馬良

( 山西太鋼不銹鋼股份有限公司，太原030003)

摘要: 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)在運(yùn)行中存在較多不穩(wěn)定因素，故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定。通過(guò)進(jìn)行工藝、設(shè)備改進(jìn)，優(yōu)化應(yīng)用蒸發(fā)冷卻器噴淋水水質(zhì)提升、蒸發(fā)冷卻器桶壁高效化清理技術(shù)、電除塵器泄爆控制技術(shù)、電除塵器電場(chǎng)劣化控制技術(shù)、電除塵器陰極線在線更換技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，逐步完善原技術(shù)的固有缺陷，有效解決了各類問(wèn)題。通過(guò)轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，使其運(yùn)行效率達(dá)到甚至超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同行的最好水平，同時(shí)使得原轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)得到了有效的補(bǔ)充和完善。

關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)爐煤氣; 干法除塵; 關(guān)鍵技術(shù); 優(yōu)化應(yīng)用

1 概述

早、在1965 年，轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵回收系統(tǒng)在奧地利Donawitz 工廠的成功運(yùn)行，就已被世人所關(guān)注。到了20 世紀(jì)80 年代初，由德國(guó)魯奇( Lurgi) 與蒂森公司( Thyssen) 攜手合作，將轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收工藝推向了一個(gè)新的高度，該工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)稱LT 系統(tǒng)。

近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐一次除塵中LT 煤氣回收技術(shù)被廣泛采用，國(guó)外德國(guó)蒂森克魯伯、奧地利林茨鋼廠采用的該項(xiàng)技術(shù)較為成熟; 國(guó)內(nèi)上海寶鋼、山東萊鋼、內(nèi)蒙古包鋼也采用該項(xiàng)技術(shù)。

2 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)工藝流程及技術(shù)原理

2. 1 工藝流程

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。

2. 2 技術(shù)原理

它是一種把轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量含有CO的高溫塵氣進(jìn)行捕集、冷卻、凈化并回收CO 氣體的工藝技術(shù)，其核心是干法電除塵。轉(zhuǎn)爐冶煉產(chǎn)生的高溫塵氣經(jīng)汽化冷卻系統(tǒng)冷卻至1000℃ 左右，進(jìn)入LT系統(tǒng)的蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行水霧降溫和粗除塵，然后進(jìn)入電除塵進(jìn)行干法精除塵，系統(tǒng)由一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)提供負(fù)壓驅(qū)動(dòng)力。轉(zhuǎn)爐冶煉前期和后期，CO 濃度低，由鐘型閥切換至放散塔進(jìn)行點(diǎn)火燃燒; 轉(zhuǎn)爐冶煉中期，CO 濃度大于30% ，由鐘型閥切換進(jìn)入煤氣冷卻器進(jìn)行噴水再次冷卻后送入煤氣柜完成回收。LT 轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)，控制程度高，煤氣回收時(shí)切換速度快; 回收的煤氣含塵濃度低，風(fēng)機(jī)壽命長(zhǎng)。

電除塵器是利用直流高壓電源產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使懸浮塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下，將懸浮塵粒從氣體中分離出來(lái)并加以捕集的除塵裝置。其除塵效率高，設(shè)備阻力小，總能耗低。

3 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)的應(yīng)用前景

LT 系統(tǒng)的優(yōu)越性得益于它是干法除塵系統(tǒng)，不存在廢水和污泥的處理問(wèn)題; 煤氣回收時(shí)的超低值含塵濃度可直接供煤氣用戶使用?？梢灶A(yù)期，該工藝技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用、不斷完善，一定會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)爐除塵的環(huán)保減排、節(jié)能降耗起到促進(jìn)作用。

4 優(yōu)化應(yīng)用背景

4. 1 優(yōu)化應(yīng)用的意義

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)，因該項(xiàng)技術(shù)的固有局限，系統(tǒng)運(yùn)行存在較多不穩(wěn)定因素。蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、ID 風(fēng)機(jī)以及整個(gè)系統(tǒng)控制都存在不同程度的缺陷，故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重制約生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定。對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，能完善系統(tǒng)缺陷，控制劣化趨勢(shì)，大幅降低故障率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行保障生產(chǎn)順行。

