在采用吹氧冶煉的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，其煙氣量、煙氣成分和煙氣溫度隨冶煉階段呈周期性變化。煙塵中金屬鐵約占13%，ＦｅＯ約占68.4%，Ｆｅ2Ｏ3約占6.8%。特別在吹煉中期ＣＯ體積分?jǐn)?shù)高達(dá)80%以上，一般情況下，轉(zhuǎn)爐煤氣成分中ＣＯ的體積分?jǐn)?shù)約占55%～66%，當(dāng)ＣＯ在60%左右時，其熱值可達(dá)8ＭＪ/ｍ3，而每噸鋼煙塵量一般為10～20ｋｇ/ｔ。由此可見，轉(zhuǎn)爐煤氣中ＣＯ含量很高，煙塵中鐵含量也很高，具有很高的回收利用價值。
國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢
隨著氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展，煉鋼工藝的日趨完善，相應(yīng)的除塵技術(shù)也在不斷地發(fā)展完善。目前，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的凈化回收主要有2種方法，一種是煤氣濕法(ＯＧ法)凈化回收系統(tǒng)，一種是煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收系統(tǒng)。
日本新日鐵和川崎公司于上世紀(jì)60年代聯(lián)合開發(fā)研制成功ＯＧ法轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收技術(shù)。ＯＧ法系統(tǒng)主要由煙氣冷卻、凈化、煤氣回收和污水處理等部分組成。其煙氣經(jīng)冷卻煙道進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)包括2級文氏管、脫水器和水霧分離器，煙氣經(jīng)噴水處理后，除去煙氣中的煙塵，帶煙塵的污水經(jīng)分離、濃縮、脫水等處理，污泥送燒結(jié)廠作為燒結(jié)原料，凈化后的煤氣被回收利用。系統(tǒng)全過程采用濕法處理，該技術(shù)存在的缺點：一是處理后的煤氣含塵量較高，達(dá)100ｍｇ/ｍ3以上，要利用此煤氣，需在后部設(shè)置濕法電除塵器進(jìn)行精除塵，將其含塵質(zhì)量濃度降至10ｍｇ/ｍ3以下；二是系統(tǒng)存在二次污染，其污水需進(jìn)行處理；三是系統(tǒng)阻損大，所以能耗大，占地面積大，環(huán)保治理及管理難度較大。
鑒于以上情況，德國魯奇公司和蒂森鋼廠在上世紀(jì)60年代末聯(lián)合開發(fā)了轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收技術(shù)。ＬＴ法系統(tǒng)主要是由煙氣冷卻、凈化回收和粉塵壓塊3大部分組成，煙氣經(jīng)冷卻煙道的溫度由1450℃左右降至800～1000℃，然后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。煙氣凈化系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器和圓筒型電除塵器組成，煙氣溫度通過蒸發(fā)冷卻器后降至180～200℃，同時通過調(diào)質(zhì)處理，降低了煙塵的電阻率，收集了粗粉塵。煙氣經(jīng)過這一初步處理后，進(jìn)入圓筒型電除塵器，進(jìn)行進(jìn)一步凈化，使其含塵質(zhì)量濃度降至10ｍｇ/ｍ3以下，從而達(dá)到最佳的除塵效率。蒸發(fā)冷卻器和圓筒型電除塵器捕集的粉塵，經(jīng)輸送機(jī)送到壓塊站，在回轉(zhuǎn)窯中將粉塵加熱到500～600℃，采用熱壓塊的方式將粉塵壓制成型，成型的粉塊可直接用于轉(zhuǎn)爐煉鋼。ＬＴ法與ＯＧ法相比的主要優(yōu)點：一是除塵凈化效率高，粉塵質(zhì)量濃度降至10ｍｇ/ｍ3以下；二是該系統(tǒng)全部采用干法處理，不存在二次污染和污水處理；三是系統(tǒng)阻損小，煤氣發(fā)熱值高，回收粉塵可直接利用，降低了能耗；四是系統(tǒng)簡化，占地面積小，便于管理和維護(hù)。因此，ＬＴ法干法除塵技術(shù)比ＯＧ法濕法除塵技術(shù)有更高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，從而獲得世界各國的普遍重視和采用。
