环保技术的祖宗十八代|第五篇·转炉煤气净化

2003年进入钢铁厂的炼钢厂，那会炼钢一次除尘煤气回收使用的就是湿法OG，2018年要求旧钢铁厂进行改造，前半部为OG，后面加湿式电除尘，或者更改为半干法煤气回收。2021年接触新建的几个钢铁厂，基本上都是使用的LT干式煤气净化方式。我以为LT干式煤气净化方式是我见的先进的模式，直到看到一些资料后，我有些无语了，这种无语来自于我对这些技术从未刨根问底过，来自于我对日美西方的技术提前使用。我上面说的时间段，大概率基本上是国内民营钢铁走的路，这会拿出资料上的文字吧。

氧气转炉炼钢采用吹氧冶炼，在吹炼过程中，其烟气量烟气成份和烟气温度随冶炼阶段同时在吹炼过程中，会产生大量烟尘和CO气体，特别在吹炼中期CO浓度可达80%以上，一般情况下，转炉煤气成份中CO的含量占55~66%(体积百分比)，其烟尘成份中金属铁占13%，Fe068.4%，Fe₂0₃56.8%，当C0含量在60%左右时，其热值可达8000KJNm 3，而烟尘量一船为10~20kg/钢。从中可以看出，在气气转炉炼钢中，转炉煤气中CO含量很高，烟尘中铁含量也很高，因此都有很高的回收利用价值。通过转炉煤气的回收，不仅可以节约大量能源，而且对烟尘加以综合利用，变废为宝，同时又净化了大气环境。

国内外概况和发展趋势

随着氧气转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺日趋完善，相应的除尘技术也在不断发展完善。目前，氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法，一种是煤气湿法(0G法)净化回收系统，一种是煤气干法(LT法)净化回收系统。

日本新日铁和川椅公司于60年代联合开发研制成功0G法转炉煤气净化回收技术，0G法系统主要由烟气冷却、净化、煤气回收和污水处理等部分组成。其烟气经冷却烟道后进入烟气净化系统，烟气净化系统包括两级文氏管、脱水器和水雪分离器，烟气经湾水处理后，除去烟气中的烟尘，带烟尘的污水经分离、浓缩、脱水等处理，污泥送经结厂作人烧结原料，净化后的煤气被回收利用。

 

1985年,宝钢一期300t转炉成功引进了日本“0G”技术和设备,国内在立足自主开发的基础上对这项技术进行了消化吸收,使“0G”法技术在国内得到了较快的发展而占据主要地位,并取得了成熟的经验，其核心是二级可调文氏管喉口。但这种流程也有缺点,如设备单元多、系统阻力损失大、RD口易堵塞等。武钢三炼钢250t转炉OG系统引进了西班牙TR公司技术，该系统是将两级文氏管及脱水器串联重组安装在一个塔体内烟气自上而下运行总阻力损失仅为18kPa,且流程系统紧凑、简洁、易于维护管理

1998年,作为环保示范项目,日本政府在马钢二炼钢厂70t转炉扩容改造项目中向马钢无偿提供了一套新型“0G”法除尘技术和设备，这项技术对传统的“0G”法进行了技术改进,将二文RD可调口改为重论式,即环缝洗涤器简称RSW,还用饱和器代替了一文口，烟气首先进入饱和器,然后经过二文RSW和下部弯头脱水器到风机系统,被称新型“0G”法。该技术流程简洁、单元设备少、阻损小。二文采用RSW技术,除尘效率高,易于控制,且不易堵蜜。除尘效果保证值s50mgm3，目前在柳钢转炉、太钢转炉、济钢转炉上采用,取得初步经验，0G法具有技术成熟、可靠性好、一次投资少、吨钢煤气回收量高、投资回收期短、设备国产率高及安装工程量少等优势0G法除尘系统虽然日趋完善,但是仍存在一些问题,如:供排水系统和净化设备的积灰堵塞问题,部分设备受含尘污水的冲刷磨损问题,污泥的脱水处理问题以及由上述问题引起的维修工作是问题。此外由于0G法“高压流程”,系统阻力损失大,除尘供水量大,风机、水泵的耗电量大,因而增了运行费用。