4. 2 優(yōu)化應(yīng)用難點(diǎn)

蒸發(fā)冷卻器水汽雙流噴嘴共16 個(gè)，均布于蒸發(fā)冷卻器頂部進(jìn)氣口，在使用中易發(fā)生堵塞情況，導(dǎo)致噴淋冷卻效果差; 隨著生產(chǎn)運(yùn)行周期的增加，蒸發(fā)冷卻器桶壁會(huì)結(jié)成不同厚度的泥垢，泥垢積累受溫度變化的影響，經(jīng)常掉落堵塞輸灰系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)同行業(yè)兄弟單位的了解情況，無(wú)相應(yīng)的控制處理措施，需立足自身優(yōu)化改進(jìn)。

電除塵器電場(chǎng)內(nèi)部陰極線頻繁出現(xiàn)斷線狀況，經(jīng)常導(dǎo)致電場(chǎng)短路失電，非計(jì)劃?rùn)z修次數(shù)較多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。此類情況國(guó)內(nèi)外各單位都存在，與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了多次交流討論，未得出較好的控制方案。還需自身系統(tǒng)分析，革新解決。

ID 風(fēng)機(jī)是從國(guó)外整機(jī)進(jìn)口的設(shè)備，運(yùn)行不到一年時(shí)間就出現(xiàn)軸承運(yùn)行溫度高、振動(dòng)大的問(wèn)題，甚至發(fā)生過(guò)軸承燒損情況，與設(shè)備廠家進(jìn)行了多次交涉，未找到真正的故障原因。需結(jié)合機(jī)組安裝、系統(tǒng)運(yùn)行找到真正問(wèn)題予以改進(jìn)控制。

4. 3 優(yōu)化改進(jìn)情況

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)的細(xì)致鉆研分析，結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，積極進(jìn)行工藝優(yōu)化、設(shè)備改進(jìn)，不斷采用新技術(shù)，逐步完善原技術(shù)的固有缺陷，補(bǔ)充原有技術(shù)的空白，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)進(jìn)行了充實(shí)發(fā)展，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，各類問(wèn)題得到了根本性的解決。

到目前為止，轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用，已實(shí)現(xiàn)了設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，在保障生產(chǎn)均衡順行的基礎(chǔ)上有力促進(jìn)了轉(zhuǎn)爐煤氣的回收?，F(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)爐煤氣回收水平在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)的成功優(yōu)化應(yīng)用，為轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)由LT 干法替代OG 濕法樹(shù)立了典范，對(duì)冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重大意義。

5 關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用

5. 1 蒸發(fā)冷卻器噴淋水水質(zhì)提升

蒸發(fā)冷卻器噴淋水設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)中硬度要求≤200 mg /L，按照設(shè)計(jì)，原選用工業(yè)新水作為噴淋用水，為保證水量的足夠使用，設(shè)有工業(yè)循環(huán)水管路作為應(yīng)急給水。本身工業(yè)新水硬度基本與200 mg /L 臨界，再加上在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)緊張時(shí)，因工業(yè)新水水量不足，必須用工業(yè)循環(huán)水進(jìn)行補(bǔ)水，工業(yè)循環(huán)水硬度在800 mg /L左右，就更加導(dǎo)致水質(zhì)指標(biāo)中硬度大，極易導(dǎo)致蒸發(fā)冷卻器噴淋噴嘴堵塞。針對(duì)該問(wèn)題，論證形成了將汽化冷卻系統(tǒng)排污出的高級(jí)除鹽水回收作為蒸發(fā)冷卻器噴淋用水的方案。高級(jí)除鹽水硬度為1 μg /L，基本不含有易導(dǎo)致結(jié)垢的離子。將高級(jí)除鹽水作為噴淋水后，將工業(yè)新水作為應(yīng)急給水。這樣，使噴淋水水質(zhì)得以提升，蒸發(fā)冷卻器噴淋噴嘴堵塞問(wèn)題得以明顯改善。

