【正文】 務(wù)之急。轉(zhuǎn)爐煙氣是指爐氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)時(shí)與進(jìn)入該系統(tǒng)的空氣作用后的產(chǎn)物。所以應(yīng)對其進(jìn)行嚴(yán)格的處理 ⑵ 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化除塵能夠回收煤氣，進(jìn)行綜合利 用，節(jié)約能源。 ⑶ 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化可以延長風(fēng)機(jī)的使用壽命。 ⑷ 煙氣粉塵中含有 50%以上的全鐵，可以回收利用，進(jìn)而降低成本。一種稱為燃燒法，即爐口煙氣在煙罩處先進(jìn)行燃燒然后進(jìn)入除塵系統(tǒng)得方法，大多用于 50t 以下的小型轉(zhuǎn)爐；另一種為未燃法，即爐口煙氣不與空氣接觸而直接進(jìn)入除塵系統(tǒng)得方法，大多用于 50t 以上的大型轉(zhuǎn)爐。未燃法煙氣量大約 100m3/t（鋼），而燃燒法是其的 3~4 倍。然而由于未燃法中含有大量 CO，所以對設(shè)備的密閉性以及操作水平要求很高，并且具有一定的危險(xiǎn)性，所以小型鋼廠一般采用操作處理簡單、投資較少的燃燒法處理煙氣。濕法除塵的優(yōu)點(diǎn)有： ⑴ 高溫?zé)煔饽鼙凰鋮s進(jìn)而被洗滌。 ⑶ 能通過同一個設(shè)備捕集氣態(tài)和顆粒污染物并能減少氣味。 ***************學(xué)院 2 ⑸ 能處理許多粘性的或者吸濕性的物質(zhì)。 綜上所述， 目前轉(zhuǎn)爐煙氣除塵工藝方面有 2 個方法， 50t 以下的小型轉(zhuǎn)爐采用投資少、占地少、操作簡單，但是消耗大量水并且不能回收煤氣 的燃燒法濕式除 塵 ；對于 50t 以上的大型轉(zhuǎn)爐采用投資大、占地大、操作復(fù)雜，但是能夠回收煤氣的未燃法濕式除塵工藝。 課題來源 如今鋼鐵企業(yè)能耗過大，產(chǎn)生大量廢氣污染大氣環(huán)境，對人們的身體健康造成極大的傷害。 課題主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)通過實(shí)際考察，決定采用燃燒法濕式除塵工藝。濕式除塵多采用二級文氏管進(jìn)行除塵。其中的泥水經(jīng)斜板沉淀池進(jìn)行分離，并且進(jìn)行回收再利用。第二章 轉(zhuǎn)爐煙氣及煙塵處理的研究 3 第二章 轉(zhuǎn)爐 煙氣及 煙塵處理的研究 轉(zhuǎn)爐煙氣及煙塵的性質(zhì) 在不同條件下轉(zhuǎn)爐煙氣和煙塵具有不同的特征。目前 轉(zhuǎn)爐煙氣 的處理方 式有燃燒法和未燃法兩種，簡述如下。爐氣從爐口進(jìn)入煙罩時(shí)， 煙罩距離爐口較遠(yuǎn)（ ）， 令其與足夠的空氣混合，使可燃成分燃燒形成高溫廢氣經(jīng)過冷卻、凈化后，通過風(fēng)機(jī)抽引并放散到大氣中。爐氣排出爐口進(jìn)入煙罩時(shí)， 煙罩緊貼爐口 ，使空氣盡量少的進(jìn)入爐氣。經(jīng)過冷卻、凈化后，通過風(fēng)機(jī)抽入回收系統(tǒng)中貯存起來，加以利用。不過未燃法煙氣的主要成分是 CO，系統(tǒng)運(yùn)行不安全，要求系統(tǒng)的密封性良好，并且防毒、防爆。 煙氣的特征 煙氣的來源及化學(xué)組成 在吹煉過程中，熔池碳氧反應(yīng)生成的 CO 和 CO2，是轉(zhuǎn)爐煙氣的基本來源 。 冶煉過程中煙氣成分是不斷變化的，這種變化規(guī)律可用圖 21 來說 明。轉(zhuǎn)爐煙氣的化學(xué)成分隨煙氣處理方法不同而異。 ***************學(xué)院 4 表 21 未燃法與燃燒法煙氣成分及其含量比較 轉(zhuǎn)爐煙氣的溫度 未燃法煙氣 溫度一般為 1400～ 1600℃ ，燃燒法廢氣溫度一般為 1800～2400℃ 。 轉(zhuǎn)爐煙氣的數(shù)量 未燃法平均噸鋼煙氣量 (標(biāo)態(tài) )為 80 m3/t，燃燒法的煙氣量為未燃法的 4～ 6倍。 煙塵的特征 煙塵的來源 在氧氣 流 沖擊的熔池反應(yīng)區(qū)內(nèi)， “火點(diǎn) ”處溫度高達(dá) 2020～ 2600℃ 。此外，煙塵中還有一些被爐氣夾帶出來的散狀料粉塵和噴濺出來的細(xì)小渣粒。 煙塵的粒度 通常把粒度在 5～ 10 μm之間的塵粒叫 灰塵 。 燃燒法塵粒小于 lμm 的約占 90％ 以上，接近煙霧，較難清除 。 煙塵的數(shù)量 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐爐氣中夾帶的煙塵量，約為金屬裝入量的 ％～ ％，爐氣 含塵量 80～ 120g/m3。頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的煙塵量，一般比頂吹工藝 的煙塵量要 少。 煙氣的收集有活動煙罩和固定煙罩。煙氣的降溫裝置主要是煙道和溢流文氏管?；厥彰簹鈺r(shí)，系統(tǒng)還必須設(shè)置煤氣柜和回火防止器等設(shè)備。煙氣進(jìn)入第一級凈化設(shè)備就與水相遇，叫全濕法除塵系統(tǒng)。在整個凈化系統(tǒng)中，都是采用噴水方式來 達(dá)到煙氣降溫和凈化的目的。 (2) 干 濕結(jié)合法。此法除塵效率稍差些，污水處理量較少，對環(huán)境有一定污染。 (3) 全干法。布袋除塵、靜電除塵為全干法除塵系統(tǒng)。 煙罩 活動煙罩 為了收集煙氣，在轉(zhuǎn)爐上面裝有煙罩。用于未燃法的活動煙罩，要求能夠上、下升降，以保證煙罩內(nèi)外氣壓大致相等，既避免爐氣的外逸惡化爐前操作環(huán)境，也不吸入空氣而降低回收煤氣的質(zhì)量 ， 因此在吹煉各階段煙罩能調(diào)節(jié)到需要的間隙 。當(dāng)需要更換爐襯時(shí)，活動煙罩又能平移開爐體上方。 OG法是用未燃法處理煙氣，也是當(dāng)前采用較多的 方法。 ***************學(xué)院 6 圖 22 OG 法活動煙罩 l上部煙罩 (固定煙罩 )； 2下部煙罩 (活 動煙罩固定段 )； 3罩裙 (活動煙罩升降 段 )； 4沙封； 5水 封； 6轉(zhuǎn)爐 圖 23 活動煙罩結(jié)構(gòu)示意圖 圖 22 所示為裙式活動單煙罩。 活動煙罩的升降機(jī)構(gòu)可以采用電力驅(qū)動。活動煙罩的升降機(jī)構(gòu)也可以采用液壓驅(qū)動，是用 4 個同步液壓缸 ， 以保證煙罩的水平升降 。從圖 中 可以看出它是由固定部分 (又稱下煙罩 ) 與升降部分 (又稱罩裙 ) 組成。固定煙罩又稱上煙罩，設(shè)有兩個散狀材料投料孔、氧槍和副槍插入孔，壓力溫度檢測、氣體分析取樣孔等。管內(nèi)通溫水冷卻。罩裙的升降由 4 個同步液壓缸驅(qū)動。上部煙罩與下部煙罩都是采用溫水冷卻 。 固定煙罩裝于活動煙罩與汽化冷卻煙道或廢熱鍋爐之間， 也是水冷結(jié)構(gòu)件。為了防 第二章 轉(zhuǎn)爐煙氣及煙塵處理的研究 7 止煙氣的逸出，對散狀材料投料孔、氧槍和副槍插入孔等均采用氮?dú)饣蛘羝芊狻? 固定煙罩與汽化冷卻煙道或廢熱鍋爐拐彎處的拐點(diǎn)高度和與水平線的傾角，對防止煙道的傾斜段結(jié)渣有重要作用。高溫?zé)煔怏w積大，如在高溫下凈化，使凈化系統(tǒng)設(shè)備的體積非常龐大。 國內(nèi)早期投產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐，多采用水冷煙道。近期新建成的轉(zhuǎn)爐 ， 均采用汽化冷卻煙道。