi)郧逍芽吹?，轉(zhuǎn)爐煤氣凈化發(fā)展到今天，這些技術(shù)包括引進(jìn)技術(shù)都不同程度的

5、存在一些問題、或有值得改之處，這是我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排要追求和持續(xù)研究的新目標(biāo)和新課題。</p><p>　　正是由于目前各種除塵方式的利弊所在，使新建轉(zhuǎn)爐除塵設(shè)計(jì)選擇ＬＴ法還是新OG法似乎難以確定。本文就兩種除塵方式進(jìn)行比較，提出自己的建議。</p><p>　　1.國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煙氣除塵技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀</p><p>　　當(dāng)前,轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收技術(shù)主要有兩大

6、類型:即日本的濕法系統(tǒng)(OG法)和德國的干法系統(tǒng)(LT法)。</p><p><b>　　1.1　濕法系統(tǒng)</b></p><p>　　圖1　OG法工藝流程</p><p>　　OG法是以雙級文氏管為主,抑制空氣從轉(zhuǎn)爐爐口流入,使轉(zhuǎn)爐煤氣保持不燃燒狀態(tài),經(jīng)過冷卻而回收的方法,因此也叫未燃法,又稱濕法。在濕法方面,日本從60年代起開發(fā)了OG法,這

7、是世界上普遍采用的流程。1962年,日本新日鐵公司的轉(zhuǎn)爐首次成功地應(yīng)用該法對轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行除塵并回收,合理地利用廢氣中的化學(xué)能和顯能及含鐵粉塵。目前己成為世界上最廣泛采用的轉(zhuǎn)爐煙氣處理方法,在保護(hù)環(huán)境、回收能源方面發(fā)揮了積極作用。</p><p>　　OG法裝置主要由煙氣冷卻系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)及附屬設(shè)備組成(見圖1)。在冶煉中生成高一氧化碳濃度且含150～200mg/m3粉塵的煤氣,溫度達(dá)1600℃。在風(fēng)機(jī)吸力作用

8、下,煤氣從活動煙罩進(jìn)入全封閉的回收系統(tǒng),經(jīng)汽化冷卻煙道后溫度降至1000℃。一級文氏管進(jìn)行粗除塵和煤氣降溫、滅火,溫度降至75℃;隨之煤氣經(jīng)重力脫水器脫水后再進(jìn)入二級文氏管進(jìn)行精除塵和再冷卻,溫度降至65℃左右,含塵量降至150mg/m3以下,煤氣再度脫水后進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)。煤氣借風(fēng)機(jī)出口正壓力、通過三通閥切換,當(dāng)煤氣CO<30%時(shí),送入煙囪,燃燒后排放;當(dāng)CO>30%時(shí),進(jìn)入煤氣柜回收,再供給用戶作能源使用。</p>

9、;<p>　　1985年,寶鋼一期300t轉(zhuǎn)爐成功引進(jìn)了日本“OG”技術(shù)和設(shè)備,國內(nèi)在立足自主開發(fā)的基礎(chǔ)上對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了消化吸收,使“OG”法技術(shù)在國內(nèi)得到了較快的發(fā)展而占據(jù)主要地位,并取得了成熟的經(jīng)驗(yàn)。其核心是二級可調(diào)文氏管喉口。但這種流程也有缺點(diǎn),如設(shè)備單元多、系統(tǒng)阻力損失大、RD喉口易堵塞等。武鋼三煉鋼250t轉(zhuǎn)爐OG系統(tǒng),引進(jìn)了西班牙TR公司技術(shù),該系統(tǒng)是將兩級文氏管及脫水器串聯(lián)重組安裝在一個(gè)塔體內(nèi),煙氣自上而下

10、運(yùn)行,總阻力損失僅為18kPa,且流程系統(tǒng)緊湊、簡潔、易于維護(hù)管理。</p><p>　　1998年,作為環(huán)保示范項(xiàng)目,日本政府在馬鋼三煉鋼廠70t轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容改造項(xiàng)目中向馬鋼無償提供了一套新型“OG”法除塵技術(shù)和設(shè)備。這項(xiàng)技術(shù)對傳統(tǒng)的“OG”法進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn),將二文RD可調(diào)喉口改為重鉈式,即環(huán)縫洗滌器(簡稱RSW),還用飽和器代替了一文喉口。煙氣首先進(jìn)入飽和器,然后經(jīng)過二文RSW和下部彎頭脫水器到風(fēng)機(jī)系統(tǒng),被稱新型