系统全过程采用混法处理，该技术存在的缺点:是处理后的煤气含尘量较高，达100mgNm3以上，要利用此煤气，需在后部设置湿法电除尘器进行精除尘使其含尘浓度降至10mg/Nm3以下;二是系统存在二次污染，其污水要进行处理;三是系统阻损大，所以其能耗大，占地面积大，环保治理及管理难度较大。

鉴于以上情况，德国鲁奇公司和蒂森钢厂在60年代末联合开发了转炉煤气干法(LT法)净化回收技术，到80年代日趋完善。LT法系统主要由烟气冷却净化回收和粉尘压块三大部分组成，其烟气经冷却烟道使烟气温度由1450℃左右降至800~1000℃，然后进入烟气净化系统。烟气净化系统由蒸发冷却器和圆简型电除尘器组成，烟气通过蒸发令却器使其温度继续降至180~200℃，同时通过调质处理，使烟尘的比电阻降低并收集了粗粉尘，经过初步处理的烟气进入圆简型电除土器，经过进一步的净化，使其含尘浓度降至10mg/Nm3以下，以获得最佳的除尘效果。由电除尘器和蒸发冷却器收下的粉尘经何送机送到压块站，在回转窑中将粉尘热到500~600℃，通过压块机采用热压块的方式将粉尘压制成型，成型的粉块可直接用于转炉炼钢。LT法主要的优点:一是除尘效率高，通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3以下;二是该系统全部采用干法处理，不存在二次污染;三是系统阻损小，煤气发热值高，回收粉尘可直接利用，节的了能源;四是系统简化，占地面积小。因此，LT法干法除尘技术比0G法湿去除尘技术有更高的经济效益和环境效益.

由于该系统具有能耗低，除尘效率高，并取消了污泥系统，转炉煤气与粉尘均得到了综合利用，并可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗，有望实现转炉负能耗炼钢的目标，因而获得世界各国的普遍重视和采用,到目前为止，转炉煤气干法(LT法)净化回收技术在德国、奥地利、韩国、澳大利亚、法国、卢森保等国得到应用，与此同时，美、英、日也开始采用该技术，应用总数已达40套以上，转炉煤气干法(T法)净化回收技术在国际上已被认定为今后的发展方向。1995年宝山钢铁公司三期工程的转炉煤气净化系统为全套引进的德国LT 技术总投资4060多万美元,处理风量175000m3h,原始含尘浓度70gm3,出口含尘浓度:10mg/Nm3

 

上图是介绍里面的，我们经常看到的LT转炉煤气净化是这样的：

 

经济效益和社会效益分析

由于氧气转炉干式电除尘技术具有独特的优越性，所以被越来越多的国家所采用以取代0G法。采用干式电除尘技术，不但经济效益明显，且环境效益也佳。

根据宝钢转炉煤气湿法(0G法)净化回收系统及干法(LT法净化回收系统运行的经验，采用干法电除尘技术，每吨钢可节约电11度，节水3吨，并可回收10.5公斤含铁75%以上的烟尘和相当于20升左右燃料油的优质煤气，此外，每吨还可节约生产费用2.5元人民币。我国目前广泛采用的转炉湿式除尘系统(0G法)，除宝钢外，一般大、中型转炉除尘吨钢耗电平均为6度，小型转炉除尘耗电平均10~15度。转炉煤气的回收率很低，转炉除尘的污水处理复杂，污泥均未合理的综合利用。如果一个年产300万吨钢的大型氧气转炉炼

钢车间由OG法改用LT法干式电除尘，假定它们回收的能量和烟尘相等，仅节电，节水和节约生产费用三项合计的年经济效益年，按最保守的估计也在1700万元以上。

其中:节约工业用电:0.4*11x3000000=900万元(每度电按0.4元计)

