武常芳 吴佳 张阵超

摘  要：天津鑫金炼钢2×150t转炉煤气采用HLG干法净化与回收工艺，该工艺由蒸发冷却器、圆筒形静电除尘器、轴流风机、煤气冷却器、切换站、放散烟囱等组成，介绍了系统构成以及各关键设备的功能。安装生产实践表明，系统投运后运行稳定，净化效果显著，各项指标满足设计指标。

关键词：转炉煤气;HLG干法净化与回收工艺;含尘量;超低排放

中图分类号：X701         文獻标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）03-0108-02

Abstract： Tianjin Xinjin steelmaking 2×150t converter gas adopts HLG dry purification and recovery process， which is composed of evaporative cooler， cylindrical electrostatic precipitator， axial fan， gas cooler， switching station， release chimney， etc. The structure of the system and the functions of each key equipment are introduced. The installation and production practice shows that after the system is put into operation， the operation of the system is stable， the purification effect is remarkable， and each index meets the design index.

Keywords： converter gas; HLG dry purification and recovery process; dust content; ultra-low emission

1 概述

我司（西安西矿环保科技有限公司）是一家专业从事工业烟气治理设备研发、设计、制造、安装、运营一条龙服务的大型环保企业。多年来，我司获得了众多国家和省部级奖励和荣誉，其中“转炉煤气电除尘器”荣获国家级四部委颁发的“国家重点新产品”证书和西安市科技进步奖。2018年“转炉煤气HLG干法深度净化与烟尘原位回用集成技术与应用”技术荣获国家环境保护科学技术奖二等奖。我司拥有雄厚的技术研发实力、强大的装备制造能力和专业的服务保障水平，全方位满足国家非电领域最新的“超低排放”要求，服务于宝钢、鞍钢、首钢、柳钢等大型钢铁集团。

2018年8月我司以工程总承包交钥匙方式承接了天津鑫金国际贸易有限公司炼钢厂新建2座公称150t转炉煤气一次干法除尘系统项目。我司采用全新设计理念和创新的转炉煤气HLG干法净化回收系统工艺布置，以保障转炉煤气含尘浓度降低至10mg/m3以下超低排放，并回收煤气热值>1400cal/Nm3，煤气回收量>110Nm3/t、含尘浓度≤10mg/m3的转炉煤气再利用。全面考虑系统工艺技术要求，确保设备具有先进、成熟、安全、经济等特点，并保障系统要求的各项性能指标。

2 转炉煤气HLG干法净化与回收工艺技术简介

转炉煤气HLG干法净化与回收系统工艺流程：氧气转炉炼钢工艺产生的高温煤气（1400～1700℃）经气化冷却烟道冷却后，温度降为850～1000℃，然后通过蒸发冷却器冷却，高压水经外混型双介质雾化喷枪（嘴）喷出，煤气温度降至200～300℃，喷水量根据煤气含热量精确控制，所喷出的水完全雾化蒸发，喷水降温的同时对煤气进行了调质处理，使粉尘的比电阻有利于圆筒形静电除尘器的捕集去除。另外煤气经过蒸发冷却器大约有30%～40%的粗粉尘沉降到蒸发冷器的底部，由输送设备送至中间仓回收，中间灰仓内收集的粗灰直接回炉重新利用。如果回炉设备出现故障或者不具备回炉时，粗灰将由另一套机械输灰系统输送到粗灰仓，然后被汽车运走。

冷却和调质后的煤气经过管网接至电除尘器进行净化除尘，煤气经电除尘器后含尘量降至15mg/Nm3以下，捕集的粉尘通过扇形刮灰机构刮入到除尘器底部的腹部链式输灰机，再由链式输灰机头下部的气动插板阀将细灰送至仓泵，然后仓泵内的细灰通过气力输灰系统送至细灰仓回收再利用。当净化后的煤气通过轴流风机再进入煤气冷却器，经煤气冷却器进一步精除尘和降温处理。经过煤气冷却器精净化和降温后煤气符合回收条件时，煤气由切换阀门切换送至煤气柜储存，经打压混合后送往各用户。当净化后的煤气不符合回收条件时，煤气由切换阀门切换至放散烟囱，点火放散。

2×150t转炉主要工艺参数如下：2×150t顶底复吹转炉;公称容量为150t;平均出钢量为180t;最大出钢量为190t;平均吹炼周期为32～38min/炉，其中吹氧时间为15～18min/炉;烟气量约为138000Nm3/h;炉气含尘浓度约80～150g/Nm3;蒸发冷却器入口烟气温度约950℃。

3 系统构成及关键设备功能

3.1 蒸发冷却器

蒸发冷却器采用圆筒结构，主要由蒸发冷却本体，喷淋系统、粗灰收集系统组成，顶部设有双介质喷雾系统，温度调节系统，下部设有粗灰收集系统。蒸发冷却器筒体布置在转炉高跨，通过环形托座厂房各层平台上，壳体设有隔热保护层、检修人孔门以及喷淋平台。蒸发冷却器收集的粗灰通过粗灰输灰系统进行回炉或外运处理。

喷淋系统包括喷蒸汽/氮气系统和喷水系统。设置变频恒压供水泵组装置和水箱，向转炉的蒸发冷却器供水。喷淋系统设置了数把外混型双介质雾化喷枪（嘴）调节最佳水量降温、调质。蒸发冷却器还可将粗颗粒的粉尘从煤气中分离出来，达到粗除尘的目的。