5. 2 蒸發(fā)冷卻器桶壁高效化清理技術(shù)

蒸發(fā)冷卻器桶壁隨著生產(chǎn)運(yùn)行周期的增加結(jié)有不同厚度的泥垢，需要定期對(duì)其進(jìn)行清理，防止結(jié)成大塊從上面跌落導(dǎo)致設(shè)備損壞。原來(lái)是清理人員通過(guò)檢修人孔進(jìn)入到蒸發(fā)冷卻器桶內(nèi)，利用簡(jiǎn)易吊筐上下移動(dòng)，使用大錘、風(fēng)鎬等工具進(jìn)行清理，工作條件惡劣，強(qiáng)度大，清理時(shí)間長(zhǎng)，清理不夠徹底，同時(shí)需要專門申請(qǐng)20 h 左右的時(shí)間檢修。針對(duì)這種情況，經(jīng)多方論證，決定應(yīng)用高壓水清理技術(shù)。在蒸發(fā)冷卻器桶壁原相距較遠(yuǎn)的兩層檢修人孔間再增加兩層人孔，對(duì)應(yīng)設(shè)置檢修平臺(tái)，引進(jìn)高壓清洗機(jī)，在檢修時(shí)打開(kāi)檢修人孔，人站在蒸發(fā)冷卻器外部的檢修平臺(tái)上即可進(jìn)行高壓水清理作業(yè)。清理時(shí)間由原來(lái)的20 h / 次縮短為6 h / 次; 人力資源方面，由原來(lái)的24 人/ 次減少為7 人/ 次。并且安全得以全面保障，清理效果干凈徹底。

5. 3 電除塵器泄爆控制技術(shù)

電除塵器在轉(zhuǎn)爐冶煉中如果系統(tǒng)煙氣氧含量≥6%、CO 含量≥9% 時(shí)極易發(fā)生泄爆，此類現(xiàn)象基本都發(fā)生在轉(zhuǎn)爐開(kāi)吹時(shí); 此外如煙氣中有氫氣存在，也有發(fā)生泄爆的可能。轉(zhuǎn)爐冶煉有時(shí)一次下槍即可連續(xù)冶煉完一爐鋼，有時(shí)因鐵水中Si 含量偏高的因素還需冶煉中間進(jìn)行提槍停吹倒渣，就出現(xiàn)了二次下槍冶煉的情況。但每次下槍開(kāi)吹都存在電除塵器泄爆的可能。

對(duì)電除塵器泄爆的控制涉及到轉(zhuǎn)爐冶煉工序和LT 系統(tǒng)運(yùn)行操作工序兩方面。轉(zhuǎn)爐吹氧量和轉(zhuǎn)爐投加物料是控制泄爆的關(guān)鍵因素，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐吹氧、加料工藝是最為有效的途徑。轉(zhuǎn)爐在加入廢鋼、兌入鐵水后反應(yīng)較為劇烈，需轉(zhuǎn)爐前后搖爐使?fàn)t內(nèi)物料混合均勻的完成燃燒。轉(zhuǎn)爐搖正開(kāi)始下槍吹氧后，必須采用吹氧量逐漸升高法，不得開(kāi)吹給氧太大，避免由于吹氧量升高過(guò)快與CO 混合不均勻?qū)е滦贡?。轉(zhuǎn)爐加料由原來(lái)的3 次改成現(xiàn)在的7 次，避免了大量加料帶