11、“OG”法。該技術(shù)流程簡潔、單元設(shè)備少、阻損小。二文采用RSW技術(shù),除塵效率高,易于控制,且不易堵塞。除塵效果保證值≤50mg/m3。目前在柳鋼轉(zhuǎn)爐、太鋼轉(zhuǎn)爐、濟(jì)鋼轉(zhuǎn)爐上采用,取得初步經(jīng)驗(yàn)。OG法具有技術(shù)成熟、可靠性好、一次投資少、噸鋼煤氣回收量高、投資回收期短、設(shè)備國產(chǎn)率高及安裝工程量少等優(yōu)勢。OG法除塵系統(tǒng)雖然日趨完善,但是仍存在一些問題,如:供排水系統(tǒng)和凈化設(shè)備的積灰堵塞問題,部分設(shè)備受含塵污水的沖刷磨損問題,污泥的脫水處理問題以

12、及由上述問題引起的維修工作量增加問題。此外,由于OG法屬“高壓流程”,系統(tǒng)阻力損失大,除塵供水量大,風(fēng)機(jī)、水泵的耗電量大,因而增加了運(yùn)行費(fèi)用。</p><p><b>　　1.2　干法系統(tǒng)</b></p><p><b>　　圖 2　LT法流程</b></p><p>　　LT稱為干式凈化回收法,又稱干法。60年代后期,西

13、德魯奇公司開發(fā)了LT法,至80年代技術(shù)上已日趨完善。目前,LT法已有逐漸取代OG法的趨勢。</p><p>　　LT法工藝流程如下:轉(zhuǎn)爐煙氣出爐口后,通過活動煙罩、固定煙罩進(jìn)入汽化冷卻煙道。爐氣出口溫度為1700℃,汽化冷卻煙道出口為800～1000℃。蒸發(fā)冷卻器有兩個(gè)作用,一是將煙氣溫度降至180～200℃;二是對煙氣進(jìn)行增濕調(diào)質(zhì),以降低煙塵的比電阻,確保電除塵器的除塵效果。然后進(jìn)入圓形靜電除塵器,煙氣軸向進(jìn)入

14、其中,并通過氣流分布板均勻分布在橫截面上,煙氣得到凈化。靜電除塵器一般設(shè)有三到四個(gè)電場,采用專門的變電系統(tǒng)供電,在電除塵器下部的集灰,用扇形刮灰器刮到位于其下部的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中,送入中間料倉,然后通過氣力輸送系統(tǒng)再將干灰送到壓塊系統(tǒng)的集塵料倉中。除塵效率高達(dá)99%,煙氣經(jīng)過電除塵器后進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)。煤氣借風(fēng)機(jī)出口正壓力、通過三通閥切換,進(jìn)行回收或放散?；厥展袂霸O(shè)置二次冷卻塔使煤氣溫度降至50℃左右。流程如圖2。1995年寶山鋼鐵公司三期工程

15、的轉(zhuǎn)爐煤氣凈化系統(tǒng)為全套引進(jìn)的德國LT技術(shù),總投資4060多萬美元,處理風(fēng)量175000m3/h,原始含塵濃度70g/m3,出口含塵濃度<10mg/m3。LT法目前在德國、法國、奧地利、澳大利亞等國有較為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　相比較而言,LT法具有以下優(yōu)點(diǎn):用電場除塵,除塵效率高達(dá)99%;省去龐大的循環(huán)水系統(tǒng);回收的粉塵壓塊可返回轉(zhuǎn)爐代替鐵礦石利用;系統(tǒng)阻力損失小。LT法雖然比OG法有許多優(yōu)勢,

16、但是,經(jīng)過國內(nèi)幾十年的運(yùn)行,LT法的問題也逐漸凸顯出來。主要問題有:</p><p>　　(1)國內(nèi)尚不掌握此項(xiàng)技術(shù),需引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備,投資造價(jià)高;</p><p>　　(2)自動控制連鎖多,要求自動化程度高,故障率高,維修時(shí)間長;</p><p>　　(3)由于蒸發(fā)冷卻使煤氣中含有較高的水分,易形成結(jié)露,影響極間距和運(yùn)行電壓,還影響輸灰系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行壽命;&l

17、t;/p><p>　　(4)系統(tǒng)泄爆頻繁,影響電除塵器內(nèi)部件的壽命和除塵效果;出口粉塵濃度不能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)的10mg/m3;</p><p>　　(5)煙氣800～1000℃以下余熱未回收,除塵后高溫煤氣熱能浪費(fèi)。</p><p>　　2.新型轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收</p><p>　　2.1　雙層濾料床過濾除塵器</p><p&g

18、t;　　圖3　雙層顆粒床除塵原理</p><p>　　楊國華研究發(fā)明了雙層濾料床(圖3),該過濾床由上粗下細(xì)、上輕下重的雙層濾料組成(下層濾料選用石英砂,粒徑為015～1mm,堆積密度約1300kg/m3;上層濾料選用普通膨脹珍珠巖顆粒,粒徑為2～5mm,是下層濾料砂的4～5倍,堆積密度約70kg/m3,為下層濾料砂的近1/20)。過濾時(shí),含塵氣體自上而下穿過濾層,先經(jīng)過粗顆粒的上層濾料層,進(jìn)行第一級過濾,稱為粗

