转炉炼钢煤气回收.ppt

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1、,转炉煤气回收工艺简介,姓名：黄海浪部门：炼钢作业部日期：2014-7-16,目 录,炼 钢 作 业 部,随着氧气转炉炼钢生产的发展，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。,第1章 转炉煤气回收工艺简介,日本新日铁和川崎公司于上世纪60年代联合开发研制成功了“OG”法转炉煤气净化回收技术。该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。其烟气经冷却烟道进入烟气净化系统（包括2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，净化后的

2、煤气被回收，储存在煤气柜内使用。带烟尘的污水经分离、脱水等处理后循环利用。,“OG”法除尘工艺,由于该系统全过程采用湿法处理，技术存在以下几个缺点：一是处理后的煤气含尘量较高，高达100mg/m3，要利用此煤气，需进一步净化方能使用；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，所以能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较大。,“OG”法工艺系统缺点：,德国鲁奇(Lurgi)、蒂森(Thyssen)二家公司在上世纪60年代末联合研发出转炉煤气干法（“LT”法）净化回收技术。LT是Lurgi和Thyssen的缩写。1980年最先成功的在Thyssen的400t转炉投入使用。,“LT”法

3、工艺,“LT”法系统主要是由蒸发冷却塔、静电除尘器、除尘风机、切换站、煤气冷却器等几部分组成。转炉1500的高温烟气经汽化冷却烟道冷却至8001000后，然后进入烟气净化系统。烟气净化系统由蒸发冷却塔和圆筒型静电除尘器组成，烟气温度通过蒸发冷却器后降至170200，同时通过调质处理，降低了烟尘的电阻率，收集了粗粉尘。烟气经过这一初步处理后，进入圆筒型静电除尘器，进行进一步净化，使其含尘质量浓度降至15mg/m3以下，从而达到最佳的除尘效率。,在静电除尘器内净化的烟气经除尘风机进入切换站。当煤气成份不符合回收要求时，煤气经放散烟囱点火放散，烟尘排放浓度小于15mg/Nm，当煤气成份符合回收要求时

4、，煤气进入煤气冷却器，温度降至70以下直接送入煤气柜，煤气含尘浓度小于10mg/Nm。蒸发冷却塔和电除尘器收集下的粉尘通过输灰装置排出，可送至烧结直接利用。,LT法的优缺点：1)优点：(1)煤气含尘浓度低，一般在10mg/m以下，可以直接送用户使用。由于煤气的含尘浓度低，为煤气并网也带来一部分的延伸效益，可以省去并网前的精除尘及降低对管网的磨损；(2)由于控制程度高，煤气回收时切换速度快，提高了煤气回收量，吨钢可回收煤气较湿式系统多回收1530m；(3)干法净化后的烟气含尘量考核值平均在0.2mg/Nm以下，远低于国家规定的排放指标（100mg/Nm）；煤气回收CO含量高；,(4)风机寿命长：

5、由于净化后气体含尘量低，因而风机使用寿命长，维护工作量小；(5)系统阻力小，包钢210t转炉干法除尘系统阻力约7500Pa，为原湿法的37.5%，吨钢耗电量将相应减少了5kWh，能耗低；(6)节水：干法系统循环水量是湿法的28%；耗水量约0.05t/t钢，是湿式除尘系统的1/5左右。整个系统实现了污水零排放；(7)节电：干法系统的总电负荷是湿法的52%，大大节约了电耗；,(8)相对于湿法，增加了含铁粉尘的回收量和减少了运输成本；(9)没有水处理系统，减少了占地面积，整个工程总占地面积约6000，约为湿法的1/2,，节省了征地费用；(10)避免了二次污染；(11)由于节省运行费用、多回收的煤气及

6、减少放散、避免了二次污染，环境效益、经济效益显著。,环保,由于转炉干法除尘技术节水节电、除尘效率高，有利于保护环境，能降低生产成本，提高经济效益和社会效益。1994年，我国宝钢二炼钢最先引进LT法回收技术。此后，山东莱芜钢铁公司、包钢二炼钢等转炉先后也采用了该技术。国内，宝钢、莱钢、包钢等钢铁厂在对该技术应用上已经比较成熟。,1.2“LT”法在我国各钢厂的应用,莱钢从2002年底开始酝酿转炉采用干法除尘技术。2003年完成施工图设计和控制系统的软件编程。2004年7月建成投产，对3*120t转炉使用了干法除尘，而投产后10天就达到设计能力，并持续稳定地生产。至今三套“LT”系统均已通过了考核验

