粗灰回炉在安钢转炉干法除尘中的应用

李军强 谷洁 贺小刚 李焕枝

摘 要：安阳钢铁股份有限公司（以下简称安钢）第二炼轧厂将三座150t转炉湿法除尘系统改造为干法电除尘。改造完成后，转炉一次烟气达标排放，能源消耗降低。蒸发冷却器捕集的粗灰回炉，有效利用固废资源、降低生产成本、减少二次污染。

关键词：干法除尘；粗灰回炉；机械输灰；气力输送

1 概述

目前国内转炉一次除尘系统比较成熟的技术主要有湿式除尘、干法电除尘、半干法三种方式。近年来，绝大部分新建及改造项目正在积极采用干法电除尘系统工艺和设备。国家环保部门在相关标准中将干法电除尘作为转炉煤气净化推荐方式。

2 工程介绍

安钢3座150t转炉原有的一次湿法除尘系统因不能适应新国标的排放要求，现进行升级改造。经过对干法电除尘工艺的比选并结合安钢生产实际情况，对传统的干法电除尘工艺进行优化设计，采用粗灰回炉工艺。转炉一次除尘工艺流程见图1。

转炉在吹炼过程中产生的高温烟气首先由活動烟罩捕集，然后经过汽化冷却烟道，在回收热能的同时对烟气进行初次降温和余热利用。汽化冷却烟道把烟气温度由1500℃降至800℃～1000℃。然后进入蒸发冷却器，在蒸发冷却器内，根据烟气含热量精确控制喷水量，水完全雾化后对烟气进行冷却并蒸发，烟气二次降温后达到200℃-300℃，喷雾不仅捕集粗颗粒粉尘，并对烟气进行调质处理，满足电除尘器的工作条件。粗颗粒粉尘沉降到蒸发冷却器底部香蕉弯，经内置刮板机输出，再经斗提机提升至高位料仓，称重后进入原有下料系统后回炉。同时在刮板机机尾设置气力输送系统设备送至事故灰仓。

粗除尘后的烟气进入圆筒形电除尘器进行精除尘。进口温度在150℃-250℃，电除尘器设四个电场，采用高压直流电源，根据系统运行的不同阶段控制电压，收集剩余的细粉尘，电除尘器收集下的粉尘通过内置刮板机排出，再通过气力输灰装置送至细灰仓，由真空罐车外运。

净化后的烟气经除尘风机送至新型煤气冷却器，进行再次降温和洗涤，满足煤气柜回收小于70℃的温度要求。风机采用变频调速，以达到流量调节。净化的煤气被送至切换站，在切换站前设有一氧化碳和氧气分析仪，符合回收条件时，通过切换站的回收杯阀进入煤气柜。不符合回收条件时则通过切换站的放散杯阀进入烟囱，点火放散。

整套系统按照爆炸性气体设计，在电除尘器的进、出口分别设置4组三级泄爆阀，在粗灰系统、细灰系统均设有充氮保护设施。

3 粗灰回炉工艺

经分析，转炉一次除尘粉尘铁含量高，在蒸发冷却器内约30～40%的粗粉尘沉降到底部，粉尘主要为大于10μm 粗颗粒粉尘，主要成分为氧化亚铁（FeO），粉尘对钢水成分和炉渣成分无不利影响。粗灰还可取代部分废钢做冷却剂。根据国内现已建成的粗灰回炉经验，此次改造中的粗回回炉利用工艺和设备采用机械输灰。在蒸发冷却器底部的香蕉弯内置刮板机机尾，设置斗提机，将粗灰提升至40.3m平台的4m3高位料仓，此灰仓称为称重灰仓，由于称重灰仓与原有转炉加料系统落差不大，为防止粗灰在落灰管中粘接和下料速度慢产生故障，故在称重灰仓底部设置刮板机，粗灰由刮板机输送至原加料系统中的汇总料斗，根据转炉加料工艺需求，按时定量入炉。

采用机械输灰原因有四：其一需要粗灰输送上升高度差大，气力输送消耗氮气量大且对气压要求较高；其二气力输送管道过长，粗灰温度湿度高，容易造成管道堵塞；其三粗灰回收位置起始于蒸发冷却器香蕉弯处，煤气氧气情况复杂，气力输送防爆稳定性不如机械输灰；其四机械输灰使用广泛，技术成熟，维修维护方便。

如此设计称重灰仓原因有二：其一平台空间允许；其二冶炼计划需要，方便协调生产钢种。粗灰通过称重灰仓下的溜灰管在溅渣护炉后下灰至转炉内，此工艺灰仓下部设置气动插板阀，此阀的开关由炉前操作室操控，粗灰下料完成后继续转炉炼钢其他阶段的工作，直至溅渣护炉结束为一个完整的粗灰回炉利用工艺过程。

同时在香蕉弯内置刮板机机尾处设置应急气力输送设备，解决因工艺和设备事故导致的粗灰不回炉的问题，保证不影响生产。气力输送的气源采用干燥阻燃氮气，并对氮气进行加热和保温处理，防止管道内出现冷凝水后粗灰结块，粗灰通过气力输送至容量为15m3事故灰仓，再经真空罐车外运。

4 粗灰回炉利用工艺优点

4.1 传统干法系统一般会根据情况设置一个较大的粗灰仓，定期人员清运粗灰到烧结厂再利用，同时要求烧结厂配备粗灰造球设施设备和配备相关人员。粗灰回炉利用，节约人力和物力，节省粗灰造球成本，经测算，干法除尘灰量在20千克/吨钢，其中粗灰占30-40%，根据安钢3座150吨转炉生产量估算，每天回收的粗灰量在100吨左右，按40%的含铁量计算，每天回收铁在40吨左右，经济效益可观。

4.2 按照20m3的运灰车辆计算，每天粗灰运输需要3车运输。粗灰回炉，减少运输的二次污染和运输成本。同时减少粗灰运输导致的二次扬尘污染。

5 粗灰回炉利用工艺不足和对策

采用机械输灰回炉，由于系统为负压运行，粗灰输灰系统设备很难完隔离外界空气和系统煤气，存在密封不严导致空气混入，存在爆炸风险。另外机械设备必然存在机械故障停运，从而导致该系统不能正常运行。此次除尘改造项目粗灰回炉利用，采用了如下措施，有效避免以上问题：

5.1 在粗灰输灰设备刮板机、斗提机、卸料阀等多处设置氮气密封，防止空气混入导致爆炸。

5.2 优化转炉炼钢工艺，控制卸灰阀和斗提机运行时间，比如：在吹氧阶段关闭卸灰阀和斗提机，用收集下来的粗灰封堵住卸灰阀，防止吹炼过程中高浓度的煤气经卸灰阀进入斗提机和粗灰仓中，切断煤气进入斗提机和粗灰仓的来源。

5.3 在香蕉弯内置刮板机机尾设置事故气力输送设备，即使粗灰回炉设备出现故障停运或因炼钢工艺要求不能回炉，粗灰仍可经过事故气力输送设备送到事故灰仓，再经真空罐车外运，减少对转炉生产的影响。

6 结束语

安钢第二炼轧厂150t转炉一次除尘改造为安钢六大环保提升项目之一，具有显著的环境效益。建成后，转炉一次烟气排放小于50 mg/Nm3，满足国家新标准炼钢工业大气污染物排放标准GB 28664-2012 中的要求，新系统运行节水、节电、粗灰回炉利用都将为企业降低生产成本做出贡献。

作者简介：

李军强（1979-），男，环境工程学士，安阳钢铁股份有限公司，工程师。