1、转炉干法除尘一、转炉干法除尘概述1.1、转炉除尘概述1.2、转炉干法除尘技术的发展1.3、干法除尘的优点1.4、干法除尘的特点一、转炉干法除尘概述1.1转炉除尘概述 目前，转炉烟气净化回收系统主要有“湿法”和“干法”两种。前者以日本的OG法为代表，采用双级文丘里湿法来捕集转炉烟气中的粉尘。后者以德国的LT法为代表，采用干式电除尘器捕集转炉烟气中的粉尘。 我国现有的转炉煤气净化与回收系统，大多采用传统的湿法除尘技术(OG法)。一、转炉干法除尘概述1.2转炉干法除尘技术的发展 LT法是由德国鲁奇(Lurgi)、蒂森(Thyssen)二家公司在上一世纪60年代末联合开发的一项技术。LT是Lurgi和
2、Thyssen的缩写。1980年最先成功的在Thyssen的400t转炉投入使用。 自此，LT法经历了30多年的发展，技术上日趋成熟，目前世界上有几十套LT系统在投入使用。 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。一、转炉干法除尘概述1.3干法除尘的优点 转炉干法除尘技术在国际上已被认定为今后发展方向，它可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗，可实现转炉无能耗炼钢的目标 。 除尘效率高。经LT除尘器净化后，煤气残尘含量（标态）最低为mg/m3，比OG系统的100 mg/m3低。 转炉干法除尘技术既满足冶金工业可持续发展的要
3、求，也符合国家产业和环保政策。一、转炉干法除尘概述1.3干法除尘的优点 无污水、污泥。从冷却器和LT系统排出的都是干尘，混合后压块，可返回转炉使用。 电能消耗量低。从综合电耗来看，LT系统的电耗量要远低于OG系统电耗量。 投资费用高，但回收期短。若改造老厂设备，投资费用还可降低许多。 采用ID风机，结构紧凑，占地面积小，投资费用可降低许多。 一、转炉干法除尘概述1.4干法除尘的特点 技术要求较高，回收煤气在进入电除尘器之前，必须具有可靠的、精确的温度和湿度控制，同时要求在实际操作中要严格安全运行等制度。 干法除尘系统存在操作难度大、危险程度高的特点，所以在设备选型、制造、安装及自动控制方面要求
4、比较高。 一、转炉干法除尘概述 干法除尘系统运行要求严格执行四项控制原则，即“控制烟气、控制监测、控制温度、控制湿度” 。因此，干法除尘系统与转炉生产工艺、设备、自动化控制密切相关。 由于干法除尘系统与转炉生产工艺互相制约，必须适当改变转炉生产工艺，通过设备、自动化控制手段实现二者间的有机结合干湿法除尘技术比较与效益分析可以看出： LT系统在风量一样的前提下，系统阻力远远小于OG系统 循环水量大大减少 由于系统阻力减小，吨钢回收煤气量大大增加 回收煤气含尘量大大减少，降低了二次污染 设备一次性投资虽然较湿法有所增加，但每年可比湿法节约1200万元左右，预计在至内即收回成本二、干法除尘基本工艺描
