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攀钢转炉一次除尘系统存在的问题与改进措施 黄卫国 攀枝花钢铁集团公司提钒炼钢厂, 四川 攀枝花 617062 摘要 结合现有冶炼状况对提钒炼钢厂 1～ 3 转炉一次除尘系统相关参数进行验算, 并结合该系统存在的问题进 行分析, 提出并实施对该除尘系统的改进措施, 改进后的除尘系统达到了污染治理要求。 关键词 转炉 除尘 烟气 文氏管 喉口 0 引言 攀钢炼钢厂共有 7 座氧气顶吹转炉, 其中 1 ～ 3 转炉于 20 世纪 70 年代初建成投产, 额定装入量 120 t ,用作转炉炼钢; 4 、5 转炉于 1995 年建成投 产,额定装入量120 t ,主要用作转炉提钒 ,在炼钢转炉 紧急情况下也可在短时间内用来冶炼部分钢种 ; 6 、 7 转炉于 2006 年建成投产,额定装入量145 t ,用作转 炉炼钢。 炼钢厂修建 1 ～ 3 转炉时建成了一次除尘系 统,除尘系统采用“全湿高压”法除尘,工艺布置为“双 文一塔”, 系统处理能力按3 座转炉年产钢150 万t 的 生产能 力独立配 置; 每套系统 处理的炉气 量为 5. 2 万 m 3 h,一次除尘风机的工况风量为 11 万 m3 h。 一次除尘产生的浊环水通过地沟输送至 2 座 18 m浓 缩池处理后重复使用 。 1 ～ 3 转炉原设计没有煤气回收系统, 冶炼过 程中产生的煤气通过60 m放散塔燃烧放散 ; 同时也没 有设计二次烟气收集处理系统 , 转炉兑铁 、 出钢及吹 炼时外溢的烟气无组织排放。 1 ～ 3 转炉原设计的一次除尘工艺流程见图 1。 1 1 ～ 3 转炉一次除尘系统存在的问题 炼钢厂 1 ～ 3 转炉从建成至今, 经过多次大规 模的扩能改造。生产主系统已具备了年产钢 400 万 t 的生产能力。但是, 一次除尘系统并没有随着生产规 模的扩大而进行相应改造 ,导致系统处理能力远低于 实际产尘量 , 严重影响一次除尘效果 。1 ～ 3 转炉 一次除尘系统存在的问题主要有以下几个方面。 1. 1 系统处理能力不足 1 ～ 3 转炉在炉型及炉容未作根本改变的前提 下,为提高产能, 转炉的吹氧时间缩短, 吹氧强度增 大。据测算 ,在现有生产工艺条件下 ,1 ～ 3 转炉冶 1转炉; 2汽化烟罩; 3余热锅炉; 4一文; 5灰泥捕集器; 6重砣拉杆; 7二文喉口 重砣式 ; 8180 弯头脱水器; 9脱水塔。 图 1 炼钢厂1～ 3转炉原设计一次除尘工艺流程 炼时的最大脱碳速度dG dt 为每分钟 0. 5 G 。根据式 1 可计算出现有冶炼条件下产生的炉气量 Ve Ve 1. 866 10 3 dG dt G 60 CO CO2 1. 866 10 3 0. 005 137 60 0. 86 0. 10 ≈ 80 000 m 3 h 1 式中 G 转炉炉役后期的最大铁水装入量 G 137 t ; CO、 CO2 炉气中的 CO 及CO2的体积分数分别为 86、 10。 根据式 1 计算出的 8 万 m 3 h 的实际炉气发生 量比原设 计的5. 2万 m 3 h 的炉气量相比 高出近 3 万 m 3 h 。 对于这部分超过系统处理能力的烟气通常 采用以下两种方式释放 一是从炉口外溢于主厂房 内; 二是增大喉口开度,降低系统压差,通过降低一次 除尘效果而将烟尘从一次除尘烟囱进行有组织排放。 65 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 1. 2 喉口开启度与除尘工况不匹配 1 ～ 3 转炉一次除尘喉口为重砣式, 在炉役检 修期间通过悬挂于重砣拉杆上端的手拉葫芦调至一 固定开度后 ,在生产过程中基本维持此开度不变, 亦 即在任何工况下的开度都固定不变 ; 在此情况下, 喉 口前后的压差难以保持在一个最佳值, 通过喉口的烟 量与压力变化难以保证线性关系, 除尘反冲水对烟尘 的饱和吸收能力变差 ,导致除尘效果不好。 在通常情况下, 传统的可调式喉口的前后压差维 持在 13～ 15 kPa ,再辅以适量的反冲水可以达到满意 的除尘效果 。但是在兑铁、吹炼初期、吹炼刚结束时 由于炉气发生量不足, 通过喉口的烟气减少 ,若喉口 的开度较大 ,则喉口前后的压差降低, 除尘反冲水的 雾化效果不好, 对尘粒的饱和吸收能力变差 ,通过喉 口的烟气中的较细尘粒不能吸湿增重而被捕集,由此 导致除尘效果变差 。此时需通过缩小喉口开度来维 持压差以满足除尘效果要求。因此固定开度的喉口 不能捕集不同工况时的烟尘。 1. 3 一次除尘系统配给的冲洗水量不能满足使用 要求 一次除尘系统浊环水配给量是根据炉气发生量 计算出出炉口后烟气量 。根据现有 8 万 m 3 h 炉气 量,取空气燃烧系数 α 0. 1 进行修正后得到烟气量 为 Vo 92 944 m 3 h, 以此计算出以下几个不同工位 在工况下的烟气量及相应的除尘供水量 1 一文入口时烟气量 V V Vo273 t 273 92 944 273 900 273 ≈ 399 353 m 3 h 2 式中 t 进入一文入口时的干烟气温度, t 900 ℃。 2 一文供水量 Q1 烟温 t1900 ℃ 时 ,取水气比 L10. 55 kg m 3 ,由 此得一文所需供水量 Q1 L1V 0. 55 399 353 219 644 kg h 3 3 一文出口 即二文入口 烟气量 Vob VobVo1 dh 0. 804 273 t 273 10 330 10 330 PB 92 944 1 0. 424 0. 804 273 72 273 10 330 10 330 -300 92 944 1. 527 1. 264 1. 003 ≈ 179 932 m 3 h 4 式中 dh 一文出口饱和烟气含湿量, dh 0. 804Ph P -Ph 0. 424 kg m 3 ; t 一文出口烟气温度 , t 72 ℃ ; PB 烟 气 出 文 氏 管 时 实 际 负 压 - 3 000 Pa ; P 烟气的绝对压力 101 325 Pa ; Ph 饱和水蒸气分压力, t 72℃ 时 , Ph 33 957 Pa。 4 二文供水量 Q2 二文 入 口烟 温 t272 ℃, 取 水 气 比 L2 1. 1 kg m 3 ,由此得二文所需供水量 Q2 Q2L2Vob 1. 1 179 932 197 925. 2 kg h 5 根据上面的计算, 列出炼钢厂 1 ～ 3 转炉原设 计与实际所需的浊环水量见表 1。 