7、收。,2)缺点：(1)系统复杂，从而要求设备、仪表仪器质量高，以满足生产要求；对施工质量要求也高；(2)要求管理和操作水平高，必须对管理和操作人员进行较完善的培训，并在实际生产中达到熟练操作和维护；并且要与炼钢工艺操作紧密配合和协调，杜绝野蛮操作；(3)一次投资高。从以上特点分析,氧气转炉煤气干法净化回收技术具有独特的优越性，所以被越来越多的国家所采用以取代湿法。采用干法净化回收技术，不但经济效益明显，且环境效益也好。,（1）“LT”系统净化后的烟气含尘量平均在6.6mgm，煤气可直接供给使用。“OG”法净化后煤气含尘量在100mgm，使用前需净化后方能使用。（2）由于净化后气体含尘量低，因而

8、风机使用寿命长，维护工作量小。（3）“LT”系统阻力约7500Pa，湿式系统阻力约20000Pa，因此“LT”系统耗电量为3.05kWht，较湿式系统节省3.72kWht。（4）“LT”系统耗水量约0.05mt，是湿式系统的15左右，整个系统没有污水。（5）“LT”系统由于控制程度高，煤气回收时切换速度快，其煤气回收量高，吨钢可回收热值8360kJm煤气91.4m，较湿式系统多回收21m。,莱钢生产实践表明“LT”系统相比“OG”系统有以下优点：,莱钢生产实践中对比干法除尘与湿法除尘的效益分析：,从图中可以看出，每年每套干法系统较湿法节省运行费用和多回收煤气效益之和为1060万元（4.91元/

9、吨）。另外，干法除尘的外排粉尘含量6.6mgm3，湿法除尘的外排粉尘含量100mgm3，环保效益也十分显著。此外，由于煤气中的粉尘含量低，为煤气并网也带来一部分延伸效益。,我厂初步设计中，设计吨钢回收转炉煤气100m/t，热值7200kJ/m，年煤气回收量：300万t*100m=30000万m。,我厂转炉烟气净化系统采用“LT”干式电除尘工艺，转炉与除尘风机的配置为1炉1机制，共2套。,第2章 转炉煤气工艺主要设备及工作原理,其工艺流程如下：,转炉汽化烟道（也称为余热锅炉）是转炉炼钢的主要配套设备之一，该设备在工作时要最大限度地收集高温烟气，高温烟气的温度在1400摄氏度-1600摄氏度，这些

10、烟气在循环泵产生的负压作用下，在汽化烟道内流通，带有火星未燃烧尽的钢渣进入燃烧室，之后烟道内的温度在800摄氏度左右，然后烟气随着烟道出口进入蒸发冷却塔。,汽化冷却烟道：,蒸发冷却塔：,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8001000，出口温度约为180才能达到静电除尘器的条件。为此，采用12个双介质喷嘴对高温烟气进行雾化喷水冷却。喷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

11、，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。蒸发冷却塔布置在炼钢主厂房内。,安装在汽化冷却烟道上的双介质喷嘴：,圆形干式电除尘器是为除掉含有CO烟气中的细粉尘专门开发研制的。电除尘器是在电场的作用下,使两极(阴极和阳极)间的气体电离,产生大量的自由电子、正负离子，致使通过电场的烟气尘粒与所电离的粒子结合成荷电，随后荷电粒子在电场力的作用下分别向异极电极移动，从而使烟气中的尘粒与气体分离，净化了气体，而荷电