5、述 在转炉炼钢生产过程中，氧气和碳之间反应会导致废气中带有高浓度的一氧化碳，高温废气必须经过净化冷却后方可回收。 高温废气通过烟道进入蒸发冷却器，蒸发冷却器将蒸汽和水直接注入到废气中，废气的热量通过蒸汽和水的雾化被吸收。通过蒸发冷却器出口温度的设定，根据蒸发冷却器入口温度、废气流量和蒸发冷却器出口温度控制喷射水和蒸汽量。同时在蒸发冷却器底部收集粗的灰尘颗粒，结束吹炼时由输灰链将粗灰收集到储灰仓。二、干法除尘基本工艺描述 被冷却后的废气进入静电除尘器，废气通过电场内收集电极时，灰尘被吸附在收集电极表面，通过振打装置及刮灰机，使灰尘落入除尘器底部下面的链式输灰机中，灰尘被细输灰系统收集到储灰仓。
6、静电除尘器还装有卸爆阀确保在吹炼期间安全持久的工作。 经过降温除尘后的烟气被ID风机抽出，通过煤气切换站的放散装置和回收装置共同实现煤气的回收和废气的外排，废气外排时由点火装置点燃并放散。三、LT法工艺流程与设备组成3.1 LT法工艺流程3.2 设备组成3.1 LT法工艺流程图三、LT法工艺流程与设备组成3.2、设备组成3.2.1、蒸发冷却器3.2.2、静电除尘器3.2.3、ID风机系统3.2.4、切换站系统3.2.5、煤气冷却器系统三、LT法工艺流程与设备组成3.2.1 蒸发冷却器1、水冷烟道 1.1 水冷烟道系统流程 1.2 水冷烟道喷射系统1.2.1 主要设备 导流环 喷枪 蒸汽软管 水
7、软管 蒸汽手动调节阀 水量手动调节阀 蒸汽调节阀切断阀 水调节阀切断阀三、LT法工艺流程与设备组成3.2.1 蒸发冷却器2、织物补偿器2.1 主要设备织物补偿器2.2 作用处于水冷烟道及EC本体中间，起到补偿EC本体热涨冷缩的作用，补偿量分为轴向和径向.三、LT法工艺流程与设备组成3.2.1蒸发冷却器3、EC本体部分： 3.1 主要设备 筒体直段 筒体锥型段 锥型段角度3.2作用 喷射出来的雾化水在EC内部与高温烟气充分接触后，雾化水吸收热量进行二次蒸发，降低烟气温度，同时对烟气中的大颗粒进行沉降。 三、LT法工艺流程与设备组成3.2.1 蒸发冷却器4、 粗输灰系统 4.1 主要设备 刮板机及
8、钢结构部分 气动插板阀及紧急气动插板阀 灰仓三、LT法工艺流程与设备组成3.2.2 静电除尘器1、主要设备 四电场的圆式静电除尘器（包括阴阳极板、分布等） 振打系统：入口分布板振打器； 出口分布板振打器； 阴极振打器；阳极振打器 刮灰器：A、B电场,C、D电场 集中润滑系统 输灰系统：刮板机； 紧急插板阀；气动插板阀； 双层翻板阀；刮板机 斗提机；螺旋输灰机；储灰仓等.三、LT法工艺流程与设备组成3.2.2 静电除尘器2、主要的工艺参数：2.1 A、B电场的电压，电流.2.2 C、D电场的电压，电流。2.3 绝缘子的温度。2.4 绝缘子的氮气流量，压力。2.5 在吹炼的过程中，除尘器的工作压力
9、。2.6 除尘器的入口温度，出口温度.静电除尘器静电除尘器三、LT法工艺流程与设备组成3.2.3 ID风机系统1、主要设备 风机消音器1、主要的工艺参数1.1 风机的最大转速。 1.2 通过风机的气流温度正常值,最大温度.1.3 风机的全压。1.4 风机的驱动功率。1.5 气流密度。1.6 风机的流量在吹炼的过程中的范围。ID风机消音器三、LT法工艺流程与设备组成3.2.4 切换站系统、设备组成放散杯阀 回收杯阀GC入口眼镜阀 1台配套液压站 1套、设备功能 在转炉处于吹炼阶段时，当煤气条件符合回收条件时，回收阀打开放散阀关闭，进行煤气回收；其它情况时，回收阀关闭放散阀打开。、主要工艺参数3.