3.2 圆筒形静电除尘器

转炉煤气HLG干法净化与回收系统中圆筒形静电除尘器是最关键、最复杂、最核心的设备，其运行状况直接影响到整个系统的运行。圆筒形静电除尘器布置在炼钢厂房外。圆筒形静电除尘器除尘原理是煤气中含的粉尘在通过高压电场内进行电离的过程中，使煤气中的尘粒荷电，并在电场力的作用下使荷电尘粒向电极性相反方向运动并附着在收尘极板上，将煤气中尘粒分离出来的一种除尘设备[1-2]。

圆筒形静电除尘器是一个圆筒形的外壳，带有隔热装置。锥形进出气口上分别设置自闭多级弹簧式泄爆阀以防电场内压力异常能够及时泄压保护除尘器内部核心部件。除尘器内部设计有四个独立的电场，串联布置。电场通道间是形成接地的阳极极板和在其间承载所安排的高压放电极线。阳极极板是按照煤气流向串联排列，各排阳极极板通过极板悬吊梁悬挂于环梁上，并由共同的底部支撑结构支撑。通过一个引导杆系统在其下部导向。放电极系统由排列在通道中央的放电极框架组成，放电极线夹紧在放电极框架中，放电极框架通过悬臂架悬挂在吊架上，吊架通过穿拉杆连接于上部壳体结构上的支撑绝缘子上。绝缘子采用加热管加热，用氮气进行吹扫，以防止由于粉尘的附着或者绝缘体壁的冷凝物形成而产生电火花，导致电气击穿[3]。

3.3 轴流风机

轴流风机是整个系统的动力源，煤气通过轴流风机流通。这种风机具有效率高、气流为直线型、良好的可控性能、合理的运行操作方式及就地启动调试和正常运行及事故情况下所需的测量控制调节及保护等措施能满足炼钢工艺要求等优点。150t转炉轴流风机电极功率为1400kW，额定转速1750rpm。

3.4 煤气冷却器

HLG转炉煤气干法净化与回收系统工艺变化在于将煤气冷却器前移到切换阀之前，这样的话，不管是煤气回收还是煤气放散，圆筒形静电除尘器净化后煤气经过煤气冷却器再次精除尘与降温，将煤气温度由150℃降至70℃左右，粉尘含量降至10mg/Nm3以下，同时减小煤气容积。煤气冷却器顶部锥段配置泄爆阀，当煤气冷却器壳体内部出现过压现象时，泄爆阀打开泄压保护煤气冷却器。煤气冷却器溢流水封出口处采取有效隔断，可有效防止煤气和水一起排放到废水池。水封底部定期排污，排水可靠，检修方便。

煤气冷却器主要由供回水系统和喷淋系统组成。核心部件是喷淋系统，由供水管、环管、喷枪、螺旋實心锥喷嘴、阀组等部件构成。喷枪一般分两层布置，压力约为0.4MPa的水通过螺旋实心锥喷嘴向下直接喷射在煤气冷却器筒体内，达到转炉煤气二次精除尘和降温作用。两层之间喷枪错位布置以防止两层之间喷射水流干涉。供回水系统由冷水池、热水池、水泵组、浅层沙过滤器、玻璃钢冷却塔等部件组成。

3.5 切换站

切换站主要由两个严密密封的具有调节性能的杯阀组成，杯阀配有液压装置。液压装置同杯阀的气流调节板协同保证在放散烟囱和煤气柜之间阀门快速切换的同时而无压力突变现象，以确保煤气回收段压力的稳定。杯阀前后设置压力检测装置，通过程序来实现杯阀的平稳快速切换。回收杯阀后净煤气管道设置了电动敞开式插板阀、电动蝶阀和U型水封三重保障的煤气隔断装置，为系统设备检修提供了非常安全保障。

3.6 放散烟囱

放散烟囱主要组成如下：烟囱本体、直燃式自动火炬点火装置、楼梯及检修平台、旋流器、氮气引射装置等部件。当煤气不符合回收条件，杯阀切换至放散烟囱放散，煤气通过直燃式自动火炬点火装置点燃完全充分燃烧，达到超低排放的要求，取得最佳排放效果。

3.7 输灰系统

输灰系统包括粗灰输灰系统和细灰输灰系统。粗灰输灰系统配置了两套方案，一套方案是烟气原位回用集成技术组成的回炉系统。另一套是备选方案即回炉设备出现故障或者不具备回炉时，粗灰由气动插板阀、星型卸灰阀等组成机械输灰系统，输送到粗灰仓，灰仓内的灰被汽车运走。

细灰是指除尘器下部排出的粉尘。由圆筒形静电除尘器净化排出的细灰经由链式输灰机卸灰口，经气力输灰系统送至细灰仓，然后吸排罐车运走。该项目两条系统共用一台细灰仓。

4 安装以及生产实践

我司抽调了一批技术好、责任性强的精兵强将组成项目组，各组协调运作确保整个工程的顺利完成。2019年12月天津鑫金炼钢150t转炉煤气HLG干法净化与回收系统第一条线进行联调热试并顺利投运。该系统运行稳定，除尘效率高，运行费用低。

生产实践证明，该条转炉煤气HLG干法净化与回收系统净化后粉尘排放浓度都满足设计要求，净化效果显著，系统运行稳定，各项指标都满足设计要求。系统自动化程度高，煤气回收切换速度快，吨钢可回收煤气110m3，且粉尘含量低。煤气质量高为煤气并网带来了延伸效益，可省去并网前的净除尘和消除对管网的磨损伤害。放散时含尘浓度达到超低排放要求，经济效益和环境效益显著。为净化环境、造福人类，奏响了蓝天的凯歌与和谐乐章。

参考文献：

[1]郝吉明，马广大.大气污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]张殿印，王纯.除尘工程设计手册[M].北京：化学工业出版社，2002.

[3]周茂林，沈惟桥，等.莱钢120t转炉烟气干法除尘工艺技术[J].山东冶金，2005（5）：17-19.