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【科塵】轉爐煤氣干法除塵回收系統關鍵技術的優化應用

人氣:444 發表時間:2019-08-12 【


2019-08-1215:59:46

  轉爐煤氣干法除塵回收系統在運行中存在較多不穩定因素,故障時有發生,嚴重制約生產的均衡穩定。通過進行工藝、設備改進,優化應用蒸發冷卻器噴淋水水質提升、蒸發冷卻器桶壁高效化清理技術、電除塵器泄爆控制技術、電除塵器電場劣化控制技術、電除塵器陰極線在線更換技術等關鍵技術,逐步完善原技術的固有缺陷,有效解決了各類問題。通過轉爐煤氣干法除塵回收系統關鍵技術的優化應用,實現了設備系統的穩定高效運行,使其運行效率達到甚至超過了國內外同行的最好水平,同時使得原轉爐煤氣干法除塵回收技術得到了有效的補充和完善。


  1概述


  早、在1965年,轉爐煙氣干法除塵回收系統在奧地利Donawitz工廠的成功運行,就已被世人所關注。到了20世紀80年代初,由德國魯奇(Lurgi)與蒂森公司(Thyssen)攜手合作,將轉爐煤氣干法除塵回收工藝推向了一個新的高度,該工藝系統簡稱LT系統。


  近年來,在國內外轉爐一次除塵中LT煤氣回收技術被廣泛采用,國外德國蒂森克魯伯、奧地利林茨鋼廠采用的該項技術較為成熟;國內上海寶鋼、山東萊鋼、內蒙古包鋼也采用該項技術。


  2轉爐煤氣干法除塵回收系統工藝流程及技術原理


  2.1工藝流程


  轉爐煤氣干法除塵回收系統工藝流程如圖1所示。


  2.2技術原理


  它是一種把轉爐生產過程中產生的大量含有CO的高溫塵氣進行捕集、冷卻、凈化并回收CO氣體的工藝技術,其核心是干法電除塵。轉爐冶煉產生的高溫塵氣經汽化冷卻系統冷卻至1000℃左右,進入LT系統的蒸發冷卻器進行水霧降溫和粗除塵,然后進入電除塵進行干法精除塵,系統由一臺軸流風機提供負壓驅動力。轉爐冶煉前期和后期,CO濃度低,由鐘型閥切換至放散塔進行點火燃燒;轉爐冶煉中期,CO濃度大于30%,由鐘型閥切換進入煤氣冷卻器進行噴水再次冷卻后送入煤氣柜完成回收。LT轉爐煤氣回收技術,控制程度高,煤氣回收時切換速度快;回收的煤氣含塵濃度低,風機壽命長。


  電除塵器是利用直流高壓電源產生的強電場使氣體電離,產生電暈放電,進而使懸浮塵粒荷電,并在電場力的作用下,將懸浮塵粒從氣體中分離出來并加以捕集的除塵裝置。其除塵效率高,設備阻力小,總能耗低。


  3轉爐煤氣干法除塵回收技術的應用前景


  LT系統的優越性得益于它是干法除塵系統,不存在廢水和污泥的處理問題;煤氣回收時的超低值含塵濃度可直接供煤氣用戶使用??梢灶A期,該工藝技術的進一步推廣應用、不斷完善,一定會對轉爐除塵的環保減排、節能降耗起到促進作用。


  4優化應用背景


  4.1優化應用的意義


  轉爐煤氣干法除塵回收系統,因該項技術的固有局限,系統運行存在較多不穩定因素。蒸發冷卻器、電除塵器、ID風機以及整個系統控制都存在不同程度的缺陷,故障時有發生,嚴重制約生產的均衡穩定。對系統應用新技術進行優化改進,能完善系統缺陷,控制劣化趨勢,大幅降低故障率,實現系統穩定運行保障生產順行。


  4.2優化應用難點


  蒸發冷卻器水汽雙流噴嘴共16個,均布于蒸發冷卻器頂部進氣口,在使用中易發生堵塞情況,導致噴淋冷卻效果差;隨著生產運行周期的增加,蒸發冷卻器桶壁會結成不同厚度的泥垢,泥垢積累受溫度變化的影響,經常掉落堵塞輸灰系統。根據對同行業兄弟單位的了解情況,無相應的控制處理措施,需立足自身優化改進。


  電除塵器電場內部陰極線頻繁出現斷線狀況,經常導致電場短路失電,非計劃檢修次數較多,嚴重影響生產的正常進行。此類情況國內外各單位都存在,與設計單位進行了多次交流討論,未得出較好的控制方案。還需自身系統分析,革新解決。