节约工业用水: 1.0x3.0x3000000=132万元(每吨水按1.0元计)

节约生产费用:2.5x3000000=750万元

此外，含铁粉尘压球后代替转炉废钢和矿石也将是一笔可观的附收入。

以下的效益是在中国年产能为4亿吨粗钢产量的数值：

★如果在我国普遍推行转炉干法电除尘，全年除尘耗电可减少近3亿度。

★若将转炉可回收的煤气与蒸汽都综台起来，折合成标准煤，每吨钢可回收35公斤左右，可望实现低能或无能炼钢。

*更值得注意的是干法回收的粉尘，成球后直接返回转炉替代废钢或矿石作为冷却剂，直接回收其金属铁，可增钢产量180吨每万吨钢。

★使煤气粉尘排放量人大低于国家环境保护要求，创造一个良好的生产环境和生活环境。

大大减少了原系统的设备维修费用。

转炉煤气干法(LT法)与湿法(0G法)除尘的技术经济指标比较

在新建成改造一座炼钢转炉时，其除尘系统选择干法除尘，还是湿法除尘，以下引用德国鲁奇公司两座150吨转炉为例。提供干法与湿法除尘的技术经济比较，对设计人员、用户选择除尘方法有一定的参考价值。

1.基本参数

氧气量42000Nm3/h转炉容量150t

年钢产量1.3x10⁶t，冶炼周期性40~50min

吹氧时间16~17min，每天吹炼炉数30炉

原始炉气量94000Nm3/h，燃烧系数0.1

烟气量110000Nm3/h，出汽化冷却器温度1000℃

除尘系统相应设备的主要技术数据对比：

OG湿法除尘		LT干法除尘
降温文式管	T=78℃	蒸发冷却塔	T=150℃
	△P=3000Pa		△P=100Pa
降尘文式管	△P=12000Pa	静电除尘器	△P=200Pa
	出口含尘≤100mg/Nm3		出口含尘＜10mg/Nm3
高压离心风机	P=21000Pa	单机轴流风	P=6500Pa
功耗	N=1865kw	功耗	N=610kw
	煤气含尘量~10mg/Nm3		煤气含尘量~10mg/Nm3
	污水沉凝装置		干法输送储存装置
	污泥脱水装置		干法成球压矿装置
	污泥干燥		无
	污泥返回烧结		沉块返回烧结
消耗指标	每炉耗电1235KW	消耗指标	每炉耗电335KW
	每炉耗水70m3		每炉耗水25m3

 

比较内容简介	OG法	LT法
一次投资额	18.6/（100）	20.5/（110）
年经济效益（百万德国马克） 煤气 球团 合计	13.0 无 13.0/（100）	13.0 3.9 16.9/（130）
年经营费用（百万德国马克） 利息 年利7.5% 折旧 每年8.33% 操作费 维修，保险费 工资待遇（3%-5%） 合计	1.4 1.55 1.74 0.44 0.69 5.82/（100）	1.54 1.71 0.49 0.40 0.38 4.52/（78）
吨钢费用（德国马克）	4.48	3.48

注：比较内容中投资费用不包括烟罩、汽化冷却烟道、煤气柜与烟气管道

上述分析表明，干法电除尘系统的初次投资比湿式系统约高10%。但由于干式系统具有许多优点，所以其年消耗费用比湿法低22%。从综合比较表可看出，干法所多花的投资，不到一年半时间即可全部收回，而且随着运行时间的增长，干法除尘的经济效益逐年增加。

目前在LT的使用中，很少有把粉尘压块的，但是大部分都打到了烧结混料。其实这么高的含铁量，可以单独使用加入转炉。

怎么结尾，想了半天不知道怎么写这个的结尾了，忽然想起小儿子这两天天天重复看的满江红里面的几句，与大家共勉吧：怒发冲冠，凭栏处、潇潇雨歇。抬望眼，仰天长啸，壮怀激烈。三十功名尘与土，八千里路云和月。莫等闲，白了少年头，空悲切！