[摘要] 本文主要介绍转炉一次除尘系统中采用了国际先进的干法除尘装置。与湿法除尘相比，不仅能源消耗低，实现了负能炼钢，而且转炉烟气含尘量大大降低，同时不存在废水和污泥处理问题，更好的保护了环境。
[Abstract]： This paper mainly introduces a dust removal system of converter is adopted in international advanced dry dust removal device. Compared with wet dust, low energy consumption, not only can realize the negative, and HanChenLiang steelmaking converter gas is greatly reduced and also does not exist wastewater and sludge treatment problem, better protect environment.
关键词：干法除尘 煤气净化 自润滑轴瓦 泄爆阀
Key words: dry dedusting，gas purification，self-lubricating bearings，Explosion venting panel valve
1 前言
随着人类逐渐对自身生存环境的认识和不断重视，国家节能减排的政策也在不断推广和落实。冶金企业经济快速增长的同时，保护环境、进行可持续发展是当今钢铁冶金的要求。对于耗能大、污染大的中小型转炉，国家进行强制关闭停产。面对这种形势，为了进一步保护环境，提高能源利用水平，提升技术经济指标，推广保护环境节约能源的新兴转炉冶炼除尘工艺技术，经充分考察论证、技术交流，在天铁热轧180t转炉冶炼工艺上采用国际最先进的干法除尘技术。此项技术以引进奥钢联先进技术为依托，结合国内钢厂的改造成功经验和天铁自身条件状况，具备很大的发展前景和技术经济优势。
2 干法除尘系统说明
在转炉煤气净化回收系统设计中，除利用汽化冷却烟道回收煤气中的显热外，为了回收煤气的潜热，均采用“未燃法”，即“控制燃烧法”处理烟气。在烟气的净化方式上，又有“湿式”与“干式”之分。湿式以日本的OG法为代表，我国普遍采用的湿式系统与日本的OG系统基本相同。干式煤气净化回收系统是八十年代德国鲁奇（LURGI）和蒂森（THYSSEN）公司协作开发的，简称LT法，即干法除尘。
烟气净化回收处理工艺设施主要由烟气冷却系统、烟气净化系统、烟气回收系统和水处理系统组成。烟气冷却系统由活动烟罩、罩裙和汽化冷却烟道等组成，其主要功能是捕集、冷却烟气，回收烟气显热。烟气净化系统由蒸发冷却器、电除尘器、粗粉尘输送系统、细粉尘输送系统、ID主引风机和放散烟囱等组成，其主要功能是对烟气进行净化、再冷却，将收集下的粉尘输送至热压块设施。烟气回收系统由切换站和煤气冷却器等组成，其主要功能是回收烟气潜热，将合格煤气降温后送入煤气柜。水处理系统由水泵和冷却塔等组成，其主要功能是为蒸发冷却器和煤气冷却器供水。热压块设施由回转窑、压块机及粉尘和成品块输送设备等组成，其主要功能是将粉尘热压成块，替代转炉冶炼所需的废钢或铁矿石。
3 干法除尘系统控制
干法除尘系统共有三个控制回路：蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、切换站及气体成分控制。
3.1 蒸发冷却器的温度控制蒸发冷却器出口烟气温度是通过控制喷入蒸发冷却器的水量多少来实现的，喷水量的多少取决于转炉煤气的含热量（喷水量是烟气的含热量的精确函数）。水流量是根据蒸发冷却器进口温度、蒸发冷却器出口温度设定值、烟气流量计算得出的，计算公式如下 W = （V·Cp·ΔT）/(ρ·C ) W：计算喷水流量，m3 /h;Cp：烟气的比热容，=1.38 kJ / (K·m3 )；C：水的汽化潜热，= 2 500 kJ /kg;V：烟气流量，m3 /h;ρ：水的密度，=1000 kg/ m3。 为保证安全，蒸发冷却器进出口均采用双热电偶（入：T1/T2；出：T3/T4），测量出口和入口的温度，选择两个数据中的大值，用于计算和控制。如果热偶断裂，系统将自动切换，并发出报警信号，如果两个热偶同时出现故障，转炉吹氧工艺停止。 开始操作顺序：炉前氧气阀打开,蒸发冷却器的蒸汽切断阀X2自动开启。铁水容池点燃，烟罩降下，烟气流温度升高，当蒸发冷却器的入口温度（T1/T2）高于设定温度时,蒸发冷却器的喷水切断阀X1自动打开，喷水调节阀X2开始按设定的基础流量控制喷水。经过一个设定周期，进入配水自动控制单元，蒸发冷却器出口温度的定点控制开始(蒸发冷却器出口温度T3/T4达到一个定值)。
关闭操作顺序：当转炉氧气顶吹结束并且蒸发冷却器的出口温度低于设定温度时,蒸发冷却器的喷水调节阀、切断阀自动关闭。蒸发冷却器的喷水切断阀关闭30s后自动关闭蒸发冷却器的蒸汽切断阀。
3.2 风机流量控制
为了使转炉烟气的抽引与炼钢过程相适应，不同的冶炼工艺阶段需要对应不同的流量值，见表1：
表1：不同时段烟气流量表
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阶段
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名称
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流 速
（100% = 设计值）
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1
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非吹炼期
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近似 35%
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2
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烘炉期
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近似 35%
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3
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装料期
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近似100%
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4
