转炉煤气干法除尘技术在国内钢厂的应用
随着氧气转炉炼钢生产的发展及炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地发展完善。目前，氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法，一种是煤气湿法(ＯＧ法)净化回收系统，一种是煤气干法(ＬＴ法)净化回收系统。
日本新日铁和川崎公司于60年代联合开发研制成功ＯＧ法转炉煤气净化回收技术。ＯＧ法系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处理等部分组成，烟气经冷却烟道后进入烟气净化系统。烟气净化系统包括两级文氏管、脱水器和水雾分离器，烟气经喷水处理后，除去烟气中的烟尘，带烟尘的污水经分离、浓缩、脱水等处理，污泥送烧结厂作为烧结原料，净化后的煤气被回收利用。系统全过程采用湿法处理，该技术的缺点：一是处理后的煤气含尘量较高，达100ｍｇ/Ｎｍ3以上，要利用此煤气，需在后部设置湿法电除尘器进行精除尘，将其含尘浓度降至10ｍｇ/Ｎｍ3以下；二是系统存在二次污染，其污水需进行处理；三是系统阻损大，能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较大。
鉴于以上情况，德国鲁奇公司和蒂森钢厂在60年代末联合开发了转炉煤气干法(ＬＴ法)除尘技术。干法(ＬＴ法)除尘系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器和煤气冷却器组成。与ＯＧ法相比，ＬＴ法的主要优点是：除尘净化效率高，通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10ｍｇ/Ｎｍ3以下；该系统全部采用干法处理，不存在二次污染和污水处理；系统阻损小，煤气发热值高，回收粉尘可直接利用，节约了能源；系统简化，占地面积小，便于管理和维护。因此，干法除尘技术比湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益。
转炉煤气干法除尘技术在国际上已被认定为今后的发展方向，它可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗，有望实现转炉无能耗炼钢的目标。另外，从更加严格的环保和节能要求看，由于湿法净化回收系统存在着能耗高、二次污染的缺点，它将随着时代的发展而逐渐被转炉煤气干法除尘系统取代，这是冶金工业可持续发展的要求。该技术已获得世界各国的普遍重视和采用，到目前为止，转炉煤气干法除尘技术在德国、奥地利、韩国、澳大利亚、法国、卢森堡等国得到了应用，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。
自1994年上海宝钢第一次全套引进国外转炉煤气干法除尘系统起，我国就开始了对该技术的全面研究工作，并已将其列为“十五”计划中重点开发推广技术项目。宝钢引进的两套250ｔ转炉煤气干法除尘系统于1997年投运。西安重型机械研究所在跟踪和研究该技术的基础上，于2001年10月对其进行了改造。这是国内第一次对该技术的深入研究。继此之后，山东莱芜钢铁公司2003年8月与德国鲁奇公司及西安重型机械研究所合作，共同建成了三套120ｔ转炉煤气干法除尘系统，其主要设备是由西安重型机械研究所供货和安装的，2004年7月2日第一套干法除尘系统投运，第二、三套干法除尘系统相继于2004年8月 29日、2005年1月2日投运。目前三套干法除尘系统运行良好，而且均已通过验收。继莱钢之后，包钢炼钢厂于2005年与德国鲁奇公司及西安重型机械研究所合作，为100ｔ转炉移地改造建成了两套100ｔ转炉煤气干法除尘系统，于2005年底两套全部顺利投运。目前，西安重型机械研究所正在安装太钢新建 150ｔ不锈钢两套转炉煤气干法除尘系统。
转炉煤气干法除尘技术
简介转炉煤气干法除尘系统工艺流程为：约1550℃的转炉烟气在ＩＤ风机的抽引作用下，经过烟气冷却系统(活动烟罩、热回收装置及汽化冷却烟道)，使温度降至800～1200℃后进入蒸发冷却器。蒸发冷却器内有若干个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150～200℃，同时约有40%的粉尘在蒸发冷却器的作用下被捕获，形成的粗颗粒粉尘通过链式输送机输入粗灰料仓。经冷却、粗除尘和调质后的烟气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。静电除尘器收集的细灰，经过扇形刮板器、底部链式输送机和细灰输送装置排到细烟尘仓。经过静电除尘器精除尘的合格烟气经过煤气冷却器降温到70～80℃后进入煤气柜，氧含量>2%的煤气通过火炬装置放散。整套系统采用自动控制，与转炉的控制相结合。
转炉煤气干法除尘系统主要构成及技术特点
1 蒸发冷却器