表 1 一次除尘浊环水用量m3 h 项目原设计给水量实际需要用水量 一文120～ 150219. 644 二文60～ 90197. 925 从表 1 可以看出, 原设计配置的一次除尘浊环水 量较实际需用水量相差近一倍。净化除尘反冲水量 不足, 将导致烟气经过一文时的降温效果变差, 一文 后烟气体积大大高于应达到的理论值,从而增加了一 文后续处理设施的处理负荷, 并使煤气风机的抽吸能 力显得不足而抽烟效果变差, 严重时甚至可能导致通 过一文的烟气灭火不完全而产生系统爆炸。 1. 4 一次除尘风机的处理能力不够 利用前面已计算出的相关数据 ,可计算出二文出 口 此时烟气温度是65 ℃ 的烟气量 Voc 为 VocVo1 dh 0. 804 273 t 273 10 330 10 330 PB 92 944 1 0. 332 0. 804 273 65 273 10 330 10 330 -1 620 92 944 1 . 413 1. 238 1. 186 66 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 192 827 m 3 h 6 式中 dh 二文出口饱和烟气含湿量, dh 0. 804Ph P -Ph 0. 332 kg m 3 ; t 二文出口烟气温度 , t 65 ℃; Ph 二 文 出 口 饱 和 水 蒸 气 分 压 力, t 65 ℃ 时 , Ph 25 007 Pa ; PB 二文出口烟气实际负压, - 15 890 Pa。 二文出口的饱和烟气流量即为一次除尘风机所 需的额定处理量, 取整后为 20 万 m 3 h 。与原设计 11 万 m 3 h的工况风量相差近一倍 , 超过风机抽吸能 力的烟气量从炉口外溢污染环境。 综上所述, 炼钢厂 1 ～ 3 转炉一次除尘系统存 在上述几个问题 ,导致一次除尘效果较差 ,对周边大 气环境造成污染 。 2 改进措施 为了对炼钢厂 1 ～ 3 转炉冶炼过程中产生的烟 气进行有效治理 ,应从以下几个方面对一次除尘系统 进行改进 2. 1 改造一次除尘系统工艺流程 一次除尘仍采用“全湿高压”法除尘 ,为将系统压 力尽量作用于喉口以最大限度地提高除尘效果,将一 次除尘原用的内衬不锈钢丝网的脱水塔改为双级水 雾分离器 , 并将原用的 180 弯头脱水器改为 90 弯头 脱水器。 一次 除 尘 净 汽 化 设 施 的 处 理 能 力 根 据 92 944 m 3 h的烟气量配置。为保证系统安全运行 ,一 次除尘主管道内的烟气流速选择 20～ 25 m s。 由于炼钢厂 1 ～ 3 转炉一次除尘系统的改造是 在主厂房塔楼内进行 ,而该塔楼建于 20 世纪 70 年代 初,为避免一次除尘改造对塔楼荷载发生较大影响, 因此将一次除尘工艺流程改造为 转炉烟气※ 活动烟罩※ 汽化冷却烟道 ※ 溢流定径 文氏管※ 重力脱水器 ※ RD 可调喉口文氏管 ※ 90 弯头 脱水器※ 双级水雾分离器 ※ 流量计 ※ 风机前切断阀※ 煤气鼓风机 ※ 消声器※ 煤气放散塔 燃烧放散 。 此外 ,将奥钢联为提高转炉一次除尘系统烟气净 化效果而专门研制的环隙式可调式喉口 ,应用于炼钢 厂1 ～ 3 转炉一次除尘系统改造。该设施可根据场 地条件选择分体式或一体式。采用环隙式喉口后系 统流程将更加简练, 烟气通过喉口时的流速和压差都 将高于现用的 R- D 渐开式可调喉口 。 2. 2 根据实际工况合理选择煤气风机 根据前面的计算 ,一次除尘风机选择的处理额定 风量应为 20万 m 3 h, 实际选择一次风机的处理风量 时可在计算风量的基础上增加 5的富余量 , 以此计 算可得一次风机的处理风量为 21 万m 3 h。 一次风机处理烟气密度 ρg 可根据式 7 计算 ρ gρ odh Voc Vo 1. 365 0. 332 192 827 92 944 0. 818 kg m 3 7 式中 ρ 干烟气在标态下的密度, α 0. 1 时, ρ 1. 365 kg m 3 ; dh 二文出口饱和烟气含湿量 。 重新配置新风机时根据一次除尘系统各设施的 压力损失, 并考虑增设煤气回收系统需要 ,全压选择 为26～ 27 kPa。 2. 3 增设 R-D 可调喉口 ,完善除尘喉口自动调节 功能 在转炉一次除尘系统中,喉口对烟气净化效果起 着决定性的作用,烟气经喉口时通过维持一定的压差 、 辅以一定的反冲水量可以起到较为理想的除尘效果。 由于转炉冶炼工况的不同 ,产生的烟气量存在着 差别, 为了维持烟气通过喉口时的压差 , 就需要实现 喉口的调节功能 ,使喉口在冶炼过程中能够根据不同 的烟气量自动跟踪调节。为了实现这一目标 ,采用目 前国内使用较为成熟的 R-D 渐开式可调喉口配套 设施取代原用的固定式喉口。 二文 R- D 可调喉口主要由壳体 、 上下水箱、可 转动的椭圆形阀芯组成, 其结构见图 2。 1收缩管; 2供水水箱; 3扩散管; 4氮气捅针; 5椭圆阀芯; 6喉口壳体; 7阀芯; 8氮气捅针; 9水箱。 图 2 R-D 可调喉口结构 下转第 86 页 67 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 4 结语 生态中水道技术在污水传输过程中实现有机物 降解和脱氮除磷 , 使污水收集与净化得以同时完成, 大幅降低了中水道技术的成本 ,是一种具有较好应用 前景的污水处理 回用技术 。然而, 生态中水道技 术要真正用于实际工程还需对生态中水道最佳运行 工况、数学模型以及动态调配系统等进行研究 ,以更 好地指导生态中水道的设计和应用 。 参考文献 [ 1] 渡边吉男.河川水路直接の化技术. 用水と水, 1998,40 10 58 -63 [ 2] RaunkjaerK , Hvitved T , NielsenP H. Transfor mation of organic matter in a gravity sewer. Wat. Envir. 2汽化烟罩; 3余热锅炉; 4一文; 5灰泥捕集器; 6RD 可调文喉口; 790 弯头脱水器; 8双级水雾分离器。 图 3 1～ 3转炉一次除尘系统改造后工艺流程 3 结束语 为解决 1 ～ 3 转炉一次除尘系统存在的问题, 炼钢厂从 2005 年开始实施该除尘系统改进方案, 现 1 ～ 3 转炉除尘系统的改造工作已全面完成 。通过 对改进后除尘系统的实际运行状况检测 ,系统的处理 能力满足现有生产条件下的烟气处理量要求 ; 外排烟 气粉尘浓度 150 mg m 3 , 符合国家排放限值要求。 