转炉干法除尘灰气力输送方法研究

转炉干法除尘灰气力输送方法研究

1. 引言

福建三钢二炼钢120吨转炉烟气净化回收采用LT干法除尘技术，由于该技术具有：①除尘净化效率高：回收煤气含尘量小于10mg/m3，排放废气含尘量小于15mg/m3；②除尘用水少：无污泥二次污染；③能源消耗少：系统阻损小电耗低；④资源利用率高：煤气回收热值高，回收粉尘可直接回收利用；⑤系统占地面积小等优点，因此，被越来越多的转炉钢厂采用。LT法转炉干法除尘系统工艺设施主要由烟气冷却系统、烟气净化系统、烟气回收系统、水处理系统组成。

烟气冷却系统由活动烟罩、罩裙和汽化冷却烟道等组成。其主要功能是捕集、冷却烟气，回收烟气显热。

烟气净化系统由蒸发冷却器、电除尘器、粗粉尘输送系统、细粉尘输送系统、ID主引风机和放散烟囱等组成。其主要功能是对烟气进行再冷却、对烟气进行净化、将收集下的粉尘输送至粗细灰收集仓中待汽车外送。

烟气回收系统由切换站和煤气冷却器等组成。其主要功能是回收烟气潜热，将合格煤气降温后送入煤气柜。

水处理系统由水泵和冷却塔等组成。其主要功能是为蒸发冷却器和煤气冷却器供水。LT干法除尘技术主要工艺流程图如图1所示：

图1 LT干法除尘烟气净化工艺流程图

2. 出灰系统的技术缺陷

LT干法除尘技术虽然有很多优点，但其出灰系统却存在技术缺陷。如图2，

图2 原设计出灰系统采用机械输送的LT干法除尘系统工艺原理图

从烟气净化系统蒸发冷却器中除下的粗灰由链式输灰机收集至粗灰收集仓中，通过工业加湿机加湿后用汽车运送到烧结厂作为烧结原料；从静电除尘器中除下的细灰通过细灰链式输灰机和斗式提升机运送至细灰收集仓中，也是通过工业加湿机加湿后用汽车运送到烧结厂作为烧结原料。由于出灰系统存在如下缺点：①设备故障率高：采用的链式输灰机和斗式提升机，因链板与输灰机筒体底板之间为干磨擦，经常因链板和链轮卡死转不动而被迫停产；②输灰通道堵灰：斗式提升机提斗、斗式提升机到灰仓间的下灰管及灰仓出口的工业加湿机经常结灰堵死；③出灰扬尘大：灰仓出口的工业加湿机也经常出现故障，加湿程度很难控制，不是太湿就是太干，太湿就堵灰，太干就漫天扬尘；汽车运输至烧结卸灰的过程中也存在严重的扬尘，对环境造成二次污染；④汽车运输增加厂区道路的负担。为解决以上问题，我们提出高效、节能、环保、且系统稳定可靠的除尘灰气力输送方案来替代原设计机械输灰方法。

3. 除尘灰气力输送的可行性

3.1 除尘灰及气力输送相关参数

由于从电除尘器除下的细灰比从蒸发冷却器中除下的粗灰含水量更少，采用气力输送难度更低，因此我们先研究电除尘细灰气力输送的可行性。

细灰的主要参数

1．物料堆积密度：0.82t/m3

2．安息角：～46°

3．灰成分如下表1。

表1 灰成分（表中数值为细灰成分含量的百分比%）

4．灰量

以平均每吨钢除下细灰14kg，每炉出钢120t,每炉冶炼周期40分钟计算，则座炉每小时的出灰量为：

120 ×（60／40）×14／1000＝2.52 （t/h）,

假设极限除下细灰为3.00t/h

则设计输灰能力设为3.00t/h.

5．电除尘器底部集合埋刮板输送机中灰的温度：80℃～100℃

6．输送距离：约950 米

7．爬升高度：30米

3.2 气力输灰技术难点分析

由于转炉LT干法除尘工艺中蒸发冷却器采用喷水降温、沉降大颗粒物，进入电除尘器中的烟气不仅温度高（250℃左右）而且相对湿度较大，因此，电除尘器除下来的灰就存在着温度较高并含有一定水分（1.14%）。如果采用通常气力输送方式进行输灰（特别是每次系统开始使用时，系统温度较低，在冬季更明显），由于输送距离长达约950 米，灰温在输送过程中会降低，当温度低于露点温度时（露点温度在45—55℃），粘附在细灰表面的水蒸汽就容易析出结露，使得灰的粘性增加，内摩擦增大，流动阻力增大，流动性降低，这样就会造成气力输送管道堵塞；同时，细灰中含有少量煤气易爆燃。因此，因细灰结露引起的输送管道堵塞和易爆燃是气力输灰技术难点。