12、尘粒沉积于极板表面，当极板上的粉尘越积越厚会使极板间距变小，这时启动振打装置将极板表面上的灰尘振落，再由刮板链条输送到细灰储灰仓。,从电除尘器的工作原理可以看出电除尘器的工作过程为：气体电离尘粒荷电荷电粒子在电场力的作用下向异极方向移动荷电粒子沉积于极板、极线振打极板灰尘。干式静电除尘器设在炼钢主厂房外。,圆筒式干式电除尘器,电场的工作原理,另外，在干式电除尘器进风口和出风口上方分别设计3个1200mm的泄爆阀，当电除尘器内部发生煤气爆炸使压力达到5000Pa时泄爆阀自动打开卸压，减少过压对壳体及内部构件造成的破坏。,阴极丝和阳极板,阴阳极振打,泄爆阀,除尘风机:,干法烟气净化回收的一个重要特

13、点是系统阻力小，因而可以采用轴流式风机，利于泄爆，而且电功率低，并且这种风机具有效率高、气流为直线型的优点。为适应生产中气量的变化和回收、放散时的压力变化，采用的轴流风机必须是调速型的。风机转速的变化是靠变速电动机实现的，除尘风机露天布置。,除尘风机：,切换站:,切换站原理上是一个干式运转的阀门站，主要由两个严密密封的具有调节性能的杯形阀组成，负责在烟囱和煤气柜之间进行快速切换，以回收尽可能多的转炉煤气。由煤气成分分析仪自动控制。切换站主要由放散侧杯形切换阀和回收侧杯形切换阀组成，当烟气中CO含量大于35，且氧含量小于2时，回收杯阀打开，放散杯阀关闭，进行煤气回收，否则回收杯阀关闭，放散杯阀打

14、开，进行煤气点火放散；杯形切换阀由与控制系统连接的液压系统驱动。在切换站回收侧杯形切换阀后设电液隔断阀，方便设备检修。,煤气冷却器：,当切换站将烟气切换至回收侧时，净化后的煤气温度约在170左右，进入煤气冷却器后，通过冷却水的直接喷淋冷却，温度可降至70以下。对净化煤气进行冷却降温处理，其目的是为了使煤气在煤气柜的容积尽可能小，同时还可以进一步降低烟尘含量，在10mg/Nm以下。煤气冷却器为一竖直的圆筒形结构，主要作用是使净化后的转炉煤气降温。净化后的转炉煤气从煤气冷却器筒体下部进入，上部流出，冷却器排出的冷却水经降温后循环使用。冷却后煤气通过管网送入煤气柜。,转炉煤气柜：,在转炉煤气回收工程

15、中，煤气柜是主要设备之一，它可以起到以下三个作用：1）贮存：转炉生产中产生的煤气是很不稳定的。产气是间断性的，气量也是波动的。同时煤气回收后当作燃料(或原料)使用，用户的用量也可能是波动的。为了解决产气与用气之间经常变化的矛盾，设置一个具有一定容量的贮气柜，起到调节气量的作用，可使燃料得到充分利用。2）稳压：转炉煤气在净化过程中，压力是波动的。如直接送往用户，将造成燃烧设备极不稳定。回收的煤气先送入贮气柜，然后再输送到用户，可以达到稳压要求，燃烧设备比较容易控制。,3）混合：转炉产生的煤气，每一炉吹炼过程中，其成分都是波动的，特别是单孔氧枪吹炼，脱碳速度波动大，煤气量也受到影响。为使用户得到质

16、量较稳定的煤气，就必须有个混合设备(即掺和)，贮气柜可起到这个作用。根据我厂实际情况，设计中采用80000 m威金斯型全干式橡胶膜密封柜1座。,榆钢灾后重建项目8万立方米转炉煤气柜,中冶实久攀成钢转炉8万立方米煤气柜建成投产,影响因素：,1、转炉设备条件的影响：设备运行状态的好坏直接影响转炉煤气回收水平的高低，特别是煤气柜容量和用户用气量的调配状态。当煤气回收供大于求时，会造成煤气不能回收而无谓放散。同时，煤气成分分析仪中 CO 含量量程若偏低也会影响转炉煤气的回收水平。,第3章 转炉煤气回收的影响因素分析,2、原料条件和钢水碳含量的影响：转炉煤气主要是由铁水脱碳过程中碳氧化产生的，通过对二炼