10、1 回收杯阀的通径。3.2 放散杯阀的通径。3.3 眼镜阀的通径。3.4 高压泵的出口压力。3.5 循环泵的压力。切换站系统三、LT法工艺流程与设备组成3.2.5煤气冷却器系统 1、主要设备 供水泵 上塔泵 冷却塔（包括冷却风机） 煤气冷却器 2、主要的工艺参数 2.1 泵的流量，煤气冷却器的流量 2.2 泵的额定电流. 2.3 吸水井的液位.放散烟囱煤气冷却器四、电气控制系统4.1电气控制系统综述4.2转炉阶段信号4.3功能组描述EC蒸发冷却器功能组EP静电除尘器功能组ID风机功能组细输灰功能组煤气切换站及煤气回收GC煤气冷却器四、电气控制系统4.1 电气控制系统综述 根据干法除尘机械设备的
11、功能及转炉冶炼工艺的特点，其配套电气系统分不同的功能组进行控制，以实现功能相对独立的设备组的协调控制，最后再将各设备组控制通过连锁条件贯穿在一起，实现整个干法除尘设备根据工艺阶段的执行，这样即保证了不同子系统的控制在手动模式的相对独立，也实现了在自动模式下系统的连续控制。四、电气控制系统4.2 转炉阶段信号 由于干法除尘设备在不同的转炉冶炼阶段动作及状态各不相同，作为在不同冶炼阶段干法除尘设备执行动作的依据，由转炉倾动角度、转炉操作、氧枪状态、介质类型等条件综合处理后产生个不同的阶段。由于在不同阶段干法除尘设备的运行状态有着很大的差异，错误的阶段信号可能导致严重的设备事故，因此保证阶段信号的稳
12、定和准确至关重要。四、电气控制系统4.3 功能组 4.3.1 蒸发冷却器功能组4.3.2 静电除尘器功能组4.3.3 ID风机功能组4.3.4 细输灰功能组4.3.5 煤气切换站及煤气回收4.3.6 GC煤气冷却器四、电气控制系统4.3.1 蒸发冷却器功能组 喷射冷却系统 粗输灰系统 电气设备参数四、电气控制系统 喷射冷却系统 蒸发冷却器，主要目的是将转炉产生的高温烟气进行降温处理，使进入静电除尘器的烟气温度在120140之间。蒸发冷却器水量控制的不准确，会影响静电除尘器的除尘效果。水量多，含有大量水蒸气的烟气进入电场，电场的放电频率会增加，电离出大量的 H2和O2，H2和O2燃烧容易发生泄爆
13、。 由于水量的增多，输灰系统内的灰会潮湿成块，容易堵卸灰阀。喷射水量的控制主要是通过蒸发冷却器的入口温度，蒸发冷却器出口温度设定值以及经过静电除尘器后的废气流量计算出来的。通过温度PID和水量PID的调节控制蒸发冷却器出口温度接近蒸发冷却器出口温度设定值。 四、电气控制系统 喷射冷却系统 由于在生产实际中温度的变化量严重滞后于水的变化量，温度的调节稳定性及调节偏差很难控制。通过积累生产经验，调整控制参数，可实现温度调节偏差在10度以内，一个吹炼周期内水量调节不超过2个周期。 四、电气控制系统 粗输灰系统 经过喷射冷却系统对烟气的初步处理后，根据转炉冶炼的阶段，有30%的灰要经过粗输灰系统排出。
14、通过PLC逻辑条件判断控制设备的运行。四、电气控制系统4.3.2 EP静电除尘器功能组1. 高压供电及控制系统2. 振打系统3. 卸爆阀4. 电气设备参数四、电气控制系统 高压供电及控制系统 1. 调压控制柜2. 升压变压器/整流电路3. 绝缘子加热器4. 阴极丝、阳极板四、电气控制系统 调压控制柜 调压控制柜由控制面板、微型控制器、双向可控硅及进线熔断开关等设备组成。其作用是接收上位PLC的升/降电压指令，根据检测到的电场电压、电流信号来控制可控硅的触发角，从而控制电场升压变压器一次侧电压，达到控制电场电压、电流的目的。其性能特点是根据吹炼、停吹、振打等三种工作状态，进行火花跟踪控制、间歇供
15、电、反电晕检测、峰值跟踪控制并提供各种保护功能。按设定好的程序对电压和电流进行调节，以发挥最大的电流效率，确保安全生产。四、电气控制系统 升压变压器/整流电路 每座转炉静电除尘器的4个独立电场均配单独的调压控制柜和升压变压器/整流电路。整流由一组单相全波整流电路完成。四、电气控制系统 绝缘子加热器 绝缘子用于连接及悬挂通过升压整流后的位于电场内部的阴极丝。整流后的阳极板与地相连，要求阴极必须可靠绝缘。由于环境温度的变化及电场温度的影响，绝缘子表面很容易结露，影响其绝缘特性，因此除去在绝缘子仓内充氮气外，还必须增加加热器以保证其温度控制在50-60度之间。此项功能通过PLC自动实现。同时也作为电
