转炉除尘原理

转炉一次除尘设备：

转炉一次除尘系统采用两文一塔式的湿法除尘或采用塔文加二文式的半干法除尘，除尘设备投入成本低，运行稳定，除尘效果好，完全满足国家有关标准，除尘系列产品适用转炉容量由20至210吨。

湿法除尘设备主要包括：一文定径（可调径）溢流文氏管、重力脱水器、R-D 阀可调二文喉口、90°弯头脱水器、旋风丝网脱水器（旋风复挡脱水器）、溢流水封箱等设备。

另外，根据用户要求又开发了半干法除尘，主要包括：冷却蒸发塔、环缝式二文喉口、90°弯头脱水器、旋风丝网脱水器（旋风复挡脱水器）、溢流水封箱等设备。

我公司开发的转炉除尘设备有多项专有技术，包括二文喉口供水方式设计、RD 阀专用喷嘴、带破渣捅针的炉口微差压取样控制装置、微差压全自动闭环自动控制、PLC 内置调节系统等。另外，二文喉口液压伺服系统输出扭矩大，反应速度快，可以在微差压闭环工作状态下，炉口压差控制在±10Pa 之内，在需要煤气回收的工作场合有较大的技术优势。

由于采用了多项专有技术，除尘设备在控制精度、除尘效果、系统工作稳定性等方面有极大的技术优势，可以长期稳定运行在全自动微差压闭环状态下，除尘效果完全达到国家相关标准，除尘设备在韶钢、武钢、新余、安阳钢铁公司等转炉上使用，效果十分理想，其主要特点有：

RD 阀二文喉口用水量、水嘴、水箱供水等经过专门设计，水箱压力均衡，可以在阀体内建立完整的水封面，用水量小，在同样除尘、冷却效果下用水量最小，其除尘效果及尾气排放标准优于国家标准。

微差压取压检测部分采用专有的取压环管、破渣捅针控制及氮气反吹扫装置，保证取压系统工作稳定可靠，这套系统运行后可以在炼完每一炉钢后自动投入工作，完成破渣及吹扫过程，保证微差压系统工作稳定，不会出现堵塞现象。

液压驱动机构输出转矩大，正常工作输出扭矩可以达到20000NM 以上，伺服阀采用美国MOOG 公司进口伺服阀，反应速度快，运行稳定，故障率低。因此可以保证可调喉口的动态反应性能及减小炉口压差波动范围。

可调文氏管喉口控制系统可以方便的完成微差压闭环自动运行，自动运行时系统工作稳定，炉口压差波动范围可以控制在±10Pa 范围内，煤气回收效果好，系统自动运行稳定，操作简便，现已经在国内很多厂家运行，使用情况良好。

R-D 喉口控制系统采用SIEMENS 公司S7系列PLC ，并采用PLC 内部PID 运算，辅助以多项压力趋势、压力范围计算，使PID 调节性能大大优于普通PID 调节器，而且PLC 内部PID 调节器无论从反应速度，故障率等方面都有很大优势。

控制系统配置工业以太网接口，可以与转炉上位机或转炉PLC 系统通讯，完成信号传送，减少点对点传送可能产生的信号故障及模拟量信号传送损失，操作人员可以很方便的在现场、炉前控制室或风机房完成监控和操作。 另外，在产品制造过程中，为保证产品加工质量，所有原材料进厂时都需要进行质量检验，保证原材料合格率，在设备制造加工过程中完全按照国家标准，同时厂内有完善的质量检验设备，完全可以保证出厂设备的质量。 转炉一次除尘工艺对比分析

我国2008年重点企业转炉平均冶炼能耗是5.74 kg/t钢，而国外和国内先进转炉都实现了负能炼钢。主要原因是我国转炉总体容量小、装备控制水平低、一次除尘和煤气回收利用工艺落后，导致部分转炉不回收或回收水平低。因而，转炉成为我国钢铁工业节能减排的薄弱环节。

目前，应用的转炉一次除尘法有很多，但共有的特点是都采用两级文氏管。目前有10多座转炉采用新一代OG 湿法、有20多座大中型转炉采用干法、50多座转炉采用半干塔文法，超过60%的转炉仍在使用传统OG 湿法。 转炉一次除尘现有工艺及特点

尽快淘汰传统OG 湿法已成为共识，但该采用哪种工艺还有不同观点。不同企业有不同要求，现在企业采用的一次除尘工艺及其特点如下：

1. 干法

干法主要有引进的LT 法、DDS 法，也有国产系统。其优点：一是回收煤气粉尘浓度低，可达10mg/Nm3；二是吨钢节电3～4 kWh/t钢；三不需要庞大的循环水处理系统。主要问题是对转炉的装备、操作要求高，自动控制连锁多，中小转炉由于装备低不敢采用，还有干法排放不稳定、存在爆炸隐患、设备维修费用高。