如 lkg水每升高 l℃ 吸收熱量約 ；而由 100℃ 水到 100℃ 蒸汽則吸收熱量約 2253kJ/kg。汽化冷卻的耗水量將減少到 1/30～ 1/100。汽化冷卻裝置是承壓設(shè)備，因而投資費(fèi)用大，操作要求也高，下面分項(xiàng)敘述。鋼管的排列有水管式、隔板管式和密排管式，如圖 25 所示。密排管式不易變形，加工簡單，更換方便。圖 26 為汽化冷卻系統(tǒng)流程。 汽化冷卻煙道內(nèi)由于汽化產(chǎn)生的蒸汽形成汽水混合物，經(jīng)上升管進(jìn)入汽包汽與水分離，所以汽包也稱分離器；汽水分離后，熱水從下降管經(jīng)循環(huán)泵，又送 入汽化冷卻煙道繼續(xù)使用。當(dāng)汽包內(nèi)蒸汽壓力升高到 (～ ) 105Pa時(shí)，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥自動打開，使蒸汽進(jìn)入蓄熱器供用戶使用。當(dāng)汽包需要補(bǔ)充軟水時(shí)，由軟水泵送入。一座轉(zhuǎn)爐有一個汽包，汽包不宜合用，也不宜串聯(lián)。汽化冷卻煙道也稱汽化冷 卻器，可以冷卻煙氣并能回收蒸汽。只不過燃燒法的廢熱鍋爐在汽化冷卻煙道后面增加對流段，進(jìn)一步回收煙氣的余熱，以產(chǎn)生更多的蒸汽。 文氏管凈化器 文氏管凈化器是一種濕法除塵設(shè)備，也兼有冷卻降溫作用。文氏管凈化器由 霧化器 (碗形噴嘴 )、文氏管本體及脫水器等三部分組成，如圖 27 所示。 煙氣流經(jīng)文氏管收縮段到達(dá)喉口時(shí)氣流加速，高速的煙氣沖擊噴嘴噴出的水幕，使水二次霧化成小于或等于煙塵粒徑 100 倍以下的細(xì)小水滴。氣流速度 （ 60～ 120m/s） 越大，噴入的水滴越細(xì)，在喉口分布越均勻，二次霧化效果越好，越有利于捕集微小的煙塵。 同樣在高速紊流氣流中， 塵粒與液滴具有很高的相對速度，在文氏管的喉口段和擴(kuò)張段內(nèi)互相撞擊而凝聚成較大的顆粒。 按文氏管的構(gòu)造可分成定徑文氏管和調(diào)徑文氏管。 溢流文氏管 在雙文氏管串聯(lián)的濕法凈化系統(tǒng)中，喉口直徑一定的溢流文氏管 (見圖 28)主要起降溫和粗除塵的作用。 采用溢流水封主要是為了保持收縮段的管壁上有一層流動的水膜，以隔離高溫?zé)煔鈱鼙诘臎_刷，并防止煙塵在干濕交界面上產(chǎn)生積灰結(jié)瘤而堵塞。 溢流文氏管收縮角為 20176。擴(kuò)張角為 6176。；喉口長度為 (～ )D 喉 ， 1文氏管收縮段；2碗形噴嘴； 3喉口； 4擴(kuò)張段； 5彎頭脫水器 圖 27 文氏管除塵器的組成 ***************學(xué)院 10 小轉(zhuǎn)爐煙道取上限； 溢流文氏管的入口煙氣速度 為 20～ 25m/s，喉口速度為 40～ 60m/s，出口氣速為 15～ 20m/s；一文阻力損失在 3000～ 5000Pa；溢流水量每米周邊約 500kg/h。 當(dāng)噴水量一定的條件下，文氏管除塵器內(nèi)水的霧化和煙塵的凝聚 ， 主要取決于煙氣在喉口處的速度 。 還可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的抽 氣量控制爐口微壓差，確保回收煤氣質(zhì)量。 調(diào)徑文氏管的喉口處安裝米粒形閥板 ， 即圓弧形滑板 (RD)， 用以控制喉口開度，可顯著降低二文阻損，如圖 29 所示。另外，閥板是用液壓傳動控制，可與爐口微壓差同步，調(diào)節(jié)精度得到保證?！?30176?！?12176。 第二章 轉(zhuǎn)爐煙氣及煙塵處理的研究 11 脫水器 在濕法和干濕結(jié)合法煙氣凈化系統(tǒng)中，濕法凈化器的后面必須裝有氣水分離裝置，即脫水器。重力脫水器的入口氣流速度一般不小于 12m/s，簡體內(nèi)流速一般為 4～ 5m/s。