  ID風機是從國外整機進口的設備,運行不到一年時間就出現軸承運行溫度高、振動大的問題,甚至發生過軸承燒損情況,與設備廠家進行了多次交涉,未找到真正的故障原因。需結合機組安裝、系統運行找到真正問題予以改進控制。


  4.3優化改進情況


  通過對轉爐煤氣干法除塵回收技術的細致鉆研分析,結合系統運行的實際情況,積極進行工藝優化、設備改進,不斷采用新技術,逐步完善原技術的固有缺陷,補充原有技術的空白,對轉爐煤氣干法除塵回收技術進行了充實發展,通過實踐應用,各類問題得到了根本性的解決。


  到目前為止,轉爐煤氣干法除塵回收技術的優化應用,已實現了設備系統的穩定高效運行,在保障生產均衡順行的基礎上有力促進了轉爐煤氣的回收?,F轉爐煤氣干法除塵回收系統的運行穩定性和轉爐煤氣回收水平在國內同行業中處于領先水平,達到國外先進水平。


  轉爐煤氣干法除塵回收技術的成功優化應用,為轉爐一次除塵系統由LT干法替代OG濕法樹立了典范,對冶金行業實現節能減排具有重大意義。


  5關鍵技術優化應用


  5.1蒸發冷卻器噴淋水水質提升


  蒸發冷卻器噴淋水設計水質指標中硬度要求≤200mg/L,按照設計,原選用工業新水作為噴淋用水,為保證水量的足夠使用,設有工業循環水管路作為應急給水。本身工業新水硬度基本與200mg/L臨界,再加上在轉爐生產緊張時,因工業新水水量不足,必須用工業循環水進行補水,工業循環水硬度在800mg/L左右,就更加導致水質指標中硬度大,極易導致蒸發冷卻器噴淋噴嘴堵塞。針對該問題,論證形成了將汽化冷卻系統排污出的高級除鹽水回收作為蒸發冷卻器噴淋用水的方案。高級除鹽水硬度為1μg/L,基本不含有易導致結垢的離子。將高級除鹽水作為噴淋水后,將工業新水作為應急給水。這樣,使噴淋水水質得以提升,蒸發冷卻器噴淋噴嘴堵塞問題得以明顯改善。


  5.2蒸發冷卻器桶壁高效化清理技術


  蒸發冷卻器桶壁隨著生產運行周期的增加結有不同厚度的泥垢,需要定期對其進行清理,防止結成大塊從上面跌落導致設備損壞。原來是清理人員通過檢修人孔進入到蒸發冷卻器桶內,利用簡易吊筐上下移動,使用大錘、風鎬等工具進行清理,工作條件惡劣,強度大,清理時間長,清理不夠徹底,同時需要專門申請20h左右的時間檢修。針對這種情況,經多方論證,決定應用高壓水清理技術。在蒸發冷卻器桶壁原相距較遠的兩層檢修人孔間再增加兩層人孔,對應設置檢修平臺,引進高壓清洗機,在檢修時打開檢修人孔,人站在蒸發冷卻器外部的檢修平臺上即可進行高壓水清理作業。清理時間由原來的20h/次縮短為6h/次;人力資源方面,由原來的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


  電除塵器在轉爐冶煉中如果系統煙氣氧含量≥6%、CO含量≥9%時極易發生泄爆,此類現象基本都發生在轉爐開吹時;此外如煙氣中有氫氣存在,也有發生泄爆的可能。轉爐冶煉有時一次下槍即可連續冶煉完一爐鋼,有時因鐵水中Si含量偏高的因素還需冶煉中間進行提槍停吹倒渣,就出現了二次下槍冶煉的情況。但每次下槍開吹都存在電除塵器泄爆的可能。


  對電除塵器泄爆的控制涉及到轉爐冶煉工序和LT系統運行操作工序兩方面。轉爐吹氧量和轉爐投加物料是控制泄爆的關鍵因素,優化轉爐吹氧、加料工藝是最為有效的途徑。轉爐在加入廢鋼、兌入鐵水后反應較為劇烈,需轉爐前后搖爐使爐內物料混合均勻的完成燃燒。轉爐搖正開始下槍吹氧后,必須采用吹氧量逐漸升高法,不得開吹給氧太大,避免由于吹氧量升高過快與CO混合不均勻導致泄爆。轉爐加料由原來的3次改成現在的7次,避免了大量加料帶