为了解决气力输灰技术难点，我们必须采取加热和防爆燃措施：

1、采用干燥阻燃氮气作为输灰气源，并用电加热到露点温度以上（≥65℃）；

2、对发送单元的上料仓仓体和下料发送仓仓体采取保温和电伴热处理；发送单元的下

料溜管、进料阀、平衡阀、排气阀及排气管道门等进行保温处理；对输灰管道进行保温和伴热处理。

3、为便于管道维护和更换，输灰管道的弯头和直管段每隔20—30米处设置可拆卸法兰。

4、为确保气力输灰系统运行的可靠性，输灰管的起始端设置一套自动吹堵装置，确保系统在任何情况下都能稳定可靠运行。

4. 除尘灰的气力输送工艺

除尘灰的气力输送工艺如图3：从集合埋刮板输送机出灰口开始，用气力输送设备取代细灰刮板机、斗式提升机和细灰储灰仓等原有的机械输灰设备。

图3 出灰系统采用气力输送的LT干法除尘系统工艺原理图

1、从电除尘器到下部发送料仓。从电除尘器除下的细灰经电除尘器底部的集合埋刮板输送机输送至端头下灰口，经气动闸板阀、波纹补偿器及气动耐磨金属摆动进料阀，进入连续发送器的上部料仓，在上部料仓料满后，随后关闭上部料仓的气动耐磨金属摆动进料阀，打开上部料仓与下部发送料仓之间的气动金属双闸板压力平衡阀，再打开下部发送料仓的气动耐磨金属摆动进料阀，上部料仓的灰进入下部发送料仓。进灰结束后，关闭上部料仓与下部发送料仓之间的气动耐磨金属摆动进料阀，同时分别按先后顺序开启上部料仓上的气动金属双闸板压力平衡阀和气动耐磨金属摆动进料阀，继续承接从电除尘器底部集合埋刮板输送机出来细灰。与此同时，下部发送料仓进入发送细灰步骤。

2、从下部发送料仓发送细灰到烧结厂储灰仓。采用正压浓相输送，利用压缩氮气的动压能与静压能联合进行高浓度、高效率输送。其输送技术的关键是必须将物料在发送器内得到充分的流态化，而且是边流化、边输送，改悬浮式气力输送为流态化气力输送。它是目前世界上成熟可靠的气力输送技术之一。

它采用的是发送器间歇式输送方式，每输送一仓飞灰，即为一个工作循环，每个工作循环分为四个阶段：

A、进料阶段：进料阀呈开启状态，进气阀和出料阀关闭，仓泵内部与灰库上部除尘器连通，仓泵内无压力，飞灰从灰斗进入仓泵，当仓泵料位传感器产生料满信号，并通过现场控制单元进入程序控制器，在程序控制器的控制下，系统自动关闭进料阀，进料状态结束。

B、加压流化阶段：进料阀关闭，进气阀开启，加热的氮气通过流化盘均匀进入仓泵，

仓泵内飞灰充分流态化，压力升高，当压力高至设定工作上限压力时，则压力开关输出信号至控制系统，系统自动打开仓泵下侧部出料口处的出料阀，加压流化阶段结束，进入输送阶段。

C、输送阶段：出料阀打开，此时仓泵一边继续进气，飞灰被流态化，灰气均匀混合，一边气灰混合物通过出料阀进入输灰管道，并输送至灰库。此时仓泵内压力保持稳定，当仓泵内飞灰输送完后，管路阻力下降，输灰管道压力降低，当降低至设定的下限压力值时，则压力变送器输出信号至控制系统，输送阶段结束，进入吹扫阶段，但此时进气阀和出料阀仍然保持开启状态。

D、吹扫阶段：进气和出料阀仍开启，氮气吹扫仓泵和输灰管道，此时仓泵内无飞灰，管道内飞灰逐步减少，最后几乎呈空气流动状态。系统阻力下降，仓泵内压力也下降至一稳定值。定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀、出料阀，然后打开进料阀，仓泵恢复进料状态。至此，包括四个阶段的一个输送循环结束，重新开始下一个输送循环。

为提高效率和确保气力输灰系统工况温度的稳定，本着“少量多次”的原则，上／下料仓交替连续不间断地工作，每次下部发送料仓加料只加1／2量。另外，在气力输灰系统每次开始启动正式输灰运行前，必须先对整个气力输灰系统进行预热，使得仓泵体内壁和输灰管道内壁温度高于露点温度（一般T≥65℃），然后，才能开始输灰。

5. 结束语

目前已经完成了转炉一次干法电除尘气力输送工艺方案、设备选型和施工图设计，输灰管道已经开始安装，预计今年8月初可试运行。若运行成功，我们将把这一成果应用到粗灰的气力输送研究上。

参考文献：

1． 王玉生 潘树敏 冯春松 李巍. 邯宝250t转炉烟气干法除尘工艺的应用.河北冶金.2009( 4)

2． 张继 唐效国 张化宾 王瑞真 王站.干法除尘系统除尘灰板结原因分析及解决措施.冶金动力. 2009(6)

3． CB4．0－2000型仓式气力输送泵及其正压气力输灰系统1800米、2100米试验及技术研究 .能源部华东电力设计院1988