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湿式电除尘器在转炉湿法除尘系统改造中的应用
时间:2018-03-02 09:28:04

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针对目前国内大多数转炉仍采用湿法除尘系统法回收转炉煤气的现状,分析了其除尘机理,提出了在现有的湿法除尘系统中嵌入湿式电除尘器的改造方案,解决了原有湿法除尘系统进一步提高除尘效率与能耗之间的矛盾,实现转炉一次烟气的超洁净排放。

一、引言

钢铁企业自本世纪初期十年的发展后,已形成了年产约10亿吨钢的庞大规模,根据初步的统计,全国重点大中型钢铁企业的转炉765座(14年统计),而其中约2/3数量的转炉一次除尘采用的是湿法(OG法)进行除尘,其中绝大部分不能达到新的排放要求,面临改造。

干法(LT系统)净化回收系统属于新一代的除尘技术,因其节水、节电、省地、回收煤气量大、除尘效率高等优点被钢铁企业所接受;自08年至今,钢厂新建项目基本上采用的都是干法除尘工艺;尽管湿法除尘系统改干法,具有较大的技术优势,但实施过程中已建厂房存在厂房内部改造空间受限、厂房外占地不足的问题,使得湿法系统改干法存在困难。为解决上述难题,基于转炉一次烟气净化用的湿式电除尘器孕育而生。转炉一次烟气用湿式电除尘器能集成到现有的湿法除尘系统中,能最大限度的利用现有的系统,优化系统配置,提高除尘效率,实现转炉烟气的超洁净排放。

二、转炉一次烟气用湿式电除尘器的工艺配置

常见的转炉OG系统湿法除尘,多采用粗除尘(溢流文氏管、洗涤塔)、精除尘(可调喉口文氏管、RSW环缝)及脱水器串联的方式运行。转炉吹炼过程中产生的高温含尘烟气,经汽化冷却烟道初步冷却,进人湿法除尘系统进行降温除尘,降温后的饱和烟气进入煤气风机,经三通阀,满足煤气回收条件的被回收利用,不满足回收条件的被放散排人大气中,其具体流程图,见图1。

三、转炉湿法除尘系统的除尘机理及能耗分析

如上文所讲,转炉湿法除尘老OG系统主要采用双文氏管除尘,即溢流文氏管和调径文氏管。喉口直径一定的溢流文氏管主要起降温和粗除尘作用。经汽化冷却烟道,烟气冷却至800-1000℃,通过溢流文氏管时能迅速冷却到70-80℃,并使烟尘凝聚,通过扩张段和脱水器将烟气中粗粒烟尘除去,除尘效率为90%-95%。当喉口速度为40-60m/s,出口烟气速度为15-20m/s时,一文阻力损失在3-5kPa。调径文氏管在喉口部位装有调节机构,主要用于精除尘。吹炼过程中烟气量变化很大,为了保持喉口烟气速度不变以稳定除尘效率,要能随烟气量变化相应增大或缩小喉口断面面积,保持喉口处烟气速度一定;还可以通过调节风机的抽气量控制炉口微压差,确保回收煤气质量。调径文氏管收缩段的进口烟气速度为15~20/s;二文阻损一般为10~12kPa。双文除尘结构,因技术上的限制,存在阻力大,排放浓度高的问题。相对而言,高效洗涤塔与环缝文氏管搭配的塔文结构,系统阻力低;环缝文氏管调节范围大,布水均匀,净化效果好,可将排放浓度降到50mg/m3;然而当需要进一步提高塔文结构的除尘效率时,无论是双文结构还是塔文结构,实现起来都非常困难。根据已有的转炉粉尘粒径的分析,约30%的粉尘粒径都在5um以下,如果利用单级文氏管去除这些粉尘,需要极高的能耗。图2给出了5um以下的粉尘粒径除尘效率与文氏管压力损失的关系,可以看出,当除尘效率大于99%时,单级环缝文氏管对应的阻力接近15kPa,耗能相当大。

四、转炉一次烟气湿法除尘系统改造中的湿式电除尘器方案

近年来,钢铁工业节能减排指标大幅改善,但由于总体规模大,导致能耗总量高、污染物排放总量大,特别是一些钢铁产能主要聚集区,污染排放已经超出了环境承载能力。可以预见的是,在这些地区,需要推进先进清洁生产技术改造,进一步提升节能减排水平。

如前文所述,利用文氏管精除尘实现烟气的超洁净排放,能耗高,如果想进一步提高除尘效率,单级文氏管的压损需要增加到20kPa甚至更高,能耗过大。因此在炉一次烟气湿法除尘系统改造中,可以采用在原有湿法系统上串联一级湿式电除尘器,利用静电吸附的原理实现对小粒径粉尘的去除,其工艺流程图见图3。

与常规高压静电除尘器一样,转炉一次烟气改造用的湿式电除尘器耗能少,除尘效率高,适用于去除0.01~50um的粉尘;由于采用了冲洗清灰,可避免出现干法静电除尘清灰中的二次扬尘现象,极大的提高了除尘效率及除尘的稳定性。将湿式电除尘器嵌入到已有的湿法系统中,在不改变原有系统的基础上,可以实现转炉一次烟气的超洁净排放(10mg/m3),而设备本身占地少,投资费用低,设备组合灵活便利,是转炉湿法除尘系统改造的选择方向之一。在运行费用上,根据配置的不同,费用在0.5~1元/吨钢。

5、结语

随着国家对钢铁企业排放要求进一步提高,湿式电除尘器在烟气化中的作用将愈加明显,除了可以将湿式电除尘器嵌入现有的湿法除尘系统中外,转炉一次烟气改造还可以采用新OG+湿电和LT系统+湿电的模式,从而实现转炉一次烟气的超洁净排放。


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