日照钢铁控股集团有限公司 山东日照 276806
摘要：目前国内大多数顶吹转炉的烟气净化采用未燃法湿式回收系统( Oxygen Converter Gas Recovery) 简称 OG 法，日钢60T炼钢区所采用的烟气净化系统为传统“两文三脱” OG系统的升级版，即第四代 “塔-环”系统。本文主要介绍日钢在应用此“塔-环”系统时产生的问题及应对措施。
关键词：烟气净化；煤气回收；转炉冶炼；颗粒物排放
1.概述
转炉炼钢技术刚刚产生时，转炉烟气处理采用全燃法，即将吹炼时候产生的含CO的烟气，与空气混合燃烧形成高温废气，经过冷却、除尘后，通过风机抽引直接放散排入大气。由于该工艺不经济、不环保该已逐渐被淘汰。
随着技术的发展，未燃法逐渐取代燃烧法成为转炉烟气净化的发展方向，所谓未燃法即烟气出炉口后，通过调节活动烟罩缩小烟罩与炉口之间的缝隙，使烟气中的 CO 少燃烧或不燃烧，然后经冷却、除尘后将煤气回收利用或点火放散到大气中去。未燃法具有能够回收煤气，烟气量小，除尘设备体积小，投资费用低，需要的厂房高度低，烟尘粒度较大、除尘效率高、保护环境等优点，所以目前国内外普遍采用未燃法除尘[1]。
未燃法转炉烟气除尘逐渐发展成熟，形成两大类。一类是湿法处理技术（OG法），另一类是干法处理技术（LT法）。
OG系统是以串联的双极文氏管为主流程的烟气回收系统，烟气经洗涤降温、粗除尘后，烟气变为饱和烟气，温度降至70℃左右。降温粗除尘后的饱和一次烟气进入可调喉口文氏管，使高速气流通过喉口进行精除尘。通过除尘文氏管精除尘后的烟气温度降至65℃左右，净化后的饱和烟气进入脱水器精脱水，经风机进入煤气柜。
LT系统由蒸发冷却器和圆筒型电除尘器组成，烟气通过蒸发冷却器后降至180～200℃，进入圆筒型电除尘器进行进一步净化，经切换站和煤气冷却器进入煤气柜。
2.目前日钢60T转炉OG系统介绍
目前日钢60T炼钢区所采用的烟气净化系统为新OG系统，即第四代 “塔-环”系统。与早期的“两文三脱”传统OG系统相比较具有除尘效率提高，耗水量下降，系统能耗降低等特点，日钢于2011年11月至2013年1月期间，将4座60T转炉从“两文三脱”传统OG系统全部改造为“塔-环”新OG系统。
本系统烟气净化设备按工艺要求采用溢流饱和冷却塔、环隙可调喉口（RSW）、液压伺服装置、湿旋脱水器等设备，该工艺是转炉炼钢在吹炼中，通过调节环隙可调喉口开度，调节喉口烟气流速，从而达到除去烟气内粉尘的目的。
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图 1 第四代 “塔-环”系统工艺流程图
3.新OG系统存在的问题
3.1颗粒物排放超标问题
传统OG系统的设计排放浓度为100-150mg/Nm3，新OG系统的设计排放浓度为40-70mg/Nm3，传统OG系统时常会出现烟囱冒黄烟、冒黑烟现象，新OG系统在正常冶炼情况下基本上杜绝了烟囱冒黄烟、冒黑烟现象，但根据2013年9月1日开始实施的【山东省钢铁工业污染物排放标准】，转炉一次烟气颗粒物排放限值为50mg/Nm3，无论是传统OG系统还是新OG系统颗粒物排放均难以达到排放要求。
3.23.31233.1为实现烟气达标排放采取了如下措施：
溢流饱和冷却塔、环隙可调喉口喷嘴更换
日钢60T炼钢区溢流饱和冷却塔顶喷喷嘴和环隙可调喉口喷嘴由原来的螺旋喷嘴更改为双向涡流喷嘴。前期的喷嘴全部顺流喷水，在高速烟气流的冲击之下，喷嘴的喷射角显著减小，存在部分烟气与喷水不混合或混合不充分现象；另一方面，顺流喷水方向与烟气流动方向相一致，水气间的相对速度差小，水颗粒的雾化效果不好，喷水不能完全均匀覆盖锥体和壳体内表面，导致表面不同程度积灰。与厂家进行技术交流，决定改用双向涡流喷嘴布置，即保留了原来的顺流喷水又增加了逆流喷水，逆流喷水与烟气流动方向相反，喷水与烟气流动的速度差为两者的速度之和，这样就利用了烟气流辅助雾化水的效果；
喉口微压差调节
在转炉炼钢时，转炉内烟气的生成量在不断变化，炉口微压差也随之变化，通过炉口微压差对喉口开度进行调节，使风机的抽风量与烟气的生成量保持一致，使炉口微压差始终保持在0-20Pa左右，避免烟气外溢和烟罩内吸入空气，从而使烟气量降低。烟气减排最明显的表现就是除尘效果的改善，除尘器的处理能力是不变的，烟气量的减少使得除尘器负荷降低，除尘效果有很大改善。