ＬＴ法凈化回收技術(shù)在國際上已被認(rèn)定為今后的發(fā)展方向，它可以部分或完全補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的全部能耗，有望實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐無能耗煉鋼的目標(biāo)，另外，從更加嚴(yán)格的環(huán)保要求和節(jié)能要求看，由于ＯＧ法凈化回收系統(tǒng)存在著較多的缺點，它將逐漸被ＬＴ法凈化回收系統(tǒng)取代。
我國到目前為止，除寶鋼三期工程轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收系統(tǒng)采用引進(jìn)的ＬＴ法凈化回收技術(shù)之外，基本上都采用ＯＧ法凈化回收系統(tǒng)，除塵效果均不夠理想，影響用戶對煤氣的使用，因此許多廠家在系統(tǒng)后部另設(shè)置了濕式電除塵器進(jìn)行精除塵，以保證含塵質(zhì)量濃度降至10ｍｇ/ｍ3以下。
國內(nèi)許多鋼鐵公司已經(jīng)意識到ＬＴ法凈化回收技術(shù)的優(yōu)越性。萊蕪鋼鐵公司2003年8月與德國魯奇公司、西安重型機(jī)械研究所合作，建設(shè)120ｔ轉(zhuǎn)爐煤氣干法凈化回收系統(tǒng)，2004年投入使用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前，包頭鋼鐵公司和太原鋼鐵公司的轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收系統(tǒng)正在建設(shè)中，寶鋼、攀鋼、首鋼和天鐵等企業(yè)也準(zhǔn)備采用此項技術(shù)。
市場需求及推廣應(yīng)用前景
我國自20世紀(jì)60年代發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐以來，到1989年為止，已先后建設(shè)投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐達(dá)137余座，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占全國鋼產(chǎn)量的60%～70%，其中150ｔ至300ｔ大型轉(zhuǎn)爐8座，產(chǎn)鋼量占轉(zhuǎn)爐的20%，50ｔ到120ｔ中型轉(zhuǎn)爐17座，產(chǎn)鋼量占轉(zhuǎn)爐的24%，而小于50ｔ的小型轉(zhuǎn)爐達(dá)112座，占轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的56%(尚未考慮近幾年新建轉(zhuǎn)爐項目)。以上轉(zhuǎn)爐一部分采用濕法凈化回收系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)大部分能耗高，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率低，污水處理復(fù)雜，污泥均未合理地綜合回收利用，而另一部分轉(zhuǎn)爐根本沒有轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收裝置。
我國在轉(zhuǎn)爐煤氣濕法(ＯＧ法)凈化回收的技術(shù)上，已積累了豐富經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上消化移植寶鋼三期引進(jìn)的轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收技術(shù)，加速我國轉(zhuǎn)爐干法電除塵系統(tǒng)的開發(fā)，是當(dāng)務(wù)之急。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，能源的緊缺，鋼材需求的矛盾日益突出，如果普遍推行轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收技術(shù)，全年除塵耗電可減少近3億ｋＷ·ｈ；若將轉(zhuǎn)爐可回收的煤氣與蒸汽都綜合起來，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤，每噸鋼可回收35ｋｇ左右，可望實現(xiàn)低能或無能煉鋼，更值得注意的是干法回收的粉塵，熱壓塊成形后可直接返回轉(zhuǎn)爐代替廢鋼或礦石作冷卻劑，直接回收其金屬鐵，可增加年鋼產(chǎn)量30萬ｔ。
因此，在我國轉(zhuǎn)爐上積極推廣轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ)凈化回收技術(shù)具有很寬廣的應(yīng)用前景。
