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纯干法除尘工艺(CG法)的技术措施及安全运用

2017-06-13信息来源 : 工业过程气体监测技术
  转炉烟气纯干法除尘工艺(CG法)作为一种全新除尘工艺,在保证除尘工艺的节能、减排、资源综合利用、经济效益的同时,其安全性也大大提高,本文就CG法工艺特性、安全理论及相关技术措施作简要介绍。
 

 
  转炉烟气余热回收综合利用纯干法除尘新工艺由3+1个子系统构成,即主流程3个子系统:高温烟气冷却同步余热回收子系统、纯干除尘及输灰子系统、纯干煤气冷却回收及废气放散子系统;1个主流程外设有炉尘资源化子系统。
 
  该除尘新工艺与现行除尘工艺区别:
 
  1)转炉800-1000℃烟气余热转化为蒸汽回收;2)转炉烟气冷却不喷水,烟气为纯干烟气;
 
  3)煤气冷却不喷水,煤气为纯干煤气;
 
  4)烟气除尘为纯干法,粗除尘+精除尘;
 
  5)炉尘经配料制成功能炉料返转炉冶炼——资源化高效利用。
 
  一CG法工艺特性
 
  1)CG法工艺适应并运用转炉烟气的规律和特点,通过引风机抽吸使烟气快速运动,烟气在运行中,经过各个功能的工艺装备,实现烟气自动降温、自动换热产汽、自动分离烟尘、煤气自动冷却,从而形成纯干全新除尘工艺。
 
  2)经本工艺除尘的转炉烟气三大资源(800-1000℃热能、含70%CO、含FeO、CaO及MgO炉尘)效能最大化。
 
  3)除尘过程节水、节电。
 
  4)除尘过程既是排放达标的过程,也是创经济效益的过程,简化为数学公式即:CG法=转炉烟气余热回收综合利用+纯干法除尘=排放达标+经济效益。
 
  二NCG法除尘新工艺运行主要指标
 
  1)高温烟气冷却
 
  入口烟气温度:800-1000℃;出口温度:170-220℃。
 
  2)煤气冷却温度
 
  入口煤气温度:150-170℃;出口温度:50-70℃。
 
  3)烟气含尘浓度
 
  除尘净化前含尘浓度:80-150g/m3;净化后含尘浓度:<10mg/m3(可根据用户需要提升净化标准)。
 
  4)吨钢回收蒸汽量
 
  75-80kg(蒸汽压力与汽化烟道相同)。
 
  5)风机运行
 
  温度:约150℃;风压:约15kpa;风量:比喷水工艺烟气量低1/3。
 
  三NCG法新工艺安全理论及相关技术措施
 
  1、转炉烟气余热回收系统安全理论及相关技术措施

     转炉高温烟气冷却同步余热回收子系统主要工艺装备为直立烟道式余热锅炉,其换热原理为:对流—传导—对流方式,转炉烟气通过余热锅炉烟道,烟气自动降温、热能自动转化为蒸汽。为保障直立烟道式余热锅炉安全,遵循安全理论,采取“五重”保护措施:
 
  1)高温燃烧保护——遵循CO空气中燃烧温度理论

     工艺研发所采用的余热锅炉为抗爆防爆型直立烟道式余热锅炉,采取特殊的直立烟道式炉体结构,这种结构特点之一在于高温段在上,转炉高温烟气从炉体顶部进入,经炉体冷却后,从底部引出。在冷却过程中,烟气入口800-1000℃、出口200℃左右,在炉体中上部,必然经过CO可燃烟气600℃燃点区;特点之二在于锅炉换热管横置排列,与烟气流形成垂直撞击,使烟气瞬间变成紊流,一旦CO可燃烟气,遇有空气,则瞬间混匀;在600℃燃点区以上,只要是CO可燃烟气意外遇到空气(O2),且快速混匀,就会即刻燃烧,而不会爆炸。燃烧后生成新的惰性烟气段,进入余热锅炉低温区,这个惰性烟气段又起着隔离作用,只要余热锅炉低温区密封性良好,余热锅炉就没有爆炸的可能。
 
  直立烟道式余热锅炉的这种特殊结构,是依据CO燃点温度原理研制的,它成为转炉高温烟气冷却同步余热回收烟气不爆炸的安全屏障。
 
  2)惰性烟气段保护——遵循可燃烟气与空气隔离理论

     惰性烟气段一是来自于吹氧开始、吹氧结束汽化烟道入口燃烧;二是来自直立烟道式余热锅炉高温区燃烧。
 
  惰性烟气段,这种惰性烟气既不属于助燃性烟气,也不属于可燃性烟气,它与可燃性烟气接触不燃爆;它与助燃性烟气接触也不燃爆。惰性烟气段有效保护余热锅炉,特别是余热锅炉低温区及后续除尘系统安全不爆。
 
