实现“鱼”与“熊掌”兼得

如何在降低烟尘排放浓度的同时，提高转炉煤气的回收量，实现“鱼”与“熊掌”兼得？这是钢铁行业较为关注的问题之一。日前，由北京博鹏北科节能环保股份有限公司（以下简称博鹏北科）研发的转炉煤气回收智能化控制技术获得了工业和信息化部科学技术成果登记证书。这说明在同时实现降低转炉煤气烟尘排放浓度和提高煤气回收量的道路上，相关技术的研发有了新的进展。

　　据了解，为达到转炉煤气烟尘排放浓度低于30毫克/立方米、转炉煤气回收量提高5%~15%的目的，转炉煤气回收智能化控制技术针对钢铁企业现有设备，进行了工艺创新，逐一优化了相关关键设备，并将其重新组合，取得了良好效果。

　　走优化工艺设备之路

　　转炉煤气回收智能化控制技术主要包括以下内容。

　　一是优化转炉煤气回收系统控制技术软件。该软件由转炉本体技术参数显示、趋势归档、报警记录、参数设定及控制等4部分构成。转炉炉口微差压控制如果采用闭环控制技术，容易导致控制调节滞后，使控制的适时性变差。该软件采用文氏管喉口开度控制、氮封压力检测、风机速度控制、加料系统连锁的模糊控制等方式，改善了炉口微差压控制的适时性。另外，这些控制系统还具有自学习功能，可以不断优化控制模式。

　　二是优化转炉炉口微差压检测装置。要实现转炉炉口微差压的有效检测，一是要选择合理的“取压”位置，确保采集到的压力与炉口的压力基本相同；二是根据冶炼的实际情况，确保“取压”部位不会被堵塞，需要有防止“取压”口被堵塞的措施；三是增加“取压”管道吹扫装置，防止内部积尘堵塞“取压”表，减小压力误差；四是增加管道放散装置，确保在吹扫之后，管道内部不会存在异常压力，防止对微差压表造成损坏。

　　三是优化一级喷雾蒸发洗涤塔系统。一级喷雾蒸发洗涤塔系统由高温非金属补偿器、洗涤塔主体、排水水封系统和雾化系统4部分组成。博鹏北科采用高温非金属补偿器取代原来的水冷夹套和灭火水封装置，使结构更加紧凑，不易积泥，维护工作量小；采用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管除尘器进行粗除尘和降温，是对传统转炉湿法除尘工艺的创新——利用双介质喷枪直接喷出雾化水，与含尘气流混合，达到粗除尘的目的；直接向喷雾蒸发洗涤塔（粗除尘降温设备）喷入雾化水进行降温，减少了用水量，缩短了降温时间。

　　该洗涤塔系统设计的关键是喷枪和喷嘴布水必须均匀，否则会导致洗涤塔净化效果不好。博鹏北科对喷枪和喷嘴的选型、布置进行了深入研究，并进行了计算机模拟设计，使洗涤塔的净化效果达到了95％以上。同时，该公司还为洗涤塔配备了配水环管，经精确计算和设计，保证配水环管能很好地起到分配器的作用。

　　四是优化二级喷雾洗涤塔系统。该系统由洗涤塔主体、排水水封系统、雾化系统3部分组成。二级喷雾洗涤塔的原理如下：二级喷雾洗涤塔主要有双介质喷枪和少量的单介质喷枪。在二级喷雾洗涤塔的下部，利用双介质喷枪喷出的极细小水滴，与气流逆向流动，增加了液滴与粉尘的碰撞几率。在二级喷雾洗涤塔上部布置单介质喷枪，喷出的细小水滴与捕捉粉尘的小液滴混合，增加了含尘液滴凝聚成大液滴的几率，凝聚成大液滴的除尘水沿塔壁由底部排污管进入水封系统。

　　五是优化环缝文氏管。转炉煤气回收智能化控制技术采用了博鹏北科的专利产品———新型环缝文氏管。该环缝文氏管采用液压缸置于文氏管顶部的布置方式，保证拉杆与设备连接处具有良好的密封性；在喉口处设置了一支中心雾化喷嘴，使喷水更加均匀，避免了多只喷嘴喷出的水叠加的问题；重铊与拉杆采用了三爪连接的形式，稳定性更好。该环缝文氏管为长径文氏管，气水混合均匀、净化效果好，煤气烟尘排放浓度小于30毫克/立方米。

