除雾器在转炉煤气干法净化回收系统中的应用

车双平，张阵超，马 杰

（西安西矿环保科技有限公司，陕西 西安 710075）

近年来，国家对转炉炼钢过程中所产生烟气的粉尘排放浓度要求越来越严格，部分地区炼钢企业已经将排放要求限制在10 mg/Nm3以下[1]。然而，传统的转炉煤气干法净化回收系统很难长期保证出口排放浓度稳定在10 mg/Nm3，因此，在传统的转炉煤气干法净化回收系统基础上，煤冷前移技术得到了广泛推广。

1 转炉干法系统煤冷前移技术

传统转炉煤气干法净化回收系统的工艺流程为[2]：转炉炼钢过程中产生的高温烟气经过汽化冷却烟道冷却，烟气温度降至800～1 000 ℃，然后经过带有喷雾系统的蒸发冷却器进一步降温至260 ℃（不同项目根据工艺管道的长短略有差异），同时对烟气进行调质处理，使烟气中粉尘的比电阻更有利于电除尘器的捕集。蒸发冷却器内约30%～40%的粗颗粒粉尘沉降到底部，由排灰系统排出。冷却调质后的烟气通过荒煤气管道进入电除尘器，经电除尘器净化后使烟气含尘量降至15 mg/Nm3以下。

除尘器出口烟气经管道进入切换站。切换站主要由两个液压控制的杯阀组成，当烟气符合回收条件时，即一氧化碳含量大于30%且O2含量小于1%时，回收杯阀打开，放散杯阀关闭，烟气通过回收杯阀进入煤气冷却器，经过喷淋系统喷水降温至70 ℃以下进入煤气柜储存。当烟气不符合回收条件时，切换站切换至放散状态，烟气通过放散烟囱点火放散。

煤冷前移技术，则将煤气冷却器移至切换站之前，即无论煤气是否符合回收条件，都必须经过煤气冷却器进行喷水降温和精除尘，再次净化后的烟气经过切换站完成回收或放散过程。

2 除雾器原理、结构及选型设计

煤冷前移技术虽然可以降低粉尘排放浓度，但是烟气经过煤气冷却器喷水降温后存在大量雾滴，含湿量较大，严重时会造成放散烟囱“下雨”现象[3]。为降低冷却后烟气的含湿量，我司在应用煤冷前移技术时，在煤冷出口设置除雾器，当含有雾滴的烟气以一定速度流经除雾器时，由于气体的惯性撞击作用，雾滴会与除雾板碰撞并附着在除雾板表面。随着雾滴越来越多，将会聚集成大的液滴，直到液滴自身重力超过气流的上升力与液滴表面张力的合力时，液滴就会从除雾板表面上被分离下落。

除雾器的除雾效率随气流速度的增加而提高，但流速增加也将造成系统阻力升高，能耗随之升高。而且流速过高还会引起二次带水，从而降低除雾效率，因此烟气流速应控制在一定限度内。通常将通过除雾器断面的最高且又不致二次带水时的烟气流速定义为临界流速，该速度与除雾器结构、系统带水负荷、气流方向、除雾器布置方式等因素相关，设计流速一般在3.5～5.5 m/s。

除雾器主要由除雾器本体、支撑装置、冲洗装置构成。除雾器本体通常由高分子材料或不锈钢两大类材料制作而成，为保证除雾效果，系统在运行一段时间后，需要通过冲洗装置对除雾板进行冲洗，使除雾器始终保持在最佳除雾效果。由于进入煤气冷却器的烟气温度一般在150～180 ℃，经过喷水冷却后温度降至70 ℃以下，若煤冷喷淋系统出现故障，则高温烟气将会直接通过除雾器，因此，除雾器通常选用耐温的不锈钢材质。

除雾器安装在煤气冷却器的上部，安装示意图如图1 所示，通常选用二级除雾。第一级选用流线型板式除雾器，板厚不低于1 mm；第二级选用丝网除沫器，层状结构，用于去除更小的雾滴。除雾板采用模块化结构，便于现场的安装以及后期更换维护。冲洗装置分为三层，一级除雾器采用上下两侧双向冲洗；二级除雾器采用从下往上进行冲洗；冲洗喷嘴通常选用实心锥螺旋喷嘴，喷嘴的喷雾角度及数量则根据不用的工况条件进行合理选型。

图1 除雾器安装示意图

3 除雾器应用工程案例

本文所述除雾器具有以下特点[4]：①除雾效率高。在正常运行工况下，除雾器出口烟气中的雾滴浓度不高于35 mg/Nm3。②压降小。若不考虑除雾器前后的干扰，在保证100%烟气负荷下，整个除雾器系统的压降小于350 Pa。③耐高温。除雾板的耐温不小于250 ℃。④耐压。可保证承受冲洗水压为0.2～0.4 MPa 时，除雾器可正常工作。

以内蒙古赤峰某转炉煤气干法净化回收系统项目为例，项目最大湿烟气处理量为275 000 m3/h，煤气冷却器筒体直径5 000 mm，有效节流面积约19.6 m2，最大烟气流速约3.9 m/s，煤冷入口烟气温度小于180 ℃。

该项目除雾器采用两级除雾，第一级为粗除雾，选用板式S 形除雾器，除雾板采用不锈钢材质，厚度不小于1 mm，高度215 mm；第二级为精除雾，选用丝网除沫器，层状结构，丝网采用不锈钢材质，高度150 mm。除雾器冲洗装置采用三层结构，第一级板式除雾器采用上下双向冲洗；第二级丝网除沫器采用下部朝上冲洗，喷水压力约0.4 MPa；喷嘴采用螺旋喷嘴，喷雾角度90°。现场根据实际使用情况对除雾器进行定期冲洗，以保证除雾器的除雾效果。

项目投运以来，系统粉尘排放浓度及烟气含湿量均低于要求数值。根据现场实际检测，烟气含湿量约11%左右，检测结果如表1 所示。

表1 内蒙古赤峰项目烟气检测结果

4 结语

为了满足国家环保标准要求，煤冷前移技术已经在国内多个钢厂转炉煤气干法净化回收系统中成功运用。而在煤气冷却器上部设置除雾器，可有效降低含湿量，可节约水资源并避免湿烟雨产生。