转炉节能减排技术讲座PPT转炉二次除尘系统节能及优化.ppt
转炉节能减排技术,1、单嘴精炼炉,2、转炉新半干法除尘技术,3、转炉二次除尘系统节能及优化,1、单嘴精炼炉：,1.1 技术背景：单嘴精炼炉是我国1976年首先独立提出钢水精练技术，早于日本大约10年。提出人北科大张鉴教授。1976年-2008年该技术先后在大连钢铁厂(13t)、长城特钢厂(35t)、武钢(250t)、太钢(80t)、石家庄钢铁厂(70t)进行了工业试验，并取得了成功。日本在1991年开始采用该方法(REDA)改造其DH真空钢水精炼设备并取得成功，随后开始建设新REDA、Super-REDA。,单嘴精炼炉 REDA,1.2：单嘴精炼炉的冶金效果：1.2.1 脱碳效果：单嘴精炼炉脱碳效果与RH相当或略差,优于DH.,1.2.2 脱氢效果：1.2.3 脱氧效果：,1.2.4 脱氮效果：,1.2.5脱硫效果：,1.2.6 合金成分控制：1.2.7 升温效果：,1.2.8 真空室喷溅：1.2.9 耐火材料消耗：,1.3、单嘴精炼炉对RH的主要优势,1.3.1 处理成本低：在处理效果相同或相近的情况下：单嘴精炼炉插入嘴（易喷补）、下部槽寿命比RH长3-9倍，氩气消耗是RH的1/5，透气砖寿命与包龄同步或几倍于包龄，处理成本大大降低，国家太钢试验数据计算节约成本约16.8元/t。1.3.2 设备作业率高：真空室内喷溅粘钢大大改善，喷溅高度大大降低，提高了设备作业率，同时方便了钢种生产组织。1.3.3 钢包容量适应性强：单嘴精炼炉不仅适应大吨位钢包处理，同样也适应小钢包处理。1.3.4 脱硫能力更强：单嘴精炼炉由于其特殊的流场特点，脱硫能力更高，特别适合低碳、低硫钢种的生产，例如，电工钢、IF钢等。,由图可以看出：单嘴精炼炉浸渍管直径比较大，视野开阔，容易观察浸渍管和下部槽的耐材侵蚀情况。便于耐材维护人员对浸渍管、下部槽喷补维修。而RH下部槽无法实现喷补。从而避免了由于下部槽耐材损坏而得不到及时的发现和维护而发生穿槽事故。,单嘴精炼炉没有真空室槽底，相对RH可以省去槽底的砌筑、维护的长期费用成本。在RH需要顶吹氧时，为了不吹损槽底耐材而不得不把氧枪枪位提高，这样就影响了脱碳速率，延长了处理时间，降低了氧气的利用率；而单嘴精炼炉则不必考虑这种情况，从而可提高氧气利用率进而提高脱碳效率。,最大的浸渍管内径获得最大的循环量；最长的气泡上升路径获得最大的搅拌能；精炼效果好、精炼效率高；喷溅弱、真空室内壁结冷钢少，可降低厂房高度；浸渍管与下部槽维护方便；浸渍管、下部槽使用寿命长，提高设备运行率；氩气消耗量少，仅为RH的1/5；可减少氧气的消耗量；成功开发出了低消耗、高效率的脱硫工艺。运行成本大幅度降低；,太钢二炼钢80t单嘴精炼炉实验现场,长城钢厂35t单嘴精炼炉实验现场,武钢三炼钢250t单嘴精炼炉实验现场,石钢电炉车间60t单嘴精炼炉实验现场,钢水喷溅情况真空室结冷钢情况如下图所示，喷溅并不严重且喷溅高度下降。,由图可以看出：单嘴精炼炉在生产200炉后真空室内的钢渣喷溅高度只是RH的一半而且很少结冷钢。,1.4、国外发展现状：日本对单嘴精炼炉的研究始于 DH 脱气装置的改造，最早于1991年将180 t-N-Slim DH 改造为单嘴精炼炉(REDA)。日本新日铁公司于1995年将八幡钢厂一座350 t DH真空脱气设备改造成了单嘴精炼炉。在此之前日本研究人员进行了相应的实验研究，包括水模型和175 t 钢包实验。日本已有近十台单嘴精炼炉在线运行用于大生产。,新日铁八幡钢厂 350t REDA装置,1.5、单嘴精炼炉具备推广的条件：对单嘴精炼炉的水力学模型研究，计算机模拟研究已经进行了深入研究，摸清了其钢水运动规律，摸清了设计参数对其工艺效果的影响规律，单嘴精炼炉的脱碳、脱氢、脱氮、脱氧、夹渣物去除理论研究已经深入进行，理论模型与生产实践吻合较好。经过大连钢厂、长城特钢、武钢三炼、太钢特钢、石家庄钢铁厂的工业试验，证明了单嘴精炼炉的冶金效果等同于RH,掌握了单嘴精炼炉的工业设计经验。日本研究人员进行了相应的实验研究，包括水模型和175 t 钢包实验，并有多套REDA单嘴精炼炉实际工业运行。单嘴精炼炉在中国已经具备了工业化生产的条件，是成熟的钢水真空处理技术。