入較多氧氣引發(fā)燃爆。如轉(zhuǎn)爐冶煉中提槍后，LT 系統(tǒng)運(yùn)行操作工必須實(shí)時(shí)注意CO 的濃度，及時(shí)與轉(zhuǎn)爐操作工進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，待CO 濃度降到1% 以下后可進(jìn)行二次下槍，同時(shí)要求控制吹氧量，使其緩慢逐步增大，避免下槍泄爆。如在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中發(fā)生泄爆，LT系統(tǒng)操作工必須實(shí)時(shí)注意電除塵器的出口溫度，及時(shí)與轉(zhuǎn)爐操作工進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，待電除塵器的出口溫度降到150 ℃左右后可進(jìn)行二次下槍，同時(shí)要求控制吹氧量，使其緩慢逐步增大，避免再次泄爆。

通過(guò)對(duì)電除塵器泄爆控制技術(shù)的實(shí)踐，電除塵器泄爆次數(shù)同比減少了70% 左右，且隨著對(duì)控制技術(shù)的熟練應(yīng)用，泄爆次數(shù)達(dá)到了每月僅一次的較好水平。

5. 4 電除塵器電場(chǎng)劣化控制技術(shù)

導(dǎo)致電除塵器電場(chǎng)劣化的主要因素是陰極線的斷裂問(wèn)題，通過(guò)對(duì)電除塵器陰極線在線更換技術(shù)和電除塵器泄爆控制技術(shù)的應(yīng)用，基本解決了陰極線的耐腐蝕性和電除塵器因泄爆對(duì)陰極線的沖擊問(wèn)題。通過(guò)提升蒸發(fā)冷卻器噴淋水水質(zhì)，在降低噴淋水硬度的同時(shí)也降低了水中Cl 離子的含量，進(jìn)而促使煙氣中的腐蝕性離子降低，減少對(duì)陰極線的腐蝕。

此外，通過(guò)優(yōu)化LT 系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和操作控制技能，將靜電除塵器入口溫度控制在150 ℃ 左右，既減少含水率又能保證靜電除塵器的穩(wěn)定運(yùn)行收塵效果。再則如轉(zhuǎn)爐出鋼后要進(jìn)行吊吹爐口，LT 系統(tǒng)操作工必須及時(shí)確認(rèn)已轉(zhuǎn)到吹氧階段，以確保吊吹爐口過(guò)程中EC 蒸汽閥、水閥都能正常聯(lián)鎖打開(kāi); 如在爐口清洗階段進(jìn)行吹渣或不在吹氧階段進(jìn)行吊吹爐口造成EC 出口溫度高，LT 系統(tǒng)操作工必須在確認(rèn)蒸汽閥已打開(kāi)后及時(shí)手動(dòng)打開(kāi)水閥以控制EC 出口溫度在250 ℃左右。

硬件設(shè)備系統(tǒng)的改進(jìn)運(yùn)行加以軟件控制系統(tǒng)的優(yōu)化操作，抑制了電除塵器的電場(chǎng)劣化傾向，保障了整個(gè)LT 系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5. 5 電除塵器陰極線在線更換技術(shù)

因LT 系統(tǒng)的含水率較大，其中氯離子等元素在常溫下與水、陰極線一起形成原電池腐蝕，使極線表面產(chǎn)生了腐蝕，導(dǎo)致了此部分極絲逐漸減薄、變形直至斷裂; 并且電除塵器泄爆使陰極線受到很大沖擊，且局部產(chǎn)生高溫，促使陰極線變形、斷裂迅速。陰極線斷裂極易導(dǎo)致電場(chǎng)短路失電，喪失除塵凈化工藝功能，被迫停產(chǎn)檢修。

電除塵器一二電場(chǎng)陰極線為扁鋼芒刺，厚度為6 mm，材質(zhì)為08A1，本身強(qiáng)度、剛度以及抗腐蝕性能稍有欠缺。經(jīng)論證確定選用強(qiáng)度、剛度以及抗腐蝕性能更佳的陰極線用來(lái)替代一二電場(chǎng)的扁鋼芒刺陰極線。陰極線的選材、制作、更換都需要技術(shù)革新?？紤]到Cl 離子等腐蝕作用，確立應(yīng)用不銹鋼材質(zhì)的陰極線。

