轉爐煤氣檢測系統在鋼鐵轉爐煤氣干法除塵技術中的應用與優化

本文重點介紹了轉爐煤氣干法除塵技術的應用現狀，應用過程中存在的問題以及應用措施。通過對轉爐煤氣發生泄爆的工藝機制研究，優化蒸發冷卻塔的設計，從而提高煤氣、蒸汽回收效率，實現利用能源，節能減排的目的。

轉爐煤氣的除塵技術可以分成干法和濕法兩種，其中，爐煤氣干法除塵技術的應用，能夠有效地提高能源轉換效率、達到節約新水、節能減排的目的。同時，它能夠極大地降低水資源的消耗，減少煤氣的排放，并對蒸汽進行回收再利用，是現代實現能源轉換的關鍵技術。所以，在轉爐煤氣除塵過程中應用越來越廣泛。

在實際應用過程中，由于干法除塵系統設備的技術要求高，過程控制比較復雜，因而會出現一系列的問題。后來通過對系統的改進，降低了除塵過程中故障的發生，也為系統的改進積累了豐富的經驗。轉爐煤氣干法除塵技術的順利應用，對降低能源消耗，提高煤氣回收率具有重要意義。

一、轉爐煤氣干法除塵技術概述

轉爐煤氣干法除塵技術中，應用廣泛的是兩種方法，分別是魯齊的LT法和奧鋼聯的DDS法。其中，LT法是由德國的魯齊和蒂森于20世紀60年代末聯合開發的轉爐煤氣干濕除塵方法。后來，西門子—奧鋼聯公司在這個基礎上開發了DDS法。目前，我國國內的公司也開發出了國產干法除塵系統。轉爐煤氣干法除塵系統主要包含了煤氣冷卻系統、除塵系統和回收系統。在這個過程中，1400T~1600丈的轉爐煤氣經過活動煙罩、氣化冷卻煙道回收蒸汽之后，溫度降為1000T左右。然后進人蒸發冷卻器進行冷卻、粗除塵、增濕調質，后溫度將為150丈~500丈，粉塵濃度由80~150g/m2減小到40~55g/m2。煤氣經過靜電除塵器之后，粉塵濃度進一步為10mg/m2。對于整個系統而言，影響除塵效果的主要有兩個器件，分別是蒸發冷卻器和靜電除塵器。

1、蒸發冷卻器

蒸發冷卻器顧名思義是利用水蒸氣的蒸發冷卻原理來工作的。和濕法除塵技術相比，這種冷卻方式極大地降低了冷卻所需要的水量，達到節約水的目的。目前，應用為廣泛的是雙流體外混式噴槍，冷卻水從噴嘴中心孔噴出，被加熱的蒸汽從中心孔的環形間隙噴出，而且在噴嘴口處形成霧化水。其噴水量是由計算機根據蒸發冷卻器的進出口溫度流量來控制的，同時，蒸汽可以用氮氣來代替，從而達到節水的目的。

2、靜電除塵器

靜電除塵器是轉爐煤氣干法除塵系統的核心，它是防止爆炸和控制出口煙氣濃度的關鍵設施。轉爐煤氣中常常含有70%的一氧化碳氣體，這是一種可燃性氣體，一旦遇到空氣很容易發生爆炸。所以，將靜電除塵器設計成為圓筒型，同時在進氣口和出氣口處安裝有自動開啟和關閉的防爆閥，一方面可以使不同成分的氣體被分開，另一方面在發生爆炸時，能夠進卸壓，保障設備安全。靜電除塵器的電極材料和極配形式對于除塵效果來說非常重要，采用合理的極配形式以及質量合格的電極材料，才能更好的達到除塵效果。

二、轉爐煤氣干法除塵技術應用現狀

1、技術應用效果

通過實踐表明，利用干法除塵技術進行轉爐煤氣的除塵處理之后，煙氣中的粉塵濃度可以控制在30mg/m³之下。而回收煤氣的粉塵濃度可以穩定的控制在10mg/m³以下。其除塵效果要遠遠好于濕法除塵技術。但是目前，我國有90%的轉爐任然在使用濕法除塵，干法除塵雖然有所應用和推廣，但依舊遠遠沒有達到節能減排的目的。

2、能耗狀況

除塵系統的能耗主要包含水耗和電耗兩個方面。經過實踐研究表明，干法除塵技術能夠明顯降低除塵系統的能耗水平。干法除塵系統中，采用蒸汽冷卻裝置對轉爐煤氣進行冷卻，大大降低了冷卻水的消耗量，而且提高了冷卻效率，研究發現，干法水循環的用水量是濕法的1/4，而耗水量是濕法的1/5。由于干法除塵系統的阻力相對較小，只為濕法的1/3，所以干法除塵所要求的風機功率也相對較小，消耗的電功率也就要小一些。