彎頭脫水器按其彎曲角度不同，可分為 90176。彎頭脫水器兩種，如圖 211 所示為 90176。彎頭脫水器能夠分離粒徑大于 30 微米的水滴，脫水效率可達(dá) 95％～ 98％。彎頭脫水器中葉片多，則脫水效率高；但葉片多容易堵塞，尤其是一文更易堵塞。 圖 210 重力脫水器 圖 211 90176。由于絲網(wǎng)的自由體積大，氣體很容易通過，煙氣中夾帶的細(xì)小水滴與絲網(wǎng)表面碰撞，沿絲與絲交叉結(jié)扣處聚集逐漸形成大液滴脫離而沉降，實(shí)現(xiàn)氣水分離。它阻力小、質(zhì)量輕、耗水量少，一般用于風(fēng)機(jī)前做精脫水設(shè)備。為防止腐***************學(xué)院 12 蝕，絲網(wǎng)材料用不銹鋼絲、紫銅絲或磷銅絲編織。絲網(wǎng)厚度也分為 l00mm 和 150mm兩種規(guī)格 圖 1212 絲網(wǎng)脫水器 靜電除塵器 工作原理 靜電除塵器工作原理如圖 213 所示。在兩個電極上接通數(shù)萬伏的高壓直流電源，兩極間形成電場，由于兩個電極形狀不同，形成了不均勻電場 。 因此，在空間電子或負(fù)離子較多。帶負(fù)電荷的煙塵到達(dá)正極后，即失去電子而沉降到電極板表面，達(dá)到氣與塵分離的目的。 構(gòu)造形式 靜電除塵器主要由放電電極、集塵電極、氣流分布裝置、外殼和供電設(shè)備組成。 管式靜電除塵器的金屬圓管直徑為 50～ 300mm ，長為 3～ 4m。立式的集塵電極高約為 3～ 4mm；臥式的長度約為 2～ 3mm。煙氣通過每段，都可去除大部分塵粒，經(jīng)過多段可以達(dá)到較為徹底凈化的目的。它的除塵效率穩(wěn)定，不受煙氣量波動的影響，特別適于捕集小于 1μm的煙塵。后段煙氣中含塵量少，顆粒細(xì)小，供給的電壓可由前至后逐漸增高。集塵電極上的積灰可以通過敲擊振動清除，落入積灰斗中的煙塵通過螺旋輸送機(jī)運(yùn)走，又稱干式除塵。干式除塵適用于板式靜電除塵器；而濕式除塵適用于管式靜電除塵器。 煙氣回收系統(tǒng)的主要設(shè)備 轉(zhuǎn)爐煤氣回收設(shè)備主要是指煤氣柜和水封式回火防止器。它猶如一個大鐘罩扣在水槽中，隨煤氣進(jìn)出而升降；通過水封使煤氣柜內(nèi)煤氣與外界空氣隔絕。因此它是嚴(yán)密可靠的安全設(shè)施。 逆止水封器是轉(zhuǎn)爐煤氣回收管路上防止煤氣倒流的部件。當(dāng)氣流 p1 p2 正常通過時(shí)，必須沖破水封從排氣管流出；當(dāng) p1 p2 的情況時(shí)，水封器水液面下降，水被壓入進(jìn)氣管中阻止煤氣倒流。 圖 214 逆止水封工作原理圖 a外形圖； b剖面圖 1煤氣進(jìn)口； 2給水口； 3煤氣出口； 4閥體； 5外筒； 6人孔 ； 7沖洗噴嘴； 8排水口； 9氣缸； 10液面指示器； 11液位檢測裝置； 12水位報(bào)警裝置； 13曲柄； 14傳動軸 圖 215 水封逆止閥 煙氣放散時(shí)，半圓閥體 4 由氣缸推起，切斷回收，防止煤氣柜的煤氣從管 3倒流和放散氣體進(jìn)入煤氣柜；回收煤氣時(shí)閥體 4 拉下，回收管路打開，煤氣可從管 1 通過水封后從管道 3 進(jìn)入 煤氣柜。在停爐檢修時(shí)充水切斷該系統(tǒng)煤氣，防止回收總管煤氣倒流。鋼繩的一端固定在放散閥頂上，經(jīng)滑輪導(dǎo)向，另一端固定在第三級煤氣柜邊的一點(diǎn)上，該點(diǎn)高度經(jīng)實(shí)測得出。當(dāng)貯氣量小于 9500 m3 時(shí)，放散閥借自重落在水封中，鋼繩呈松弛狀，從而穩(wěn)定煤氣柜的貯氣量。因此引風(fēng)機(jī)是凈化回收系統(tǒng)的動力中樞，非常重要。風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境比較惡劣。 風(fēng)機(jī)可以布置在車