加强设备的操作维护
根据湿法除尘系统喷嘴容易堵塞，除尘器及管道容易积灰等特点，制定了严格的工艺操作、检修维护制度，严格按照工艺要求操作；定期喷嘴的清理，保证喷嘴喷水正常，无堵塞现象；定期检查清理除尘器及管道积灰情况，防止管道积灰，增大局部阻损，影响风机全压。
通过以上措施，除尘效果明显改善，从最近几次的烟气检测结果来看，4座转炉烟气颗粒物排放均低于限值50mg/Nm3，平均34.37 mg/Nm3，最高44.95 mg/Nm3。
3.2喷嘴堵塞结垢、设备积灰
喷嘴堵塞结垢、设备积灰是湿法除尘普遍存在的问题，特别是当除尘水水质差、钙硬高时，出现喷嘴迅时堵塞、流量计受结垢影响计量不准等问题，清理过程占用转炉作业时间、增加人员劳动强度。
要改变喷嘴堵塞结垢可从以下方面入手：
改善水质
水质是导致喷嘴堵塞结垢、设备积灰的根本原因，只有从源头上抓起才能控制结垢、堵塞问题。严控除尘水水质指标，及时检测水质情况，了
解水质变化情况，根据转炉冶炼投入辅料情况及时调整加药量，保证水质各项指标达标。
更换喷嘴
更换喷嘴样式，选用具有防堵塞效果的喷嘴，能有效的避免喷嘴的堵塞，延长喷嘴的清理周期，提高转炉的作业率。60T炼钢区溢流饱和冷却塔顶喷喷嘴和环隙可调喉口喷嘴由前期的螺旋喷嘴更改为双向涡流喷嘴，喷嘴腔体特别宽的内径设计，能够有效地防止堵塞，检修时检查发现喷嘴内壁特别光洁，并无结垢、积泥现象，效果良好。
控制辅料的投加
转炉冶炼辅料的投加对除尘水水质影响很大，特别是粉性石灰，投料以后直接被一次烟气带走，烟气在饱和冷却塔经洗剂后，烟气中的石灰直接进入除尘水，除尘水Ca硬度立即升高，有时能达到100mg/L以上，远远超过水质控制指标。由于石灰具有粘性不易被水冲走，导致饱和冷却塔底部负压水封堵塞、污水流槽水位上升的一系列问题的发生。
3.3风机叶轮粘灰导致风机振动
在转炉湿法除尘中，由于烟气含尘量较高，含湿量大，在风机叶轮的高速旋转甩干作用下，烟气中的粉尘会在叶轮表面、出风口粘接、累积，并在烟气温度忽高忽低和干、湿频繁交替变化下，结垢会局部脱落，引起风机振动超标。一次除尘风机振动的原因一方面是联轴器不对中引起的振动；一方面是叶轮粘灰使得转子不平衡造成的振动，还有其他方面诸如地脚螺栓松动引起的振动等。在这些方面中是叶轮粘灰使得转子不平衡造成的振动占比最大。
3.4转炉炉口冒烟、冒火
炉口冒烟、冒火是转炉湿法除尘最常见的问题，炉口冒烟冒火的根本原因是产生的烟气量超过了系统的排烟能力，炉口的烟气没有被一次除尘和二次除尘捕集，再加之早期的转炉都没有上三次除尘，冒出的烟气很容易扩散至厂房顶，造成严重的环保问题。
防止炉口处吸入过多的空气，使得CO罩内燃烧，急剧增加烟气量，1个体积的CO燃烧会导致烟气体积增加3-5倍。判断罩内CO燃烧率是否过高，可以通过回收煤气的CO含量，如果回收的煤气CO含量低，就一定是燃烧率高。也可以通过煤气回收的开始时间判断，炉口吸入过多的空气，CO燃烧必然使得煤气回收时间滞后。这就要求转炉操作上一定要保证活动烟罩降到位，加强炉口氮封的维护等措施，减少空气的混入量。
降低风机入口的烟气温度对烟气量的影响非常大，OG除尘设计的风机入口温度≤65℃，工况烟气量是标况干烟气量的两倍，升高到70℃为2.24倍，而降低到60℃为1.88倍[2]。这在除尘风机不变情况下提高系统的排烟能力将有很大的帮助。现在饱和冷却就是通过水升温吸热实现的，可以通过改进喷嘴布置，增加喷水与烟气的接触面积来提高冷却效果。但最根本的还是要控制除尘水的供水温度。
4结束语
目前国内大多数顶吹转炉的烟气净化采用未燃法湿式回收系统( Oxygen Converter Gas Recovery) 简称 OG 法，日钢60T炼钢区所采用的烟气净化系统为第四代 “塔-环”系统。以上问题是转炉烟气湿法除尘中的共性问题，而且是可以通过各种行之有效的方法得到解决的，通过各种功能的优化和局部的改造湿法除尘是完全可以达到达标排放的。
参考文献:
[1]胡文发. 转炉烟气净化及煤气回收控制系统的研究与应用[D]. 内蒙古科技大学, 2012.
[2]刘晨. 转炉一次OG湿法除尘常见问题的原因及解决方法[N].世界金属导报，2012-08-21（B10）