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开吹期
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近似100%
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5
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吹氧期
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近似55%，+烟罩压力控制
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6
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副枪期
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近似45%，+烟罩压力控制
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7
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吹氧结束
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近似100%
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8
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清炉口与溅渣
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近似100%
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3.3 切换站的控制
可分为煤气回收钟阀压差测量与控制及烟气成分分析。
3.3.1 煤气回收钟阀压差测量与控制
在干法除尘系统工艺中，转炉煤气的放散与回收是由放散钟阀和回收钟阀的切换完成的。在吹氧开始和结束时，产生的低热值的烟气由放散钟阀经烟囱燃烧后放入大气。在吹炼过程中，关闭放散钟阀，高热值的烟气由放散钟阀回收钟阀进入气柜。关闭为防止煤气出现倒流现象, 风机提供的压力必须高于煤气柜压力。在回收杯阀的出入口采用压差控制技术,即回收杯阀入口侧压力必须大于出口侧压力。回收侧需要的入口压力=气柜压力+管道压力损失+回收杯阀压损+压差，如果无法实现上述目标,则切换到放散。
3.3.2 电除尘器出口烟气分析
作为煤气的回收与监控设备,煤气必须进行CO、CO2和O2分析,监测必须精确、及时和有效，以防止氧含量超标爆炸。现场使用两套在线分析仪，一台监测O2 ，一台监测CO、CO2。不合格的烟气将被记录和放散，合格的烟气将进行回收。
4 系统存在的不足和改进措施
干法除尘系统中，电除尘器内部设计安装了扇形刮灰器，作用是将除尘器底部的灰尘刮入输灰机运走统一回收。扇形刮灰器顶部为支撑轴，共有16套轴承；刮灰器下部主轴有8套skf球轴承。原设计轴承润滑是采用油泵集中供干油，经过输油管线，进入轴承内部。这种轴承和轴瓦的润滑，是用输油管从电场外部进入电场内部，链接注油孔，通过干油泵供油，已达到润滑的目的。由于电场内部温度较高（正常工作温度为200℃左右），而除尘器外部为常温，这样，内外温差较大，输油管时常在进入除尘器的筒壁处发生堵塞。一旦油管发生堵塞，必须及时更换，否则会因为润滑不到位而造成设备事故。
由于刮灰器轴承原润滑方式的种种不便，我公司技术人员决定对轴承进行改造。经过现场实地测量轴瓦尺寸、轴径、现场环境温度等相关技术参数进行多方面技术论证，并得到轴承厂家技术支持，最后确定采用自润滑轴瓦。轴瓦上带有一些石墨芯，经摩擦变成石墨粉末，起到润滑作用。轴瓦具体参数见表2、表3：表2：上部轴瓦参数
表3：下部轴瓦参数
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轴瓦内经
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轴瓦外径
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轴瓦材质
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轴瓦宽度
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Φ110
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Φ130
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铜合金镶石墨柱
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120mm
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轴瓦内经
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轴瓦外径
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轴瓦材质
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轴瓦宽度
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Φ140
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Φ190
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铜合金镶石墨柱
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75mm
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轴瓦改造后，经过一个月的试运行，对驱动端减速机的电流数据记录进行比对，见表4：
表4：改造前后设备运行电流对比
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记录次数
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改造前减速机电流
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改造后减速机电流