干法从工业应用到现在几十年，全球转炉采用总共不到100座，大部分在中国并且存在不同程度的问题。除了操作维护原因外，工艺本身还有改进之处。

2. 新一代OG 湿法

新一代OG 湿法有引进的系统，也有全国产的。它采用一座空心饱和洗涤塔替代传统的一级文氏管，系统阻力

降低3 kPa，排放浓度可以达到50mg/Nm；能耗有所降低。主要问题是没有减少水处理环节。

3. 半干塔文法

半干法除尘是全国产化新工艺，粉尘浓度可降低到50或20mg/Nm3、节能1～4 kWh/t钢、减少水处理量50%～90%。

比较分析

比较转炉一次除尘工艺，应从正确理解除尘的任务开始。实际上转炉炉气含有70～200 g/Nm3（或10～20 kg/t钢）的粉尘，所以，除尘的首要任务是一个固气分离、减少粉尘排放、回收利用粉尘的过程；第二个任务是由于烟气中CO 含量最高达90%，且烟气温度达1500℃，因此，要回收转炉煤气和余热；第三个任务是采用湿法除尘相应带来了供排水和水处理的任务。简单地说，转炉除尘的任务就是在最大限度地回收利用粉尘、转炉煤气和余热的前提下，能量消耗最少和运行费用最低。

1、粉尘浓度和粉尘利用

有关粉尘浓度的标准要求有三个：一是烟囱和厂房顶环保排放标准要求；二是现场岗位卫生要求；三是回收煤气粉尘浓度要求。现行的环保排放标准是100mg/Nm3，同时对企业还有相应的粉尘排放总量控制要求。一些先进的内控标准已经降低到50甚至20 mg/Nm3；岗位卫生和煤气利用一般要求粉尘浓度在10 mg/Nm3。转炉一次除尘的主要考核指标是放散烟囱的粉尘浓度，而如果一次除尘效果不好，引起二次除尘超过设计能力，则厂房屋顶和岗位粉尘超标。干法回收煤气粉尘浓度可以达到10 mg/Nm3，实际放散在20～30 mg/Nm3，但不稳定，有时会超过正常值；新一代OG 法回收和放散粉尘浓度在50mg/Nm3的水平；半干塔文法一般也在50 mg/Nm3，有的达到20 mg/Nm3。煤气回收到煤气柜后还需再用湿式电除尘器进行二次净化，以达到10 mg/Nm3。实际上采用环缝除尘器可以直接达到10 mg/Nm3以下的水平，这主要是通过加大文氏管的进出口压差，就可达到18～20 kPa ，不再需要通过湿式电除尘，但是能耗比较高。

转炉除尘回收的粉尘都得到了循环利用，但工艺和方式不同，成本差别较大。干法回收粉尘可以在炼钢厂内压球用于转炉造渣，也可送烧结或球团做原料；湿法都是采用真空压滤污泥或直接以水过滤泥浆形式送烧结做原料。有些研究是回收利用粉尘中的锌，但实际应用不多。

2、转炉煤气和余热回收利用

转炉煤气回收的先进水平超过100m3、CO 平均含量超过60%。回收煤气多用做燃料，也有研究做化工原料的。总体来说，传统湿法存在回收量和热值低，回收后放散等问题，而干法、新一代OG 法和半干塔文法都对煤气回收有所提高，但区别不大；对余热的回收也没有区别：都是1500℃烟气进入除尘系统，到出口温度降到900℃，吨钢回收超过100 kg 的粉尘、压力为2～4 MPa 的蒸汽，蒸汽用于钢水真空处理、发电、采暖、并网等，但也有许多转炉蒸汽回收量少、压力低、放散多，特别是北方许多钢厂夏季放散多。

而900℃以下的余热，目前都没有回收利用，同时还要消耗一定量的补充冷却水，存在双重浪费。许多研究期望能回收利用这部分余热，主要集中用余热锅炉生产蒸汽，但还没有实际应用。尽快改造转炉除尘工艺技术，提高煤气和余热回收利用水平是转炉节能、实现负能炼钢的最主要因素和改善领域。