三、轉爐煤氣干法除塵技術改進措施

轉爐煤氣干法除塵技術雖然具有良好的環保節能效果和經濟效益，但是由于轉爐操作和系統控制要求高，使得在實際應用過程中存在諸多問題。比如說除塵器的泄爆問題、蒸發冷卻器內壁積灰問題、以及高成本的輸灰壓塊系統問題。

1、關于靜電除塵器泄爆的技術改進

靜電除塵器是利用高壓電場使得煙氣發生電離，使帶電粉塵在電場的作用下和氣體分離，進而達到除塵的目的。煤氣爆炸的極限通常有兩個：一是一氧化碳的體積含量大于9%，并且氧氣含量大于6%；二是氫氣體積含量大于3%，且氧氣含量大于4%。當煙氣中的成分超過了爆炸極限，就會被電場中的電弧點燃發生爆炸，使氣體體積迅速膨脹，一旦超過泄爆閥自身的壓力設定值，就會發生泄爆現象。如果泄爆現象嚴重，會造成除塵系統內設備的損壞。即使是小型的泄爆現象，也會造成靜電除塵內部極板和極線的損壞。所以，在控制靜電除塵器泄爆方面，首先，應該控制煙氣中一氧化碳、氧氣和氫氣的含量，使其保持在爆炸極限之下；其次，要優化轉爐控制和設備結構；后，達到防爆的目的。

（1）轉爐操作控制

首先，在轉爐開吹階段，要采用階段供氧的方式，在鋼鐵冶煉開始的階段，碳、氧反應比較緩慢，所消耗的氧氣量比較小，這時應該減少氧氣的供應量，防止多余的氧氣進入靜電除塵器中；其次，加料的控制，鐵水、廢鋼、氧化鐵皮等入爐原材料的不穩定性，增加了泄爆的可能性，所以有效控制所加原料，也是控制泄爆的重要手段；后，為了控制煤氣中氫氣的含量，應該盡量保證加入的廢鋼、冷卻劑等干燥，避免帶入水分，被還原成氫氣和一氧化碳。

（2）優化設備結構

首先，可以利用摻入惰性氣體的方式來降低煙氣中的一氧化碳、氧氣和氫氣的體積比，使其不超過爆炸極限值。目前，多采用摻入氮氣的方式來稀釋煙氣中三種氣體含量比；其次，優化靜電除塵器內部的裝置。靜電除塵器內部，有極板、極線、刮灰振打裝置等；后，合理的配置極配形式，能夠有效延長靜電除塵器的使用壽命，提高除塵器的除塵效果，加強極板厚度以及材料強度，也能夠有效的防止泄爆造成的破壞。

2、蒸發冷卻器內壁積灰問題解決措施

蒸發冷卻器是除塵系統中主要設備之一，它具有冷卻煙氣、粗除塵和調節煙氣電阻比的作用，冷卻器的溫度控制是系統正常運行的重要保障。由于噴水控制的影響，會造成內壁積灰的問題，在實際工作中，清灰難度也比較大，對冷卻器的冷卻效果造成嚴重影響。為了解決蒸發冷卻器內壁積灰的問題，①應該增加蒸汽壓力，利用轉爐自身蒸汽和外部供氣聯動的方式，保障蒸汽壓力的穩定性。②可以將蒸汽霧化改為氮氣霧化，并且要噴嘴處的氮氣壓力不低于0.75MPa，從而減小內壁積灰延長噴槍使用壽命。

3、粉塵回收系統問題的解決措施

早期的粉塵回收中，常常采用熱壓快的形式，將粉塵在回轉窯中加熱到500℃?600℃之間，然后通過高壓壓成塊狀，在氮氣密封狀態下冷卻后送回轉爐，代替廢鋼和礦石的使用。這種方法，往往成本較高，而且對于熱壓工藝和設備操作要求也比較高，在實施過程中容易出現各種問題。鑒于此，可以采用冷壓技術，相較于熱壓，其設備操作要求較低，占地面積小，并且不需要進行回爐加熱，起到很好的節能效果，具有良好的經濟效益。

4結語

蒸發冷卻器和靜電除塵器是轉爐煤氣干法除塵系統中重要的兩套設備，在技術應用過程中，系統故障也主要出現在這兩種設備之上。在實際應用過程中，應該對干法除塵技術進行改進，一方面對煙氣中氧氣、一氧化碳和氫氣體積比和冶煉原材料進行控制；另一方面可改進設備，增加設備的安全系數。