转炉汽化冷却及除尘

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转炉汽化冷却及除尘

本章主要介绍转炉烟气、烟气净化及回收处理设备、转炉的二次除尘、钢渣及含尘污水处理等内容。转炉吹炼过程中，可观察到在炉口排出大量棕红色的浓烟，这就是烟气。烟气的温度很高，可以回收利用，烟气是含有大量CO 和少量CO 2及微量其他成分的气体，其中还夹带着大量氧化铁、金属铁粒和其他细小颗粒的固体尘埃，这股高温含尘气流冲出炉口进入烟罩和净化系统。炉内原生气体叫炉气，炉气冲出炉口以后叫烟气。转炉烟气的特点是温度高、气量多、含尘量大，气体具有毒性和爆炸性，任其放散会污染环境。我国1996年颁布了《大气污染物综合排放标准》(GBl6297—1996)， 规定工业企业废气(标态)含

尘量不得超过120 mg/m 3，标准从1997年1月1日开始执行。对转炉烟气净化处理后，可回收

大量的物理热、化学热以及氧化铁粉尘等。

12.1 烟气、烟尘的性质

在不同条件下转炉烟气和烟尘具有不同的特征。根据所采用的处理方式不同，所得的烟气性质也不同。目前的处理方式有燃烧法和未燃法两种，简述如下。

(1) 燃烧法。炉气从炉口进入烟罩时，令其与足够的空气混合，使可燃成分燃烧形成高温废气经过冷却、净化后，通过风机抽引并放散到大气中。

(2) 未燃法。炉气排出炉口进入烟罩时，通过某种方法，使空气尽量少的进入炉气，因此，炉气中可燃成分CO 只有少量燃烧。经过冷却、净化后，通过风机抽入回收系统中贮存起来，加以利用。

未燃法与燃烧法相比，未燃法烟气未燃烧，其体积小，温度低，烟尘的颗粒粗大， 易于净化，烟气可回收利用，投资少。

12.1.1 烟气的特征

12.1.1.1 烟气的来源及化学组成

在吹炼过程中，熔池碳氧反应生成的CO 和CO 2，是转炉烟气的基本来源；其次是炉气从炉口排出时吸入部分空气，可燃成分有少量燃烧生成废气，也有少量来自炉料和炉衬中的水分，以及生烧石灰中分解出来的CO 2气体等。

冶炼过程中烟气成分是不断变化的，这种变化规律可用图 12—1来说明。

图12—1 在吹炼过程中烟气成分变化曲线 转炉烟气的化学成分给烟气净化带来较大困难。转炉烟气的化学成分随烟气处理方法

不同而异。燃烧法与未燃法两种烟气成分和含量差别很大，见表12—1。

表12—1 未燃法与燃烧法烟气成分及其含量比较

12.1.1.2 转炉烟气的温度

未燃法烟气温度一般为1400～1600℃，燃烧法废气温度一般为1800～2400℃。因此，在转炉烟气净化系统中必须设置冷却设备。

12.1.1.3 转炉烟气的数量

未燃法平均吨钢烟气量(标态)为80 m3/t，燃烧法的烟气量为未燃法的4～6倍。

12.1.1.4 转炉烟气的发热量

未燃法中烟气主要成分是CO，含量在 60％～80％时，其发热量波动在7745.95～10048.8kJ/ m3，燃烧法之废气仅含有物理热。

12.1.2 烟尘的特征

12.1.2.1 烟尘的来源

在氧气流股冲击的熔池反应区内，“火点”处温度高达2000～2600℃。一定数量的铁和铁的氧化物蒸发，形成浓密的烟尘随炉气从炉口排出。此外，烟尘中还有一些被炉气夹带出来的散状料粉尘和喷溅出来的细小渣粒。

12.1.2.2 烟尘的成分

未燃法烟尘呈黑色，主要成分是FeO，其含量在60％以上；燃烧法的烟尘呈红棕色，主要成分Fe203 ，其含量在 90％以上，可见转炉烟尘是含铁很高的精矿粉，可作为高炉原料或转炉自身的冷却剂和造渣剂。

12.1.2.3 烟尘的粒度

通常把粒度在5～10 μm之间的尘粒叫灰尘；由蒸气凝聚成的直径在0.3～3 μm之间的微粒，呈固体的称为烟；呈液体的叫做雾。燃烧法尘粒小于lμm的约占 90％以上，接近烟雾，较难清除；未燃法烟尘颗粒直径大于10μm的达 70％，接近于灰尘，其清除比燃烧法相对容易一些。

12.1.2.4 烟尘的数量

氧气顶吹转炉炉气中夹带的烟尘量，约为金属装入量的0.8％～1.3％，炉气 (标态) 含尘量 80～120g/m3。烟气中的含尘量一般小于炉气含尘量，且随净化过程逐渐降低。顶底复合吹炼转炉的烟尘量，一般比顶吹工艺少。

12.2 烟气、烟尘净化回收系统主要设备

转炉烟气净化系统可概括为烟气的收集与输导、降温与净化、抽引与放散等三部分。

烟气的收集有活动烟罩和固定烟罩。烟气的输导管道称为烟道。烟气的降温装置主要是烟道和溢流文氏管。烟气的净化装置主要有文氏管脱水器，以及布袋除尘器和电除尘器

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等。回收煤气时，系统还必须设置煤气柜和回火防止器等设备。

转炉烟气净化方式有全湿法、干湿结合法和全干法三种形式；

(1) 全湿法。烟气进入第一级净化设备就与水相遇，叫全湿法除尘系统。双文氏管净化即为全湿法除尘系统。 在整个净化系统中，都是采用喷水方式来达到烟气降温和净化的目的。除尘效率高，但耗水量大，还需要处理大量污水和泥浆。

(2) 干湿结合法。烟气进入次级净化设备与水相遇，称干湿结合法净化系统，平一文净化系统即干湿结合法净化系统。此法除尘效率稍差些，污水处理量较少，对环境有一定污染。

(3) 全干法。在净化过程中烟气完全不与水相遇，叫全干法净化系统。布袋除尘、静电除尘为全干法除尘系统。全干法净化可以得到干烟尘，勿需设置污水、泥浆处理设备。

12.2.1 未燃全湿净化系统的主要设备

12.2.1.1 烟气的收集和冷却

A 烟罩

(1) 活动烟罩。

为了收集烟气，在转炉上面装有烟罩。烟气经活动烟罩和固定烟罩之后进入汽化冷却烟道或废热锅炉以利用废热，再经净化冷却系统。用于未燃法的活动烟罩，要求能够上、下升降，以保证烟罩内外气压大致相等，既避免炉气的外逸恶化炉前操作环境，也不吸入空气而降低回收煤气的质量， 因此在吹炼各阶段烟罩能调节到需要的间隙。 吹炼结束出钢、出渣、加废钢、兑铁水时，烟罩能升起，不妨碍转炉倾动。当需要更换炉衬时，活动烟罩又能平移开出炉体上方。这种能升降调节烟罩与炉口之间距离，或者既可升降又能水平移出炉口的烟罩称为“活动烟罩”。

OG 法是用未燃法处理烟气，也是当前采用较多的方法。其烟罩是裙式活动单烟罩和双烟罩。

图12-3 活动烟罩结构示意图

l 一上部烟罩(固定烟罩)；

2一下部烟罩(活 动烟罩固定段)；

3一罩裙(活动烟罩升降 段)；4一沙封；

5一水封；6一转炉

图12—2 OG 法活动烟罩