我國自20世紀(jì)60年代發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐以來，到1989年為止，已先后建設(shè)投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐達(dá)137余座，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占全國鋼產(chǎn)量的60%～70%，其中150ｔ至300ｔ大型轉(zhuǎn)爐8座，產(chǎn)鋼量占轉(zhuǎn)爐的20%，50ｔ到120ｔ中型轉(zhuǎn)爐17座，產(chǎn)鋼量占轉(zhuǎn)爐的24%，而小于50ｔ的小型轉(zhuǎn)爐達(dá)112座，占轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的56%(尚未考慮近幾年新建轉(zhuǎn)爐項目)。以上轉(zhuǎn)爐一部分采用濕法凈化回收系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)大部分能耗高，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率低，污水處理復(fù)雜，污泥均未合理地綜合回收利用，而另一部分轉(zhuǎn)爐根本沒有轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收裝置。
我國在轉(zhuǎn)爐煤氣濕法(ＯＧ法)凈化回收的技術(shù)上，已積累了豐富經(jīng)驗，在此基礎(chǔ)上消化移植寶鋼三期引進(jìn)的轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收技術(shù)，加速我國轉(zhuǎn)爐干法電除塵系統(tǒng)的開發(fā)，是當(dāng)務(wù)之急。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，能源的緊缺，鋼材需求的矛盾日益突出，如果普遍推行轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ法)凈化回收技術(shù)，全年除塵耗電可減少近3億ｋＷ·ｈ；若將轉(zhuǎn)爐可回收的煤氣與蒸汽都綜合起來，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤，每噸鋼可回收35ｋｇ左右，可望實現(xiàn)低能或無能煉鋼，更值得注意的是干法回收的粉塵，熱壓塊成形后可直接返回轉(zhuǎn)爐代替廢鋼或礦石作冷卻劑，直接回收其金屬鐵，可增加年鋼產(chǎn)量30萬ｔ。
因此，在我國轉(zhuǎn)爐上積極推廣轉(zhuǎn)爐煤氣干法(ＬＴ)凈化回收技術(shù)具有很寬廣的應(yīng)用前景。
經(jīng)濟(jì)效益和社會效益分析
根據(jù)寶鋼轉(zhuǎn)爐煤氣濕法凈化回收系統(tǒng)及干法凈化回收系統(tǒng)運行的經(jīng)驗，采用干法電除塵技術(shù)，每噸鋼可節(jié)約電1.1ｋＷ·ｈ，節(jié)水3ｔ，并可回收10.5ｋｇ含鐵75%以上的煙塵和相當(dāng)于20Ｌ左右燃料油的優(yōu)質(zhì)煤氣。我國目前廣泛采用的轉(zhuǎn)爐濕式除塵系統(tǒng)，除寶鋼外，一般大、中型轉(zhuǎn)爐除塵噸鋼耗電平均為6ｋＷ·ｈ，小型轉(zhuǎn)爐除塵耗電平均10～15ｋＷ·ｈ。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率很低，轉(zhuǎn)爐除塵的污水處理復(fù)雜，污泥均未合理地綜合利用。如果1個年產(chǎn)300萬ｔ鋼的大型氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間由ＯＧ法改用ＬＴ法干式電除塵，假定它們回收的能量和煙塵相等，僅節(jié)電、節(jié)水和節(jié)約生產(chǎn)費用3項合計的年經(jīng)濟(jì)效益，按保守的估計也在1700萬元以上。其中：節(jié)約工業(yè)用電900萬元，節(jié)約工業(yè)用水132萬元，節(jié)約生產(chǎn)費用750萬元。此外，含鐵粉塵壓球后代替轉(zhuǎn)爐廢鋼和礦石也將是一筆可觀的附加收入。