  入較多氧氣引發燃爆。如轉爐冶煉中提槍后,LT系統運行操作工必須實時注意CO的濃度,及時與轉爐操作工進行聯絡,待CO濃度降到1%以下后可進行二次下槍,同時要求控制吹氧量,使其緩慢逐步增大,避免下槍泄爆。如在轉爐冶煉過程中發生泄爆,LT系統操作工必須實時注意電除塵器的出口溫度,及時與轉爐操作工進行聯絡,待電除塵器的出口溫度降到150℃左右后可進行二次下槍,同時要求控制吹氧量,使其緩慢逐步增大,避免再次泄爆。


  通過對電除塵器泄爆控制技術的實踐,電除塵器泄爆次數同比減少了70%左右,且隨著對控制技術的熟練應用,泄爆次數達到了每月僅一次的較好水平。


  5.4電除塵器電場劣化控制技術


  導致電除塵器電場劣化的主要因素是陰極線的斷裂問題,通過對電除塵器陰極線在線更換技術和電除塵器泄爆控制技術的應用,基本解決了陰極線的耐腐蝕性和電除塵器因泄爆對陰極線的沖擊問題。通過提升蒸發冷卻器噴淋水水質,在降低噴淋水硬度的同時也降低了水中Cl離子的含量,進而促使煙氣中的腐蝕性離子降低,減少對陰極線的腐蝕。


  此外,通過優化LT系統運行參數和操作控制技能,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定運行收塵效果。再則如轉爐出鋼后要進行吊吹爐口,LT系統操作工必須及時確認已轉到吹氧階段,以確保吊吹爐口過程中EC蒸汽閥、水閥都能正常聯鎖打開;如在爐口清洗階段進行吹渣或不在吹氧階段進行吊吹爐口造成EC出口溫度高,LT系統操作工必須在確認蒸汽閥已打開后及時手動打開水閥以控制EC出口溫度在250℃左右。


  硬件設備系統的改進運行加以軟件控制系統的優化操作,抑制了電除塵器的電場劣化傾向,保障了整個LT系統的穩定運行。


  5.5電除塵器陰極線在線更換技術


  因LT系統的含水率較大,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,使極線表面產生了腐蝕,導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,且局部產生高溫,促使陰極線變形、斷裂迅速。陰極線斷裂極易導致電場短路失電,喪失除塵凈化工藝功能,被迫停產檢修。


  電除塵器一二電場陰極線為扁鋼芒刺,厚度為6mm,材質為08A1,本身強度、剛度以及抗腐蝕性能稍有欠缺。經論證確定選用強度、剛度以及抗腐蝕性能更佳的陰極線用來替代一二電場的扁鋼芒刺陰極線。陰極線的選材、制作、更換都需要技術革新??紤]到Cl離子等腐蝕作用,確立應用不銹鋼材質的陰極線。


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


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


  陰極線在線更換技術的應用,穩定了電除塵器電場的運行,控制了電場因陰極線斷裂導致的劣化傾向。


  5.6ID風機穩定運行控制


  ID風機投用以來共出現過十幾次軸承振動大或者溫度高現象,嚴重時導致兩次軸承燒損故障,風機的穩定運行遇到了挑戰。首先需解決風機本身固有的問題,大修時對風機實施了全面檢測,主軸水平度嚴重超標(外方標準值為0.5mm/m),且外方標準值也不夠精。調整水平度精度,必須控制在0.2mm/m之內,該項處理確保了風機本身無安裝缺陷。


  對ID風機的運行控制也要有一定的控制手段。ID風機固定端軸承座置于機殼之外,雖與大氣接觸且有自身的冷卻盤進行風冷,但由于系統煙氣本身溫度高達150℃,對軸承座的輻射熱很強,對機殼實施隔熱保溫,有效隔離了熱量的傳遞;與此同時,為前軸承座增加強制冷卻風管,保證以最大的風量來促進軸承冷卻。ID風機自由端軸承座置于機殼之內,依靠專門的冷卻風機強制供風冷卻,吸風口的過濾網要實施定期清理;同時為確保冷卻效果,又專設一套緊急冷卻用的壓縮空氣系統,必要時進行快速冷卻。此外,軸承潤滑油實施定人定量定周期置換以確保油質的清潔度;必要時要手動控制風機轉速進行煉鋼,最大程度的給風機軸承冷卻時間。


  通過以高標準的精細改進和控制,ID風機軸承振動大、溫度高的現象基本不再發生,穩定運行得以保證。


  目前,上述關鍵技術已在某鋼廠的轉爐煤氣干法除塵回收系統中得以優化應用,夯實了系統的穩定運行,使其運行效率達到甚至超過了國內外同行的最好水平,同時使得轉爐煤氣干法除塵回收技術得到了有效的補充和完善。


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