3、供排水和污水处理

不同的转炉除尘工艺供排水和水处理区别很大。干法采用干式蒸发冷却、干收灰和干除尘，大幅度减少了供排水和污水处理量，这是其最主要的优点之一。但不足的是现在的干法工艺还不彻底，回收的煤气还是通过湿法循环冷却，循环水量也比较大。而新一代OG 法与传统湿法最大的问题就是供排水和水处理量太大，造成投资、占地和运行费用都高。半干塔文法因为采用了蒸发冷却，供排水与包括煤气冷却水的干法相同，只是污水中污泥仍然比较多；而如果采用干式蒸发冷却塔，则也不需要传统的污水处理系统，原因一是因为采用了蒸发冷却，排水温升很少不需要循环冷却塔系统，二是因为喷嘴孔径大不容易堵塞，循环水不需要多级过滤，只需一级粗过滤就可以。 从长远看，转炉除尘供排水有两个不同发展方向：一是采用余热锅炉或其它间接冷却方法，采用不消耗水的全干法；另一个方向是仍然采用循环水，但要有效利用污水余热和不用传统的水处理系统。也就是说，无论如何发展，传统的转炉污水处理系统都会在不远的将来全部被淘汰。

4、能耗和设备维修

传统转炉一次除尘的电耗在8 kWh/t钢左右，由于传统转炉一次除尘普遍存在的处理能力不足引起二次除尘烟

气量大等，导致二次除尘电耗也在8 kWh/t钢，转炉除尘合计能耗高达16 kWh/t钢。干法系统总阻力只有6 kPa（不到传统湿法的30%），因而干法一次除尘电耗一般在3～4 kWh；新一代OG 法系统总阻力在20～22 kPa（比传统湿法约少3 kPa）、半干塔文法总阻力在17～19 kPa（比传统湿法少5 kPa），都对减少一次除尘电耗有所改进，但都不彻底。无论采用哪种除尘器，进出口烟气压差越高，粉尘浓度就越低，这是文氏管除尘器自身的特性。 因此，从节能角度看，应该尽快淘汰文氏管。国内还有许多研究试图采用布袋除尘器，不仅存在是否可行的问题，即使成功其能耗也比较高。由于采用干式电除尘存在较多问题，因此，值得关注的是采用湿式电除尘器，国内外都有研究。从生产实践看，采用半干塔文工艺的设备维修量最少，其它工艺都存在维修量多的问题。 现有湿法的局部改进

我国现有600多座转炉，大部分采用湿法除尘，特别是约200座30 t及以下转炉、100多座20t 以下的，都还在采用传统OG 湿法。按照国家钢铁工业振兴规划，这些转炉将被陆续淘汰。在淘汰前还需要运行一段时间的仍然采用传统湿法的转炉，应该本着少投入、多节省、见效快原则，参考国内的成熟经验，对一次除尘进行局部改进。这些改进主要是在供排水、喷嘴方面更新换代，可以利用日常检修时间、正常维修备件费用进行。具体改进之处有以下几点：

（1）一次风机叶轮采用细雾喷嘴连续水膜保护清洗，可以迅速解决叶轮粘灰、引起振动、被迫降速或停炉检修等一系列难题；

（2）更新换代一文、二文喷嘴类型，改进布置方式，与传统OG 法相比较，可以在减少30％～50%水量的前提下，得到更好的冷却、除尘效果；

（3）增加脱水器喷嘴：转炉煤气带水不仅导致黑雨，还浪费风机效率，如何强调脱水除雾都是应该的。而许多传统OG 系统脱水效果都不好。成功经验表明：采用良好的、布置合理的喷嘴辅助脱水除雾，可以取得去除98%机械水甚至还去除部分汽化水的效果；

（4）采用串联供水方式：传统OG 法多数采用落后的并联供水方式，也就是，水处理分别直供一文、二文等多个用水点，所有排水清浊部分统一流回水处理。这与过去采用喷嘴容易堵塞有很大关系。如今喷嘴堵塞问题已经解决，而一文和二文排水含尘浓度相差5倍以上，所以采用串联供水方式，也就是水处理只供二文，二文排水直接通过水泵供给一文。这样供排水和水处理量都减少50%，对于提高水质、降低水温，进而提高冷却、除尘效果、降低水处理费用都是有好处的；

（5）一文改造为洗涤塔：一文的功能是灭火、冷却烟气和粗除尘，因为喷嘴雾化和布置的改进，这三项功能都易用一座空心洗涤塔取代，而一文+脱水器改造为洗涤塔可以减少4 kPa的阻力浪费；

（6）二文改造为环缝：传统OG 湿法最大的问题是二文不可调，这是先天缺陷。可以简单地改造为手动或电动分级调节、不容易堵塞的环缝除尘器（RSW ），它对环保排放、提高煤气回收量和减少维修量都有好处。 结论和建议

1、干法工艺是一个正确方向，但采用这种方法需要具备一定条件；工艺本身需要提高适应性、特别是对中小型装备（偏小转炉）的适应性，并向全干法和更好回收利用余热方向发展；

2、虽然新一代OG 法有一定进步，前些年被列入国家环保推荐技术，但如今看它已经落后，特别是水处理量大的缺点，在改造、特别是新项目中不宜采用；

3、半干塔文工艺用户越来越多，工艺技术趋于成熟并且在不断完善提高，值得重点关注。