17、钢转炉正常生产条件下生产数据统计分析，计算得原料条件和钢水碳含量对转炉煤气回收量的影响如下表所示。由下表可见，原料条件和钢水碳含量对吨钢煤气回收量的影响十分明显。其中，原料中铁水比变化影响最大。,原料条件和钢水碳含量变化对吨钢煤气回收量的影响,3、空气吸入量的影响：转炉冶炼中，在活动烟罩与炉口的间隙处会有少量空气进入，易造成煤气二次燃烧、降低煤气品质。这里引入“空气吸入系数”的概念，用于描述炉口空气吸入量对转炉煤气回收量的影响，以表示。空气吸入系数是指在转炉冶炼中从转炉炉口吸入的空气量与转炉烟气全部燃尽所需理论空气量之比。既影响煤气量又影响煤气的单位热值，若增加，使煤气中 CO燃烧，导致煤气热

18、值降低，使转炉煤气回收量减少。理论上讲，若=1，煤气中CO已完全燃尽，此时煤气热值为零；若=0时，煤气中CO含量最大，其标准热值煤气体积量亦最高。宝钢二炼钢转炉冶炼中的空气吸入系数在 0.090.16之间，削弱了转炉煤气的回收效果。因此，就转炉煤气回收而言，越小越好，通过计算分析可知若降低0.01，吨钢煤气回收量可提高 0.92m/t。,4、转炉煤气回收条件的影响：为了达到煤气安全回收的目的，同时还要考虑到用户需求煤气品质的要求，需设置相应的回收条件。回收条件直接影响回收的开始与结束，即回收时间的长短。改善回收条件可延长煤气回收时间，提高转炉煤气回收量。如马钢将其转炉煤气回收条件从CO35%且

19、O22%改为CO18%且O21.5%，回收时间增加0.5min，吨钢煤气回收量提高近3m/t，且能安全回收。若将二炼钢转炉的回收条件改善为CO含量30%且O21%，结合实际生产数据计算可得吨钢煤气回收量提高1.52m/t。,5、供氧强度的影响：转炉冶炼进入冶炼中期后，熔池内碳开始大量氧化，此时炉内反应以脱碳为主，脱碳速度主要取决于供氧强度，供氧强度提高时，可提高CO含量在吹炼初期的上升速率和末期的下降速率，从而延长吹炼中期时间，提高转炉煤气回收量。若将二炼钢转炉供氧强度从2.9m/（mint）提高到3.5m/（mint），冶炼时间可缩短到 11min内，吨钢转炉煤气回收量提高7m/t。,第4章

20、 转炉煤气回收操作难点,由于是干式电除尘，所以转炉烟气容易在进入电除尘电场中遇火星引发爆炸。针对干式除尘系统中出现的问题，总结经验，采取多种措施，如在蒸发冷却塔出口处增加了氮气稀释装置，于开始冶炼前40s向除尘系统喷吹N2来稀释残余的CO，有效的避免了除尘系统泄爆。再如在进风口和出风口上方分别设计泄爆阀，当电除尘器内部发生煤气爆炸使压力达到一定时泄爆阀自动打开卸压，减少过压对壳体及内部构件造成的破坏。,干法除尘的核心是温度的控制，包括EC（蒸发冷却器）出入口的温度，EP(静电除尘器)出入口的温度，如何保证上述温度的控制是保证干法除尘系统正常运行的前提，温度控制的基础就是保证在EP的电场内不出现

21、气流冷凝的现象，既在电场不会出现潮湿现象，吸附的灰尘是干燥的，不潮湿。如果气流温度过低，所产生的灰尘将出现板结现象，造成EC粗灰输灰系统及EP细灰输灰系统的堵塞，并且潮湿的灰尘容易挂在阴极线和阳极板上，不容易下落，造成阴极线的肥大，减小了极距，导致电场的放电频率增加，容易引起卸爆，并且影响除尘器的除尘效率，更严重的是加剧电场内设备的腐蚀，降低设备的使用寿命；,4.2 除尘温度控制,另外气流温度过低，将造成风机内出现积水现象，增大风机叶轮的腐蚀速度；气流的温度过高将造成设备的额外烧损，降低电场的除尘效果。所以喷雾蒸发冷却器中最关键的部件为喷嘴，必须做到喷出的水100%蒸发并精确实现自动控制。国内