19、除塵,截留氣體中的絕大部分粉塵,膨脹珍珠巖層為深層過濾,雙層濾料過濾床容塵量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單層沙床;再經(jīng)過細(xì)粒徑的下層濾料層,進(jìn)行第二級過濾,稱為精除塵,截獲漏過上濾層的微細(xì)粉塵,細(xì)沙層為表面過濾,是雙層濾料床高過濾效率的主要貢獻(xiàn)者。其除塵效率高達(dá)99199%,容塵量也達(dá)到28163kg/m2。</p><p>　　反吹清灰時(shí),反吹氣自下而上通過濾層,由于上層濾料顆粒密度小于下層濾料正常流化時(shí)所形成的流化床床層密度,

20、且有足夠的密度差,因此,流化時(shí),上層濾料顆粒始終懸浮于下層濾料層之上,形成不相混分層流化床。清灰結(jié)束后,上下兩層濾料界面清晰,互不相混,雙層濾料層結(jié)構(gòu)保持不變。該項(xiàng)技術(shù)是對不等密度雙組份顆粒流化床技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用,已取得國家專利。</p><p>　　該項(xiàng)技術(shù)對粉塵的過濾效率高,容塵量大,而且對細(xì)小顆粒的過濾效率也比較好,對粉塵的成分不敏感。雙層濾料除塵器耐高溫而且系統(tǒng)阻力損失小。</p><

21、p>　　2.2　轉(zhuǎn)爐煤氣的凈化回收和余熱利用新工藝</p><p>　　圖4　轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收及余熱利用系統(tǒng)</p><p>　　整個(gè)新工藝系統(tǒng)可分為過濾除塵系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)和煤氣回收系統(tǒng)三部分(如圖4)。除塵器內(nèi)殼體采用耐1000℃高溫的耐熱鋼材料制成。從汽化冷卻煙道引來的高溫?zé)煔?進(jìn)入顆粒床過濾器,在顆粒床過濾器內(nèi),含塵煙氣從上往下經(jīng)過雙層顆粒床除塵器得到凈化,經(jīng)由潔凈氣出口管

22、排出,進(jìn)入余熱回收裝置。清灰時(shí)高壓空氣自下而上穿過雙層顆粒床,顆粒床流化而使粉塵脫落,脫落的粉塵被氮?dú)獯祾邘С觥Ｔ谡麄€(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)行、運(yùn)行間隙及運(yùn)行結(jié)束時(shí),對煤氣除塵和余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)獯祾摺?lt;/p><p>　　反吹閥門的開關(guān)由專門的PLC控制,反吹閥門與相應(yīng)的潔凈煤氣出口閥自動控制連鎖,當(dāng)某一床層的反吹閥門打開的同時(shí),相應(yīng)的潔凈煤氣出口閥門關(guān)閉,高壓氮?dú)夥创禋饬鲗Υ矊舆M(jìn)行反吹。氣流自下而上穿過雙層顆粒床,顆粒

23、床流化而使粉塵脫落。脫落的粉塵由于重力作用自然沉降到除塵器底部。反吹次序、反吹時(shí)間和反吹間隔時(shí)間由PLC自動控制。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐煙氣中,絕大部分是CO。CO是有毒、易燃易爆氣體。為人員和設(shè)備的安全考慮,系統(tǒng)運(yùn)行前和結(jié)束后要進(jìn)行N2吹掃,在卸灰機(jī)構(gòu)和濃度測試點(diǎn)設(shè)N2封和N2吹掃設(shè)施。</p><p><b>　　3.結(jié)語</b></p><

24、;p>　　圍繞新型雙層濾料除塵器,近年來做了不少從理論到現(xiàn)場試驗(yàn)的工作,其中在江陰鑫裕2×13t熔鋁爐的除塵器運(yùn)行良好,江陰海虹6×15t熔鋁爐的除塵器也已經(jīng)投入使用。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示,新型除塵器過濾效率高、容塵量大、壓降小,而且所需原料耐高溫、價(jià)格低廉,為雙層濾料除塵器能夠全干法處理煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣,提供了理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。新工藝除塵后可以采用余熱利用系統(tǒng)回收800～1000℃煙氣的余熱,實(shí)現(xiàn)全干法除塵,節(jié)約水資源,提

25、高余熱回收率,可解決當(dāng)前煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣除塵面臨的難題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[ 1 ] 李洪福1煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收利用研究[D ].濟(jì)南: 山東大學(xué), 20061</p><p>　　[ 2 ] 成立良1煉鋼轉(zhuǎn)爐煙氣的回收利用技術(shù)[M ]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 19911</p>

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