16、场送电的一个必要条件。四、电气控制系统 阴极丝、阳极板 阴极丝、阳极板是供电系统升压/整流后最终的接点，阳极板接地，阴极丝对地绝缘，以在EP内部建立电场。四、电气控制系统 振打系统 包括阴极丝/阳极板振打和分布板振打。阴极丝/阳极板振打的效果直接影响电场及细输灰系统的工作。需要制定不同的振打周期及振打顺序，并在生产过程中根据实际状况进行完善。阴极丝/阳极板振打状态与电场的电压相关联，在某个电场振打时要降低电场电压。阴、阳极同时振打是绝对禁止的。四、电气控制系统 泄爆阀 卸爆阀作为针对卸爆的保护设备，是否打开直接关系到转炉冶炼过程，卸爆阀打开时必须停止吹炼。安装在卸爆阀上的极限可以检测每一个卸爆
17、阀的状态。四、电气控制系统 ID风机功能组 ID风机系统由风机变频器、风机电机及相关检测仪表组成。 变频器 风机电机及相关检测仪表 电气设备参数四、电气控制系统 变频器 用于驱动ID风机，进线电压690V，1150KW，接收PLC转速设定信号，通过内部PID调节，使风机转速满足生产要求。PLC对风机转速控制有四种方式： 1.机旁方式：在变频器操作面板进行速度的调整。 2.手动方式：通过人为在HMI的转速设定调整调整风机转速。 3.阶段自动控制方式：根据不同的冶炼工艺阶段，所需的风机转速也不同，按照预定的风机速度曲线来调整风机转速。 4.炉口微正压自动调节方式：在烟道入口装有用于测量烟道压力的差
18、压变送器，依据所测的差压值PLC进行PID运算，输出风机转速设定值，调整风机转速，最终将炉口压力控制在微正压状态。四、电气控制系统 风机电机及相关检测仪表 采用ABB变频电机，最高转速1750rpm，露天安装，H级绝缘。内部有用于检测定子温度的热电阻6只，提供电机过热保护，并应配有电机轴承震动及温度检测的测量元件，完善电机的保护功能。四、电气控制系统4.3.4 细输灰功能组 细输灰功能组控制的机械设备：包括刮灰器、输灰链、斗提机、螺旋输灰机、插板、双层翻板阀、紧急插板阀及灰仓氮气振打等。在每一炉生产工艺过程中，所有这些设备必须按照已定的逻辑顺序执行动作，任何的逻辑错误将导致该系统停止，因此，在
19、保证正确的逻辑顺序的基础上，设备反馈信号必须稳定。 集中润滑控制系统。该系统由一套包括S7-200PLC作为控制器的甘油泵系统组成，有3种操作方式，除了本地的按时序进行打油动作外，其运行状态同时通讯至上级PLC，作为整个系统连锁的一个条件。四、电气控制系统4.3.5 煤气切换站 煤气切换站系统组成：煤气分析仪表、液压站及煤气切换站执行设备。 煤气分析仪表：采用ABB分析仪表，分析O2、CO、CO2、H2等4种成分，是转炉是否进行回收的主要条件。同时也是预卸爆报警的重要条件。 液压站：由标准配置构成,电气部件的控制全部由PLC自动完成。 执行设备：煤气切换由放散及回收杯阀的协调动作来完成。满足回
20、收条件后PLC发出回收指令，开关量信号控制单向阀、截止阀等4-20mA模拟信号分别传至两个杯阀的伺服放大板，控制两个杯阀的液压伺服阀，从而驱动杯阀动作。 四、电气控制系统4.3.6 煤气冷却器 系统组成：GC泵站，煤气冷却水控制阀组。 GC泵站：由GC水泵、上塔泵及冷却风机组成 煤气冷却水控制阀组：由4个阀组成。通过PLC控制实现煤气冷却器内部水位控制及水喷射功能，控制其出口煤气温度在70度之内。五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系5.1 转炉烟气的来源5.2 泄爆的一般条件5.3 冶炼中发生泄爆的阶段5.4 泄爆的危害5.转炉冶炼周期各个阶段泄爆统计分析五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系5.1 转