参考文献 [ 1] 冶金工业部建设协调司. 钢铁企业采暖通风设计手册. 北京 冶 金工业出版社, 1996 作者通信处 黄卫国 617062 四川省攀枝花市弄弄坪 攀枝花钢 铁集团公司提钒炼钢厂 E -mail zhouhuangman163. com 2008- 03-18 收稿 86 环 境 工 程 2008年 8 月第26 卷第4 期 THE TECHNIQUES AND STRUCTURE OF CAPS WASTE INCINERATION SYSTEM Cheng Baohua Hu Yaxin He Gang et al 48 Abstract Four municipal waste incinerators have been built in HuizhouWaste Incineration Power Plant.Based on the project inHuizhou, the treatment techniques of the CAPS refuse -incinerationg system; the structure and characteristics of the incinerator have beendeeply researched. And the differences among grate furnace, CAO incinerator and CAPS system were also compared. Keywords CAPS pyrolysis refuse incineration PRIMARY RESEARCH INTO DENSITY OF IMMOBILIZED MICROORGANISM PARTICLES Qin Yuntie Zhang Xiaoping Wang Xiu 51 Abstract It was discussed that several factors influencing the density of immobilized beads. The results showed increasing the proportion of sludge, changing the concentration of calcium chloride and reducing the diameter of particles, all could increase the density of immobilized parti- cles; altering barium chloride as immobile solution, adding materials such as sand or activated carbon etc. could effectively increase the density of immobilized particles. Keywords immobilization density floating fluidization wastewater treatment SAFETY OF MSWI FLY ASH AS A COMPONENT OF COMPOSITE CEMENTITIOUS MATERI- ALSShi Huisheng Kan Lili 53 Abstract Safety uation of MSWI fly ash used as a component of composite cementitious material was done from points of chemical s, surface leaching toxicity and leaching ratio of heavy metals. Results showedthat the heavy metals like Zn、Pb、Cr、Cd and Cu etc. Leached by water were rich in it. After being used as a component of composite cementitious material, mechanical properties met the usage demand and steady ratios of heavy metals inMSWI fly ash-cementmatriceswere increased. The capacity of hardened pastes resistance to long -term sur - face leaching wasbetter. The mineraladditives benefited the heavy metals immobilization. It can be postulatedthat MSWI fly ashwas a safe addit - ive used in cement matrix. Keywords MSWI fly ash heavy metals leaching mineral additives CALCULATION OF SOLVENT RUNAWAY IN VACUUM EVAPORATORANDCOLD TRAP APPLI- CATIONSong Zhiying Guan Shaoquan Wang Zhisheng 57 Abstract Mother liquid concentration is an indispensable process operation in pharmaceutical industry , and the measure for protecting the safety of heat sensitive matter was depressing itsboiling point invacuum operation system. Itwas demonstratedby engineering practice that the run - away solvent inmother liquidwas increasedwith anincrease in vacuum. Based on vacuum engineering theory , the runaway