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1
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13-15A
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13-16.5 A
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2
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13-15 A
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14.6-15.5 A
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3
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13-15 A
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13-17 A
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通过对比从中发现，改造前轴承和该造后的轴瓦其对轴摩擦阻力相差不大，减速机电流略有增加，但满足工艺要求。在此期间利用每月8小时炉次检修时间拆除自润滑轴瓦宏观检查发现，轴瓦内表面上下磨损均匀，且磨损量很小，仅有2微米，同时轴与轴瓦之间的相互配合比较严密，改造成功。同时，在轴瓦改造的基础上，将原有油管改为输送氮气，对轴瓦进行密封，降低轴瓦的工作温度，防止灰尘进入轴瓦内部，减少轴瓦磨损，提高使用寿命。
通过对刮灰器轴承的改造，彻底解决了油管更换费时费力这一难题，同时石墨轴瓦使用寿命较长，更换容易，大大降低了职工的劳动强度。并且，轴瓦改造完毕后，每年节约的润滑油费用在70～80万元，很有经济价值。
5 干法除尘系统的安全性
转炉操作的间断性以及特定的冶炼周期，使得空气、废气(含CO2)和转炉煤气(含CO)等不同成分的气体在进入电除尘器前或在电除尘器内被混合,极易发生突然燃烧爆炸,因此,安全运行是电除尘器设计首先考虑和解决的问题。根据流体力学的原理,为气体的流动设计最佳的通道,使不同成分的气体呈柱塞状流动而不被混合,从而消除气体发生突然燃烧爆炸的诱发因素,把电除尘器设计成圆筒形的主要目的之一就在于此。
电除尘器还配备了以下安全措施:电除尘器被设计成可以承受压力波动为0.3MPa(绝对压力)；在电除尘器外壳两端共设有八个安全泄爆阀。当发生突然燃烧(爆炸)引起压力波动时,安全泄爆阀将及时有效地进行卸压,使电除尘器不会受到损伤。另外,煤气压力、温度的检测,成分的分析及相关的联锁装置将确保对电除尘器的监控,只要达到预先设定的极限值,安全系统就会被激活。同时，干法煤气净化回收系统采用进口轴流风机，在系统发生突然燃烧时，在顺利卸压上相对离心风机有很大优势，保护系统设备不受损坏。
6 干法除尘系统的应用效果
6.1 除尘效果上的优势
在采用湿法除尘的钢铁企业，废水、废气的排放量高，对周围的环境污染严重。而在热轧，这种现象恰恰相反。捕集的粉尘全部回收，废水排放为零。烟气经蒸发冷却器、电除尘器处理后，含尘量由75 g / Nm3降至10mg/ Nm3以下，与湿法除尘80mg/ Nm3的净化效率相比，环保优势非常明显。
6.2 能源消耗、能源回收的优势
干法除尘在节能降耗方面有着明显的优势
表5：两种除尘方式能源优势对比表
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序号
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除尘方式
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耗水量
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耗电量
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煤气回收
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蒸汽回收
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备注
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1
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干法除尘
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0.04 L/ Nm3
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1.5KWh/t钢
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115 Nm3/t钢
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70 kg/t钢
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2
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湿法除尘
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5.2 L/ Nm3
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3.2 KWh/t钢
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97 Nm3/t钢
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70kg/t钢
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干法除尘不仅水消耗量低，同时不需要沉淀池及污泥处理设施的投资，也节省了水处理设施的运行费用。
通过这些数据，天铁热轧实现了国际负能炼钢的要求，具体指标为-5.6kg标煤/t钢。
7 结束语
总之，天铁热轧板有限公司转炉一次除尘采用的干法工艺，与传统的湿法除尘相比具有除尘效率高、能源消耗低、设备运行率高、维修量小等优点。干法除尘在节能降耗方面要有更大的作为，需要我们不断地探索，不断地对工艺进行优化，使系统在最低能耗条件下发挥最优效果。