21、炉烟气的来源 转炉烟气 转炉烟气的定义 转炉烟气的主要成分 转炉烟气的来源 控制转炉烟气对干法除尘的意义五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系转炉烟气的定义 转炉在吹炼过程中产生含CO成分为主体、少量的和其他微量成分的气体，其中还带着大量氧化铁、金属铁粒和其他细小颗粒固体尘埃，这股高温、含尘的气体，冲出炉口进入烟罩和净化系统。在炉内的原生气体称炉气；冲出炉口后称烟气。五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系转炉烟气的主要成分 LT系统属于烟气处理方式中的未燃法，采用干式净化回收系统。其烟气主要成分见表五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系转炉烟气的来源 主要是吹炼中碳元素氧化生成的CO和CO2烟气，铁元素生成的烟
22、尘； 还有是当转炉加入的石灰、铁皮等原材料出现潮湿现象，兑入的废钢中轻型废钢居多、混有油脂或有色金属、潮湿，也使转炉冶炼产生的烟气中H2、CH4可燃性气体有所增加； 空气和氧枪中氧气也携带很少一部分N2和O2。五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系控制转炉烟气对干法除尘的意义 由于烟气、烟尘主要来源于吹炼过程。 只有通过工艺手段，合理控制吹炼过程，才能有效控制烟气、烟尘，保证系统安全运行。 由于原材料的不稳定，使带入的烟气也呈无规律性变化，不易控制。必须通过工艺手段合理控制原材料的质量和加入时间等。 通过有效的自动化控制和设备手段抑制炉口和电场内空气的介入。 五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系5.2
23、泄爆的一般条件 转炉炉气中的可燃性气体主要是CO和H2 烟气在电除尘器中引发爆炸必须同时具备以下条件，a. 可燃性气体与氧气的混合比达到爆炸极限。b. 混合气体的温度在最低着火点以下c. 有火种五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系5.3 冶炼中发生泄爆的阶段 一般来说，一个冶炼周期包括兑铁、加废钢、吹炼（前、中、后期） 、拉碳倒炉、点吹、出钢、溅渣。 此外，还有开新炉、翻料、定修及事故状态。 由于转炉加入原材料的不稳定性和烟气生成的不规律性，转炉的各种状态都有可能发生泄爆。五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系 转炉吹炼前期阶段泄爆曲线 五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系 转炉吹炼中期阶段泄爆曲线五、冶炼
24、工艺与干法除尘泄爆的关系 转炉吹炼后期阶段泄爆曲线 五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系转炉溅渣阶段泄爆曲线五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系转炉兑铁加废钢阶段泄爆曲线五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系 从图表上可以看出: 由于入炉原材料（铁水、废钢、氧化铁皮、焦碳、溅渣材料等）的不稳定，冶炼的兑铁、加废钢、吹炼、点吹、溅渣阶段都可能发生泄爆。中期泄爆危害尤为严重。 冶炼工艺和干法除尘人员操作的不合理，也使发生泄爆的几率大大提高。 电气控制系统的不合理，也会导致泄爆的发生。五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系5.4 泄爆的危害 轻微的爆炸会导致M 阳极板的变形、错位；阳极板筋板的变形；两块阳极板之间限位杆