22、外一般将煤气冷却器的回水用于蒸发冷却塔喷嘴用水，由于水质悬浮物较多，存在喷嘴堵塞和偏流问题，影响除尘效果。对此，迁钢及宝钢对蒸发冷却塔采用单独供净水，提高了喷嘴的可靠程度，减少了喷嘴堵塞事件。我厂，蒸发冷却塔雾化喷水由2个恒压供水泵提供的工业新水，当其中一台恒压供水泵出现故障无法运行时，则另一台给水泵自动启泵。,第5章 运行存在的主要问题,静电除尘器是采用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电后在电场作用下与气流分离达到除尘的目的。煤气爆炸极限有两个:VCO9%、VO26%或VH23%、VO24%，静电除尘器内烟气成分达到爆炸极限时，被电场中高压闪络的电弧火花爆燃，烟气体积迅速膨胀，导致压力

23、超过泄爆阀设定值，就会发生泄爆。大型的泄爆会造成设备损坏，中小型的泄爆会造成静电除尘器内的极板、极线损坏，使极间距发生变化，影响除尘效果，通常泄爆一次会使该炉次生产中断8分钟左右。钢铁企业干法除尘系统运行中的泄爆主要发生在开始吹炼、紧急提枪和补吹阶段，都是由于停吹时静电除尘器中充满空气，当转炉开吹时产生的CO没有完全燃烧所致。因此减少泄爆主要是控制烟气中CO、O2和H2浓度在爆炸极限之外，各应用厂从转炉操作控制和设备结构优化等方面采取了控制措施。,转炉操作控制方面，一是转炉开吹阶段采取阶梯供氧。冶炼开始时C-O反应慢，消耗O2量较小，为了防止剩余O2进入电除尘器发生泄爆，在吹炼初期采取由低到高

24、的阶梯供氧制度。二是控制加料。为控制煤气中的H2含量，应尽量保证加入转炉的废钢、造渣料、冷却剂等干燥，避免带入的水分被还原为H2和CO。设备结构优化方面，一是增加N2稀释装置。为控制转炉煤气中CO、O2和H2的体积比例，采用通入惰性气体的方法来降低爆炸的可能性，目前多在蒸发冷却器出口增加N2稀释装置，在下枪吹氧和紧急提枪时向煤气中喷入一定量的N2。二是优化静电除尘器内部配置。静电除尘器是干法除尘系统中的关键设备，内部装有阴极线、阳极板、刮灰、振打装置，合理的极配形式直接关系到除尘器的使用寿命和除尘效率。各国钢厂通过不断摸索，在静电除尘器极配形式和材料上做了改进，增加了1、2电场极线厚度，极板、

25、极线采用耐腐蚀的合金材料制造。,静电除尘器,5.2 炉口溢烟,现象：大量烟气从炉口处溢出，形成较大的黄烟，对环境造成较大的污染；同时，由于大量未充分燃烧的CO从炉口冒出，使8.3炼钢平台上方的CO含量超标，影响到生产作业的安全。处理办法：转炉炼钢时养成降罩操作习惯；加强对系统管道和设备的检查和维护，定期检修设备，做好日常维护工作，禁止违章作业。,炉口冒烟,第6章 事故处理及预防,转炉煤气回收和使用是一项危险性很强、需要认真负责操作的作业项目。参加煤气回收和使用作业，要求操作人员一定具有良好的煤气安全意识，作业前准备好所用防护器材，做好安全防护工作。为减少煤气事故对人员与设备的伤害，下面就煤气事故发生与救护做如下事故处理预案。H:ppt事故处理及预防.doc,转炉煤气事故案例学习,河北武安市普阳钢铁公司“1.4”煤气中毒事故:H:ppt河北武安市普阳钢铁公司“1.4”煤气中毒事故.docx,玉溪昆钢煤气中毒事件:H:ppt玉溪昆钢煤气中毒事件.doc,由于本人知识和经验有限，所讲内容不尽全面。如有不到之处，请给予指导、指正。,