solventwasreduced ob - viously by looking for the reason and adding cold trap set in the original system. Keywords vacuum evaporation condenser amount of runaway cold trap THE ENVIRONMENT DETECTING SYSTEM USED IN THE ENERGY INDUSTRY BASED ON ETHERNET AND WIRELESS COMMUNICATION TECHNOLOGYLi Wei Chen Ming 60 Abstract For the complicated environment in the oil field, mine and gas well, the field environment detecting system must be strict with the installation, layout and the real -time for the environment detecting.It is shown the environment detecting system based on ethernet andwire - less communication technology , which uses the MSP430F149 to design the data -detecting terminal and AT91SAM9261 to design the controller. The system overcomes the disadvantages for the difficult wirings it was also analyzed the existing problems of the systems according to the parameters of the original design.The measures for improving the dedusting systems were proposed and implemented, after which the dedusting systems could meet the demands on treating pollution. Keywords converter dedust flue gas venturi tube throat THE CHARACTERISTICS AND MEASUREMENT OF NOISE FROM PIPELINE OF PIPE GALLE - RY OXYGEN AREAS IN LARGE IRON AND STEEL PLANTS Yu Wuzhou Zeng Huaxiu Li Minna et al 68 Abstract Portable sound insulation noise -abatement tube is presented to make efficient pipe noise measurement and identification of pipelines of pipe gallery in oxygen area for a large iron steel plant, and the characteristics of pipe noise are analyzed. The results show that this is effective and reliable. What s more, pipe noise changes along pipe length due to the effect of valves and bendings, and different pipes emit noise with different levels and spectral characteristics.It is suggested in this paper that proper pipe lagging structures should be applied to pipe gallery with different pipelines according to their noise contributions. Keywords noise measurement pipe noise IMPROVEMENT ON DECOLORIZATION PROCESS OF ACTIVATED CHAR Zhang Mengcun 71 Abstract According to the problems of the traditional decolorization process of activated char, their causes were analyzed and a feeder of venturi tube was developed, which fundamentally solved the pollution of adding activated charcoal, the bump and the fusion speed. The decoloriza - tion time was decreased and the production efficiency was also raised. Keywords activated charcoal decolorization venturi tube feeder PILOT -SCALE TEST ON NITROTOLUENE WASTEWATER TREATMENT WITH MICRO-ELEC - TROLYSIS AND I-BAFYe Zhengfang Wang Zhongyou Mou Jinghai et al 73 Abstract Pilot scale test was made on the treatment of nitrotoluene wastewater by using micro -electrolysis and immobilizedmicroorganism- biological aerated filter I -BAFprocess. The resultsindicate that the process has high efficiency and low cost 0. 