根據(jù)寶鋼轉(zhuǎn)爐煤氣濕法凈化回收系統(tǒng)及干法凈化回收系統(tǒng)運行的經(jīng)驗，采用干法電除塵技術(shù)，每噸鋼可節(jié)約電1.1ｋＷ·ｈ，節(jié)水3ｔ，并可回收10.5ｋｇ含鐵75%以上的煙塵和相當(dāng)于20Ｌ左右燃料油的優(yōu)質(zhì)煤氣。我國目前廣泛采用的轉(zhuǎn)爐濕式除塵系統(tǒng)，除寶鋼外，一般大、中型轉(zhuǎn)爐除塵噸鋼耗電平均為6ｋＷ·ｈ，小型轉(zhuǎn)爐除塵耗電平均10～15ｋＷ·ｈ。轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率很低，轉(zhuǎn)爐除塵的污水處理復(fù)雜，污泥均未合理地綜合利用。如果1個年產(chǎn)300萬ｔ鋼的大型氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間由ＯＧ法改用ＬＴ法干式電除塵，假定它們回收的能量和煙塵相等，僅節(jié)電、節(jié)水和節(jié)約生產(chǎn)費用3項合計的年經(jīng)濟(jì)效益，按保守的估計也在1700萬元以上。其中：節(jié)約工業(yè)用電900萬元，節(jié)約工業(yè)用水132萬元，節(jié)約生產(chǎn)費用750萬元。此外，含鐵粉塵壓球后代替轉(zhuǎn)爐廢鋼和礦石也將是一筆可觀的附加收入。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
以下引用德國魯奇公司2座150ｔ轉(zhuǎn)爐為例，提供干法與濕法除塵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，對設(shè)計人員、用戶選擇除塵方法有一定的參考價值。
以下引用德國魯奇公司2座150ｔ轉(zhuǎn)爐為例，提供干法與濕法除塵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，對設(shè)計人員、用戶選擇除塵方法有一定的參考價值。
1 基本參數(shù)
氧氣量 42000ｍ3/ｈ
轉(zhuǎn)爐容量 150ｔ
年鋼產(chǎn)量 1.3×106ｔ
冶煉周期性 40～50ｍｉｎ
吹氧時間 16～17ｍｉｎ
每天吹煉爐數(shù) 30爐
原始爐氣量 94000ｍ3/ｈ
燃燒系數(shù) 0.1
煙氣量 110000ｍ3/ｈ
出汽化冷卻器溫度 1000℃
氧氣量 42000ｍ3/ｈ
轉(zhuǎn)爐容量 150ｔ
年鋼產(chǎn)量 1.3×106ｔ
冶煉周期性 40～50ｍｉｎ
吹氧時間 16～17ｍｉｎ
每天吹煉爐數(shù) 30爐
原始爐氣量 94000ｍ3/ｈ
燃燒系數(shù) 0.1
煙氣量 110000ｍ3/ｈ
出汽化冷卻器溫度 1000℃
2 除塵系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)備的主要技術(shù)數(shù)據(jù)對比
ＯＧ濕法除塵 ＬＴ干法除塵
降溫文氏管 ｔ=78℃ 蒸發(fā)冷卻塔 ｔ=150℃
ΔＰ=3.0ｋＰａ ΔＰ=100Ｐａ
除塵文氏管 ΔＰ=12ｋＰａ 靜電除塵器 ΔＰ=200Ｐａ
出口煙塵質(zhì)量濃度≤100ｍｇ/ｍ3 出口煙塵質(zhì)量濃度<10ｍｇ/ｍ3
高壓離心風(fēng)機(jī) Ｐ=21ｋＰａ 單機(jī)軸流風(fēng)機(jī)Ｐ=6.5ｋＰａ
Ｎ=1865ｋＷ Ｎ=610ｋＷ
------- 飽和冷卻器
濕式除塵煤氣含塵質(zhì)量濃度10ｍｇ/ｍ3 干式除塵煤氣質(zhì)量濃度 10ｍｇ/ｍ3
污水沉凝裝置 干法輸送儲存裝置
污泥脫水裝置 干法成球壓塊裝置
污泥干燥 -------
污泥返回?zé)Y(jié) 沉塊返回?zé)Y(jié)
消耗指標(biāo)：每爐耗電1235ｋＷ 消耗指標(biāo)：每爐耗電335ｋＷ
每爐耗水70ｍ3 每爐耗水25ｍ3
ＯＧ濕法除塵 ＬＴ干法除塵
降溫文氏管 ｔ=78℃ 蒸發(fā)冷卻塔 ｔ=150℃
ΔＰ=3.0ｋＰａ ΔＰ=100Ｐａ
除塵文氏管 ΔＰ=12ｋＰａ 靜電除塵器 ΔＰ=200Ｐａ
出口煙塵質(zhì)量濃度≤100ｍｇ/ｍ3 出口煙塵質(zhì)量濃度<10ｍｇ/ｍ3
高壓離心風(fēng)機(jī) Ｐ=21ｋＰａ 單機(jī)軸流風(fēng)機(jī)Ｐ=6.5ｋＰａ
Ｎ=1865ｋＷ Ｎ=610ｋＷ
------- 飽和冷卻器
濕式除塵煤氣含塵質(zhì)量濃度10ｍｇ/ｍ3 干式除塵煤氣質(zhì)量濃度 10ｍｇ/ｍ3
污水沉凝裝置 干法輸送儲存裝置
污泥脫水裝置 干法成球壓塊裝置
污泥干燥 -------
污泥返回?zé)Y(jié) 沉塊返回?zé)Y(jié)
消耗指標(biāo)：每爐耗電1235ｋＷ 消耗指標(biāo)：每爐耗電335ｋＷ
每爐耗水70ｍ3 每爐耗水25ｍ3
經(jīng)濟(jì)比較見表1。
表1 經(jīng)濟(jì)比較德國馬克×106
比較內(nèi)容簡介 | ＯＧ法 | ＬＴ法 |
1次投資額 | 18.6/(100) |