25、的变形，造成极距的变化，导致电场电压的稳定性降低，电场电压无法升高，影响除尘器的除尘效果。M 将造成阴极框架的变形；阴极线的松弛、断裂；造成极距的变化，导致电场电压的稳定性降低，电场电压无法升高，影响除尘器的除尘效果。M 将造成阴极吊挂的变形，造成高压电直接接地或者与除尘器的距离过小，造成电场电压无法升高，影响除尘器的除尘效果。 五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系剧烈的爆炸会导致：M 阴阳极的严重变形，使除尘器失去除尘效果。M 阴阳极振打传动轴的变形，振打系统将无法正常工作。M 刮灰机的吊挂变形，刮灰机无法工作，失去应有刮灰效果。M 更大的爆炸将导致除尘器内部整个设备的瘫痪，甚至造成泄爆阀的损坏
26、，更有甚者造成风机叶轮的损坏。5.转炉冶炼周期各个阶段泄爆统计分析五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系五、冶炼工艺与干法除尘泄爆的关系可以看出： 在冶炼的各个阶段都可能发生泄爆。 由于电气、设备、工艺的不合理，均使发生泄爆的几率大大增加。 原材料的不稳定，也可以导致泄爆。 只有通过工艺、电气与设备合理结合，才能有效预防泄爆的发生，达到控制泄爆次数、保证干法除尘安全运行的目的 六、干法除尘运行的保障6.1 转炉工艺对干法除尘系统稳定运行的保证6.2 设备对干法除尘系统稳定运行的保证6.3 电气对干法除尘系统稳定运行的保证六、干法除尘运行的保障6.1 转炉工艺对干法除尘系统稳定运行的保证 通过改变吹炼
27、前期氧流量、点吹氧流量、事故氧流量等预防泄爆的发生。 通过控制原材料的使用种类、使用量、使用时间等预防泄爆的发生。 如因各种原因发生泄爆后，通过有效的工艺措施处理各阶段泄爆事故。 通过适当改变冶炼工艺，在不影响冶炼效果的基础上保证干法除尘的安全运行。六、干法除尘运行的保障6.2 设备对干法除尘系统运行的保证 保证转炉烟道系统的稳定运行。 保证织物补偿器的耐热温度满足干法除尘的运行。 保证蒸发冷却器系统各类控制阀门的稳定运行。 保证蒸发冷却器粗输灰系统的正常工作状态。六、干法除尘运行的保障6.2 设备对干法除尘系统运行的保证 保证蒸发冷却器与静电除尘器中烟气的合理温降。 通过有效手段保证蒸发冷却
28、器出口具备烟气检测功能。 通过有效手段保证输灰系统设备处于正常运行状态。 通过有效手段保证粗、细输灰的排放无污染。 通过有效手段保证煤气冷却水质。 通过有效手段保证干法除尘设备的保温。六、干法除尘运行的保障6.2 设备对干法除尘系统运行的保证 保证干法除尘设备所用各类介质满足系统运行要求。 保证电除尘的传动设备及润滑系统满足系统运行要求。 保证蒸发冷却器的喷枪正常使用。 保证干法除尘系统的气密性。六、干法除尘运行的保障6.3 电气对干法除尘系统稳定运行的保证 定期检查更换EC入口、出口电偶，EP入口、出口电偶，其他仪表定期校验，保证完好及准确。 烟道内压力环状取样管定时反吹，保持畅通。 EC蒸
29、汽、水的切断阀、调节阀的极限正常，调节阀给定与反馈偏差不能超过3%。 输灰系统的检测、执行设备的检查及检修，保证正常的工作。六、干法除尘运行的保障6.3 电气对干法除尘系统稳定运行的保证 绝缘子加热器的定期检查更换。 调压控制柜、升压变压器及整流电路的检查测试及预防性实验。 ID风机电机及变频器的检查、检修。 煤气分析仪的检查、检修及定期标定。 现场煤气检测报警系统检查。结束语通过设备的正确安装、 选型，电气系统控制的合理性，冶炼工艺与干法除尘工艺的有机结合，我们已经实现了以下目标： 实现了干法除尘设备的正常运转，事故率在0.5%以下，设备损坏率为零，ID风机故障率为零。 实现了电气控制正常化,干法除尘报警率达到100%,部分实现了预警功能。 实现了冶炼工艺与干法除尘工艺的正常双运行,每月控制泄爆次数在4次以下。 结束语