,2、转炉煤气半干法塔文系统工艺技术,2.1、行业背景 2.2、现有技术特点比较 2.3、新型半干法系统工艺技术及创新点 2.4、目标性能 2.5、社会效益、经济效益及总投资,2.1、技术的提出：现有的转炉一次除尘基本采用OG法、半干法、LT干法。上述技术目前是支撑我国转炉生产的主流除尘技术。OG法投资低、运行可靠，排放浓度100-120mg/Nm3 半干法投资低、运行可靠、排放浓度50-80mg/Nm3 LT干法投资高、系统简单、对转炉冶炼工艺稳定性、自动化控制要求高，排放浓度10-15mg/Nm3。国家环境保护部2013年2月颁布的关于执行大气污染物特别排放限值的公告要求排放浓度50mg/Nm3，致使OG法、半干法无法满足新环保要求，而已建的转炉炼钢厂由于改造场地不足、投资过高、操作难度大等原因，上LT干法除尘有一定的困难，需要一种除尘效果、稳定投资低、占地省、改造时间短的新除尘方法出现，新半干法由此而生。,2.2、现有技术比较：,随着我国钢铁工业的发展，30300吨转炉已有600余座，绝大多数转炉除尘采用 OG湿法、半干法、LT干法。半干法：占80%以上的转炉采用OG，主流工艺流程为：转炉烟气-喷雾冷却塔-环缝文氏管-旋流叶轮脱水器。LT干法：LT干法是近十多年从国外引进的技术，工艺流程为：转炉烟气-蒸发冷却塔-干式静电除尘器，煤气回收时需经过煤气洗涤器喷水降温以满足回收的要求，该点上讲应该属于半干法。两种方法都有其优点和缺点，下面列表对比如下：,为解决OG湿法的无法稳定达标排放、污泥处理量大，同时为克服LT干法造价高、改造工期长、占地面积大、故障率高以及经常超标排放的缺点，我院在掌握半干法核心技术的基础上，进行新工艺集成创新，研究了新半干法塔文系统。,我院掌握了以喷淋冷却塔、上行式环缝文氏管、旋流脱水器为核心设备的转炉烟气OG湿法除尘技术。已获得的相关专利证书如下：,工作基础,2.3、新半干法系统工艺技术及创新点,2.3.1、工艺技术介绍:该工艺的核心设备包括：蒸发冷却塔、旋风除尘器、二次蒸发冷却塔、环缝文氏管、旋流脱水器。该工艺兼具干法和湿法的优点，是真正意义上的半干法除尘方法。工艺流程图如下：,新型半干法塔文系统工艺流程图,2.3.2、创新点：,1）三级粗除尘，除尘更稳定达标 采用蒸发冷却塔、旋风除尘器和二次蒸发冷却塔三级粗除尘设备，这三级设备已处理掉全部粉尘的90%以上，因此经过精除尘设备处理后的烟气含尘浓度可以稳定达到30mg/Nm3，不出现OG湿法的超标排放、也会出现LT干法运行时间长了超标排放及出现二次扬尘不达标的情况，可满足更严格的环保排放标准。2）采用蒸发冷却塔和旋风除尘器作为干灰收集装置 蒸发冷却塔、旋风除尘器收集的干灰可占全部粉尘量的70%以上，直接回收利用，减少后续污泥处理量，同时可减少污泥处理的二次污染问题。3）低阻损的环缝文氏管 达到预定排放目标的情况下，环缝文氏管的阻损可大大降低，从而降低总体系统阻力。,4）喷雾适应性强 喷雾冷却塔喷雾量相比较LT干法要求低，只要保证烟气处于干态即可。因此控制精度要求不高，工艺适应性更强。5）兼具湿法和干法的优点 工艺前两级设备与干法工艺相似，具备了干法收集粉尘的优点；后三级设备与湿法相似，具备了湿法除尘稳定、故障率小和劳动强度低的优点。,2.4、目标性能,1、目标性能：1）装置运行稳定，烟气排放含尘浓度稳定达到30mg/Nm3以下，具有推广应用价值；2）干灰回收量70%，减少污泥处理量。3）相比OG湿法工艺，本工艺系统阻力损失降低10%以上，节电10%以上。,2.5、投资、社会效益及经济效益,（1）投资项目投资大大低于LT干法除尘系统，略高于原有半干法。（2）社会效益1）项目推广应用后，由于排放浓度远低于国家排放标准，为企业的总量减排作出贡献，具有良好的社会效益。2）干灰收集，减少后续污泥处理量，节省能量消耗，为国家整体节能作出贡献。3）为国内外转炉煤气除尘的技术发展作出贡献。,（3）经济效益：,与OG湿法对比，以100吨转炉为例，新半干法具有明显的经济效益：1）排放浓度30 mg/Nm3，后续风机维修量大大减少，节省维护费用；2）干灰收集，减少污泥处理量，污水、污泥的处理费用大大降低。半法除尘水处理费用2.3元/吨钢，新半干法除尘水处理费用约为1.2元/吨钢，节省1.1元/吨钢。