　　六是优化一级、二级旋流脱水器。旋流脱水器是一种复合脱水器，其采用三级脱水的方式，在脱水器筒体下部靠重力进行一级脱水，然后采用复式挡板脱水器进行二级脱水，在筒体中上部安装叶轮脱水装置进行三级脱水。当含水气体进入旋流脱水器，气流速度降至5米/秒以下时，大的液滴在重力作用下被去除，复式挡板和叶轮脱水装置则对气体进行离心脱水。当含水气流进入复式挡板和叶轮脱水装置，细小的水滴在旋流板上撞击积聚，形成大颗粒水滴，并在气流的带动下，沿着叶片按离心方向被甩至脱水器内壁，同时，气体中的部分水滴也因为气流的旋转作用而被分离出来，最终煤气中的大部分水被去除。

　　高效脱水器确保烟尘排放浓度更低

　　转炉煤气回收智能化控制技术在三通阀与放散烟囱中间增加了1台二级高效脱水器。湿法除尘系统应用于转炉烟气净化，将对汽化冷却烟道出来的高温烟气（800摄氏度~900摄氏度）进行降温和除尘，如果汽化冷却烟道出口烟气温度为900摄氏度，则除尘后，饱和湿烟气温度为74.6摄氏度；如果汽化冷却烟道出口烟气温度为800摄氏度，则饱和湿烟气温度为72.6摄氏度，考虑到文氏管除尘器的水还会带走一部分热量，一般除尘器出口烟气温度在65摄氏度左右，此时1标准立方米饱和湿烟气的水含量为264.9克。可见，较高的温度使除尘系统排出的气体含有较高的水分，从放散烟囱出口可以看到蒸汽羽流。在烟气净化系统中，饱和湿烟气经过脱水器进入后续烟道后，由于外界温度低于烟气温度，故烟气中会有部分蒸汽冷凝，形成液滴。这些液滴经常含有可见的尘粒，在冷凝过程中，未被捕集的尘粒将成为冷凝核。如果通过风机后，烟气温度降至55摄氏度，则1标准立方米饱和湿烟气的水含量为148.4克，在降温过程中会有116.5克含尘液滴产生；如果温度降至45摄氏度，1标准立方米饱和湿烟气的水含量为84.1克，在降温过程中会有180.8克含尘液滴产生。可见，如果采用二级高效脱水器脱除饱和烟气中的水，对烟尘排放浓度的降低大有益处。脱水过程中如果设备的气水分离性能不好，甚至没有脱水器，含尘液滴将随气流排出。

　　二级高效脱水器最理想的安装位置是在放散塔之前，可以保证烟尘排放浓度更低。将二级高效脱水器放在放散塔之前，有以下4个方面的优点：一是可以脱除烟气中由于冲洗风机叶轮而带入的冲洗水；二是风机加压后，有利于烟气中的蒸汽凝结成水滴；三是可以利用企业现有的排水系统；四是不影响煤气回收时的集尘和净化效果。

　　转炉煤气回收智能化控制技术有优势

　　转炉煤气净化回收智能化控制技术应用在转炉煤气回收系统，具有改造工期短、投资少、不额外占地、烟尘排放浓度可以达到30毫克/立方米和提高煤气回收量等优点。该技术具有5个特点：一是采用企业现有设备，并优化了现有设备。二是采用了新型环缝文氏管开度与炉口微差压的协调控制技术，提高了煤气回收量和煤气净化率，为转炉的智能化炼钢提供了技术支持。三是采用了高效蒸发洗涤塔与喷雾洗涤塔组合的方式，粗除尘率由95%提高到98%，使精除尘文氏管的除尘压力大大降低，从而提高了煤气净化率。四是率先采用了“双洗涤塔、一文氏管、双脱水器”的除尘新工艺，二级洗涤塔采用了“下进上出”的烟气流动模式，在保证除尘效果的同时，减小了占地面积。五是文氏管率先采用了拉杆与重砣三爪连接的形式，烟气流动更加稳定。