轉爐煙氣

轉爐煙氣

轉爐煙氣(converter fume and dust),是指轉爐吹煉過程中排出的棕色濃煙,是爐氣和煙塵的混合物,主要成分是CO,此外還含有少量的二氧化碳及微量的其他高溫氣體和煙塵。

爐氣和煙塵成分

轉爐爐氣成分CO86%,CO10%,N3.5%,O0.5%;溫度為1400~1600℃。煙塵含量在80~150g/m 範圍其成分見表;煙塵約10~20μm,為細微顆粒,難於分離。煙氣的溫度很高,若不加以利用,會浪費許多熱量;而爐氣中的CO如能回收,也是很好的燃料和化工原料;煙塵如果直接排放到大氣中,會對大氣造成嚴重污染,若能將其回收,製成燒結礦或球團礦,則是很好的煉鐵原料。因此,轉爐煙氣的淨化回收具有很大的經濟價值。

除塵方法成 分/%
Fe3O4FeOFe2O3MnOSiO2MgOCaO
未燃法2.267.1616.20.743.640.399.04
燃燒法0.42.392.01.600.80其他
1.3

煙氣的收集方式

轉爐煙氣的收集方法有燃燒法和未燃法。燃燒法是使含有大量CO的爐氣,在出爐口時與吸入的空氣混合,在煙道內燃燒,生成高溫廢氣,利用其所含熱量發電,再經冷卻淨化後排散到大氣中去。未燃法是用可升降活動煙罩和控制抽氣系統的調節裝置(包括用控制爐口微正壓和氮封的方法等),使煙氣出爐口時不與空氣接觸(因而不燃燒或燃燒量處於極低限),經過冷卻、淨化,抽入回收系統貯存起來,加以利用。未燃法與燃燒法相比,其煙氣量少、溫度低,淨化設備體積小、占地少、投資少;由於爐氣未燃,所以煙塵的顆粒較大,易於淨化。

20世紀60~70年代,未燃法剛問世的初期,有3種未燃法在工業中得到採用:一種是日本的OG法,一種是法國的CAFL法,另一種是德國的Krupp法。3種方法的最主要區別在煙罩部分。OG法採用活動唇罩,CAFL法採用大容量活動裙罩;Krupp法則採用雙層式煙罩,將煙氣收集分成主副兩個系統。經過若干年的套用比較,迄今Krupp法已基本被淘汰,CAFL法的套用已日趨減少。套用最多的是OG法。OG法的煙罩構造示於圖1。由圖可以看出,該罩的特點之一是固定罩直徑大、罩身長,二是唇罩呈管狀,可降至水冷爐口頂部,整個煙罩容積比較大,有利於適應爐子產氣量的波動及進行微差壓調控。

轉爐煙氣 轉爐煙氣

圖2所示為未燃法爐氣淨化回收系統。爐氣經文氏管除塵系統進入貯氣櫃,再由貯氣櫃流出經加壓機加壓後,供給用戶使用。微差壓調控的目的,是使煙氣系統的抽風量與爐口排氣量接近一致。具體做法是在煙罩上開設測壓點,根據罩口內外氣壓差,通過差壓變送器和調節單元帶動執行機構動作,用改變文氏管喉口大小的辦法來改變風機抽力。採用“未燃法”收集煙氣系統時須特別注意安全問題。因為CO氣的爆炸界限範圍寬。爐氣中的自由氧含量必須嚴格保證不超過2%。為此,除需保持良好的微差壓調控外,還需設定磁氧分析儀和採用正確的回收爐氣工藝制度。此外,槍口和料口均需設定氮封,將爐氣與空氣隔絕。在日本還採用通入氮氣來沖淡和清洗管路的制度。

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由於轉爐吹煉時只是在碳氧化期生成大量CO,而吹煉初期和臨近終點時爐氣生成量少而且CO含量也低,所以回收爐氣只在碳激烈氧化期(中期)進行。前、後期的爐氣可與一定比例的空氣混合燃燒,然後排入高空大氣。為保證回收的爐氣質量,同時也是為了安全,在不回收爐氣的前、後期要抬高煙罩,以增加抽引進入的空氣量,使爐氣完全燃燒生成CO和N。它們通過回收管路系統時,清掃了管路中原有的空氣和煤氣,既能防止爆炸又提高了回收煤氣的純度。

爐氣除塵

細小彌散的煙塵顆粒必須從爐氣中分離出來。爐氣排入大氣時,允許的含塵量≤120mg/m ;回收的爐氣送入貯氣櫃時,允許的含塵量≤50mg/m 。隨著對環境保護認識水平的提高,允許含塵量標準有更加嚴格的趨勢。

淨化爐氣的方法有濕法與乾法之分,濕法是將煙氣中的塵粒通過水力機械作用,將其轉移到水中。再將被污染並含有大量塵粒的污水進行淨化處理,然後返回除塵淨化系統中繼續使用。處理污水的方法,通常採用沉澱池沉澱,並配合粗顆粒分離器、磁碟分離器以及加藥處理等方法。經沉積變濃的污水自沉澱池底部流出,進入真空過濾器進一步濃縮,濃縮後的污泥,大約含30%~40%水,可以通過加石灰消化濃縮後送燒結廠燒結,也可以通過烘烤成形,供轉爐使用。

靜電除塵能在乾燥狀態下除去其中塵粒,原理如圖3所示。高壓靜電源的兩電極間有極大電位差(約4kV/cm),使通過其間的含塵氣體游離帶電,帶電荷的塵粒被吸引到沉澱極放電沉落。乾式電除塵效率高,阻力損失小,不消耗水並且免除污水的淨化。乾式除塵在不可燃廢氣上廣泛套用,如有色金屬冶煉、電爐和平爐煉鋼。轉爐爐氣是可燃的,隨著控制技術的提高,也可以用靜電除塵。奧鋼聯(VAI)所開發的LT法就是轉爐爐氣乾式除塵法。乾式除塵法可使回收的爐氣含塵量<10mg/m 。而且當煙塵含鋅(在轉爐中使用鍍鋅板廢鋼將使煙塵帶有鋅)時容易將鋅分離回收。由於乾式除塵系統中沒有文式管所造成的巨大阻力損失,除塵系統電耗大約只有濕法除塵系統的一半。再加上乾式除塵節約水的優點。其套用範圍正日趨擴大。

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