转炉冶炼时，含有大量ＣＯ的高温烟气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850～1200℃，出口温度约为200℃才能达到静电除尘器的条件。为此，采用若干个双流喷嘴调节最佳水量降温。双流喷嘴的水量可根据进入蒸发冷却器内的干燥气体的热含量随时调整。通入的蒸汽使水雾化成细小的水滴，水滴受烟气加热被蒸发，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。灰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节改善的功能，即在降低气体温度的同时提高其露点，改变粉尘比电阻，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，占烟气中总灰尘含量约40%的粗灰也在蒸发冷却器中进行收集。
2 静电除尘器
静电除尘器为圆筒形静电除尘器，它是转炉煤气干法除尘系统中的关键除尘设备，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40～55ｇ/Ｎｍ3，而除尘器出口的排放浓度要求小于10ｍｇ/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配设计的合理性。该除尘器分为4个独立的电场，平行布置。每个电场均采用了ＺＴ24型阳极板，由于烟气温度较高，所以阳极板采用了一种耐温材料。针对4个电场的先后顺序，阴极采用了不同的形式和材质。通过对投运设备的检测，证明了该极配形式能够保证除尘效率。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装有可靠的泄爆装置，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非常重要的一部分，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，并采用干油集中润滑，保证了刮灰装置的顺利运行。④耐高温链式输送机。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。设备采用了可靠的耐高温链式输送机进行输灰，确保输灰顺畅。
3 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烟气(150～200℃)降温到70～80℃后排入煤气柜。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。
4 控制系统
ＬＴ控制系统共分三个控制回路：蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、切换站气体成分控制。整个控制系统的关键是静电除尘器的控制，其性能特点是根据吹炼、停吹、振打等三种工作状态，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。按设定好的程序对电压和电流进行调节，以发挥最大的电流效率，确保安全生产。
蒸发冷却器的温度控制根据出入口烟气温度、流量调节喷水量，确保烟气出口温度在控制范围内。烟气在汽化冷却和除尘装置中的流量由流量控制系统确定。烟气流量可通过烟气流量调节器的输出信号控制，这种控制可通过改变风机的转速来实现，使炉口保持微正压。汽化冷却烟道中的静压力是决定烟气流量调节的主要参数，另外对烟气流量调节起作用的影响参数是吹氧量和烟气量，在转炉正常作业中，1台计算机负责处理这三个参量并将此作为修正参量输给风机速度调节控制机构。对于在炼钢过程中进行的加料作业，如矿石或石灰石，或者辅助作业，ＬＴ系统的烟气流量调节系统将根据给定的程序做出反应。
切换站气体成分控制是在规定的时间内根据烟气成分分析确定切换站的动作。当烟气中ＣＯ含量大于规定值30%、氧气含量小于规定值2%时，回收烟气阀打开。烟道转换所用阀门配有调节元件，流线型通道形状调整膜，便于在烟气切换时平衡系统的压力，防止在转炉口烟气捕集点发生喘振现象。
转炉煤气干法除尘系统自动化控制范围从汽化冷却烟道开始到煤气冷却器结束，设一级基础自动化，与转炉本体、汽包等自动化系统进行联网通讯，组成以太网光纤环网。其自动化控制水平高，具有自适应功能的控制软件，使得干法除尘系统的运行更加符合炼钢工艺的实际变化情况。
转炉煤气干法除尘技术主要设备国产化后的使用情况
西安重型机械研究所在改造宝钢两套引进设备的基础上，于2003年与德国鲁奇公司合作，首次为我国山东莱芜钢铁公司建成了三套120ｔ转炉煤气干法(ＬＴ法)除尘系统。三套系统投运一年多以来，系统运行稳定，除尘效率高，运行费用低。至今三套干法除尘系统均已通过了验收。生产实践表明，三套干法除尘系统净化后的烟气含尘量考核值平均在6.6ｍｇ/ｍ3；风机使用寿命长，维护工作量小。吨钢用水量约为0.05ｍ3，是湿式系统的1/5左右，整个系统没有污水外排，利于环保。干法除尘系统阻力约为7500Ｐａ，吨钢耗电量为3.05ｋＷ·ｈ，较湿式系统吨钢节电3.72ｋＷ·ｈ。系统自动化程度高，煤气回收时切换速度快，吨钢可回收热值8360ｋＪ/ｍ3、煤气91.4ｍ3。同时，由于粉尘含量低，煤气质量高，为煤气并网带来了延伸效益，可以省去并网前的精除尘并消除对管网的伤害。
转炉煤气干法除尘系统的诸多优点决定了它将最终代替传统湿法(ＯＧ法)除尘系统，该系统在我国的推广和应用，加快了它的全面国产化进程。
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