23 Yuan t wastewaterandit al - so has characteristics of steady running and powerful resistance to impact load. When total hydraulic retention time is 28 h, the removal rates of ni- trotoluene MNT, DNT and TNT, aniline and COD are 99, 85. 1 and 72. 8, respectively. Keywords immobilizedmicroorganisms biological aerated filter micro -electrolysis nitrotoluene wastewater CHARACTERISTICSTUDYONNEWBIOREACTORSHORT-RANGENITRIFICATION - DENITRIFICATIONSong Yinghao Yang Shasha Zhao Zongsheng et al 76 Abstract Some studies on nitrite accumulation in nitrification process by using air lift reactorwere pered. Treatment effect of combined processof nitrification-denitrification was also studied by combining air lift reactor with upflow sludge bed after it had been operating for six months. The results show that when concentration of influent ammonia was more than 98 mg L andfree ammonia reached 1. 07 mg L, concentra - tion of effluent nitrite started to rise and over 50of nitritation rate NO - 2-N NO - X-N could be achieved. Whenammonia sludge loading was close to 0. 53 kg kgd, ammonia removal rate was quite high and nitritation rate wasmaximum. But when sludge loading reached0. 85 kg kgd, ammonia removal rate fell. There was obvious particulate sludge in upflow sludge bed reactor. Treatment effect of ultimate effluent turned good ob - viously when carbon source was enough. Keywords air lift reactor short-range nitrification-denitrification upflow sludge bed reactor particulate sludge TREATMENT PROCESS OF OILY WASTEWATER DURING ROLLING PROCESS Wang Jiang Li Zhengyao Han Jingtao 79 Abstract The process of demulsification-floeculation-activated carbon adsorption is used in the treatment of the oily wastewater from a roll - ing mill. During the treatment, W25 is used as demulsifier and PAC as floeculant, then the water is filtered by activated carbon, whose effluent can reach the second -order emission standard. Keywords demulsifier wastewater treatment physicochemical s INNOVATION OF TREATMENT PROCESS OF WASTEWATER CONTAINING FLUORINE Zou Donglei Yang Zhongping Yuan Wenshuang et al 81 Abstract A complete set of wastewater treatment process is proposed according to the fact that there is a lower pH and a higher F-in the wastewater from the process of washing sand by hydrofluoric acid. The treatment process features simple operation and stable running, therefore, the efflunet still can meet the emission standard when the fluorine content of the influent is 1 560 mg L, and the removal rate of F is over 99. Keywords chemical precipitation wastewater containing fluoride technological innovation 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 4,August, 2008