按年产200万吨钢计算，节省水处理费用220万元；3）系统阻力降低，风机能耗降低，系统节电10%以上。按风机功率1200KW，年工作时间6500小时，年节电约780000kwh，每电按0.8元/度计算，年节电费约62.4万元。综合以上因素，新半干法系统比较半干法，年节省运行、维护费用300万元左右，具有可观的经济效益。,3、转炉二次除尘系统优化、节能工业应用,3.1、转炉二次除尘技术现状 3.2、转炉二次除尘系统的优化、节能 3.3、目标性能 3.4、典型应用示例 3.5、社会效益、经济效益,3.1、转炉二次除尘系统现状：国内转炉二次除尘系统一般采用液力耦合器或变频电机进行节能转炉二次除尘罩采用柔性挡烟链或柔性挡烟棒的方法善转炉突发烟气，混铁炉实际应用出铁口固定式侧除尘罩及兑铁口前后移动罩除尘。现有转炉二次除尘系统，存在如下问题：兑铁水、加废钢时烟气大量外溢，出钢时烟气外溢，冶炼时烟气从除尘罩与烟道接缝处、氧枪孔处外溢。为改善除尘效果，改造系统往往采用加大除尘风量的方法，引起除尘电机容量的加大，引起吨钢除尘电量增加，增加吨钢除尘成本。存在二台以上的转炉车间，各座转炉在兑铁水、加废钢、冶炼、出钢时的风量分配不合理，造成二次除尘系统不在最小最佳总风量下运行，没有在保证除尘系统效果的前提下做到二次除尘用风量、电量最小。,3.2、转炉二次除尘系统的优化、节能,1）整体优化各座转炉二次除尘系统的风量合理配置及配合时间，在保证二次烟气除净的前提下，使系统总风量降低，达到降低二次除尘运行电目的；2）通过合理设计转炉二次除尘罩及合理切换转炉出钢、转炉冶炼的抽风口，在最佳除尘风量的前提下，达到抽净兑铁水、加废钢、冶炼、出钢产生的突发、连续烟气；即转炉各个冶炼阶段风量的合理调整及风口切换；各转炉之间不同冶炼阶段的合理风量控制及风口合理切换；3）二次除尘狗屋的整体优化设计，特别是转炉二次除尘抽风罩的优化设计；4）转炉氧枪口及烟道与除尘罩缝隙逸漏的烟气除尘，采用专门的密封小烟罩，低压、小风量风机单独除尘；,5）通过转炉二次除尘关键点除尘调接计算软件，将控制程序化，保证稳定的除尘效果。优化系统主要特点：1)优化二次除尘抽风罩，解决现有抽风罩在兑铁水加废钢时大量突发烟气外逸，同时降低除尘系统的总风量，以降低除尘风机电动机的容量，达到降低除尘耗电量；2）新上二次除尘系统采用一座转炉一套除尘风机的配置方式，有三座转炉时采用二座转炉对一套风机，第三座一套风机；2)对已经建的二次除尘系统改造，设计了处理出钢过程烟气的专门方案，在系统风量不增加的基础上，将出钢时烟气外溢问题解决；3）提供在不影响各个转炉及除尘效果的前提下，合理配风、在最佳阀门切换程序控制下，将整个冶炼过程二次除尘风量与变频风机转速实现最佳配合，达到进一步节电目的；,4）提供密切结合生产实际的二次烟气发生特点、流动点在改进的除尘方法基础上，提供二次烟气除尘系统优化的计算机控制实用程序；3.3、目标性能：1）在不增加除尘系统风量的前提下，通过除尘罩优化及系统优化，做到兑铁水、加废钢、出钢烟气不外漏，冶炼过程除尘烟气量最佳，达到节能减排的目的。2）优化同时运行的各个转炉在冶炼不同间断具有不同风量要求，根据各转炉该运行时刻的总风量的计算机控制，达到风量配置最优，即保证除尘效果的前提下风量最小。3）建立独立的小除尘系统，处理氧枪口、烟道周围、下料口处外溢的烟气，达到这部分烟气不外漏。4）通过上述系统优化，使改造后的除尘系统节电5-15%，新建除尘系统节电10%-20%。,3.4、典型应用示例:优化的二次除尘罩，已经实际应用到华西北方钢厂43吨转炉、双鸭山建龙80吨提钒转炉、山东墨龙45吨转炉上，都取得了很好的使用效果。下面是120吨转炉，没有使用和使用给技术的计算机模拟结果：3.4.1 改造前、后转炉兑铁水时烟罩区压力场分布对比：改造前 改造后(1)x-z转炉对称面压力场(2)y-z方向转炉口处压力场(1)x-z转炉对称面速度云图(2)y-z方向转炉口处速度云图,3.4.2 改造前、改造后转炉加废钢时情况对比：改造前、后除尘罩区域压力场分布变化：改造前 改造后(1)x-z转炉对称面压力场图(2)y-z方向转炉口处压力场图(1)x-z转炉对称面压力场(2)y-z方向转炉口处压力场,通过计算机模拟可以看出，在除尘风量没有增加的前提下，除尘效果大大改善。,3.5、社会效益、经济效益：,