材質(zhì)確定以后，如何制作加工才能確保陰極線應(yīng)有的性能成為新的課題。采用等離子切割技術(shù)，成型效果差，影響陰極線的放電性能; 采取激光切割技術(shù)，局部產(chǎn)生的高溫會(huì)破壞不銹鋼的鈍化層，同樣影響其放電性能; 最終確定應(yīng)用線切割技術(shù)進(jìn)行極線加工。

陰極線制作完畢，但不具備電除塵器停用大修拆出整個(gè)框架進(jìn)行陰極線更換的條件，陰極線必須進(jìn)行在線更換。陰極線原安裝方式為極線兩端穿入框架內(nèi)設(shè)有的小孔內(nèi)進(jìn)行焊接，新更換極線如仍采取該種方式，將無(wú)法保證極線應(yīng)有的拉伸力。為此，再對(duì)陰極線的制作新加一部工序，將陰極線兩端加工為螺桿，在進(jìn)行極線更換時(shí)將極線兩端穿出框架內(nèi)設(shè)有的小孔，再用螺母進(jìn)行緊定調(diào)節(jié)，以保證極線的拉伸力度。

陰極線在線更換技術(shù)的應(yīng)用，穩(wěn)定了電除塵器電場(chǎng)的運(yùn)行，控制了電場(chǎng)因陰極線斷裂導(dǎo)致的劣化傾向。

5. 6 ID 風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行控制

ID 風(fēng)機(jī)投用以來(lái)共出現(xiàn)過(guò)十幾次軸承振動(dòng)大或者溫度高現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致兩次軸承燒損故障，風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行遇到了挑戰(zhàn)。首先需解決風(fēng)機(jī)本身固有的問(wèn)題，大修時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)實(shí)施了全面檢測(cè)，主軸水平度嚴(yán)重超標(biāo)( 外方標(biāo)準(zhǔn)值為0. 5 mm /m) ，且外方標(biāo)準(zhǔn)值也不夠精。調(diào)整水平度精度，必須控制在0. 2 mm /m之內(nèi)，該項(xiàng)處理確保了風(fēng)機(jī)本身無(wú)安裝缺陷。

對(duì)ID 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行控制也要有一定的控制手段。ID 風(fēng)機(jī)固定端軸承座置于機(jī)殼之外，雖與大氣接觸且有自身的冷卻盤進(jìn)行風(fēng)冷，但由于系統(tǒng)煙氣本身溫度高達(dá)150 ℃，對(duì)軸承座的輻射熱很強(qiáng)，對(duì)機(jī)殼實(shí)施隔熱保溫，有效隔離了熱量的傳遞; 與此同時(shí)，為前軸承座增加強(qiáng)制冷卻風(fēng)管，保證以最大的風(fēng)量來(lái)促進(jìn)軸承冷卻。ID 風(fēng)機(jī)自由端軸承座置于機(jī)殼之內(nèi)，依靠專門的冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供風(fēng)冷卻，吸風(fēng)口的過(guò)濾網(wǎng)要實(shí)施定期清理; 同時(shí)為確保冷卻效果，又專設(shè)一套緊急冷卻用的壓縮空氣系統(tǒng)，必要時(shí)進(jìn)行快速冷卻。此外，軸承潤(rùn)滑油實(shí)施定人定量定周期置換以確保油質(zhì)的清潔度; 必要時(shí)要手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行煉鋼，最大程度的給風(fēng)機(jī)軸承冷卻時(shí)間。

通過(guò)以高標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)改進(jìn)和控制，ID 風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)大、溫度高的現(xiàn)象基本不再發(fā)生，穩(wěn)定運(yùn)行得以保證。

目前，上述關(guān)鍵技術(shù)已在某鋼廠的轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收系統(tǒng)中得以優(yōu)化應(yīng)用，夯實(shí)了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使其運(yùn)行效率達(dá)到甚至超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同行的最好水平，同時(shí)使得轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵回收技術(shù)得到了有效的補(bǔ)充和完善。

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