  3)余热锅炉炉体密封结构保护——遵循可燃烟气与外部空气隔离理论

     经过低于燃烧点温度的可燃性转炉烟气是不能再与空气接触的,为适应转炉烟气的这一特点,余热锅炉研制成密封结构,所有炉墙均由锅炉钢板焊成,并经打压检测,不能存在任何泄漏;余热锅炉清灰系统的仓阀,均设计为锁气机构,确保清灰过程无空气进入。余热锅炉密封性结构,使外部无空气进入,转炉可燃性烟气就不会爆炸。
 
  4)余热锅炉的抗爆结构和泄压机构保护—遵循安全意外原则

     本着有CO烟气就必须设抗爆与泄压的原则,高温烟气冷却同步余热回收工艺装备,研制成抗爆余热锅炉,炉体为圆柱筒体形或有加固结构的方形锅炉;并在炉体的多个部位,加装具有自动复位功能的泄压阀,一旦发生意外爆炸,保护锅炉本体不受损、不伤害人身、设备,不影响转炉冶炼。
 
  5)余热锅炉入口前加装“烟气预处理器”——遵循预防为主原则

     烟气预处理器相当一道“防火墙”,防止转炉冶炼过程中一些不利因素影响余热锅炉的安全运行。
 
  上述“五重保护”,可以保障烟气冷却余热回收工艺装备安全运行,即使转炉操作出现某些不正常,“五重”保护仍能发挥作用。
 
  2、纯干除尘子系统的安全理论及相关技术措施

     纯干除尘子系统由粗除尘器+精除尘器构成,根据精除尘器配置不同,形成两种纯干除尘工艺:布袋纯干法除尘工艺-CG(B);纯干法电除尘工艺-CG(D)。
 
CG(B)工艺流程
 
  布袋纯干除尘子系统由粗除尘器——环流旋风除尘器+精除尘器——布袋+气力输灰系统构成。
 
  转炉烟气经直立烟道式余热锅炉,烟温降至200℃左右,粗除尘器除去80%以上粉尘,烟气经布袋除尘达标。布袋一旦发生爆炸,将失去除尘功能。因此,安全不爆成为布袋应用于转炉烟气除尘的关键。
 
  为保障布袋除尘系统安全不爆,应遵循以下安全理论:
 
  1)烟气分流——遵循可燃烟气与空气隔离理论。
 
  将烟气分为可燃性烟气和助燃性烟气,各行其道。可燃性烟气与助燃性烟气不接触、不相混,就失去爆炸的可能性。
 
  2)双布袋除尘系统——遵循CO可燃烟气与空气混合比例极限理论。
 
  不同类型烟气进入各自除尘系统,每个系统都成为安全除尘系统。
 
  3)可燃性烟气除尘系统制成密封结构——遵循可燃烟气与空气隔离理论。
 
  4)可燃性烟气除尘系统制成抗爆、泄压结构——遵循可燃烟气与空气隔离理论。
 
  5)在线检测CO%、O2%,自动控制运行——遵循CO可燃烟气与空气混合比例极限理论。
 
  上述五个方面构成布袋除尘系统安全体系,成为抗爆、防爆型布袋除尘系统。
 
  3、转炉烟气冷却同步余热回收子系统、纯干除尘子系统对转炉冶炼特殊工况安全的适应性

     转炉冶炼是一种极其特殊的工艺过程,它具有反应剧烈、周期短、工况多变的特性,冶炼过程出现某些意外是在所难免的。如铁水硅太高,产生喷溅;铁水硅太低,加料时烟气量增大;废钢含油污特别多,烟气量大增;氧气压力瞬间下降,枪位控制不到位导致喷溅;汽化烟道漏水;突然停电;烟气中大颗粒物过多等。
 
  上述这些特殊情况对烟气冷却同步余热回收子系统、纯干除尘子系统运行几乎不受影响。不喷水冷却高温烟气同步余热回收子系统所采用的抗爆防爆型直立烟道式余热锅炉、纯干除尘子系统所采用环流旋风粗除尘+布袋精除尘器可满足转炉冶炼工况的安全性要求。