提高转炉OG系统湿法除尘效率的理论和实践

俞波，沈钱，朱俊，周杰，曾炳亮

(武钢第一炼钢厂)

摘 要：结合武钢一炼钢的实际，对转炉湿法除尘机理进行了分析，提出了提高湿法除尘效率的措施和方向。

关 键 词：提高；湿法除尘；效率

1 前言

转炉OG系统湿法除尘，一般采用粗除尘(溢流文氏管、饱和塔)、精除尘(可调喉口文氏管、RSW环缝)及旋流脱水器串联的方式运行，即：转炉吹炼过程中产生的高温含尘烟气，在经过汽化冷却烟罩初步冷却，进入湿法除尘系统后经喷水降温、消火、除尘、脱水变成低温洁净气体进入煤气风机，经三通阀，满足煤气回收条件的被回收利用，不满足回收条件的被放散排入大气中。在现实生严中，不少厂家除尘效果不理想，粉尘排放浓度严重超标，不仅造成严重的环境污染，同时也影响到煤气风机(尤其是高速煤气风机)的正常运行，有的厂家，风机清灰周期尚不足十天，就因风机转子积灰过多造成动不平衡产生振动值严重超标被迫再次停产清灰检修，对安全生产造成极大的影响。因此提高转炉OG系统除尘效率，不仅能降低钢厂的粉尘排放总量，实现洁净生产，还能有效延长风机清灰周期，为钢厂的安全生产提供保障。

2 提高湿法除尘效率的途径

2．1 湿法除尘器除尘机理

被雾化成微小颗粒的除尘水在进入除尘器后，对进入除尘器的高温含尘烟气进行降温和洗涤。粒径较大的尘粒在吸收水分后由于自身质量变大可自行从烟气中分离出来，粒径相对较小的尘粒则在除尘器中与水滴发生撞击、拦截、扩散和冷凝等相互作用从而形成较大的易被捕集的含尘水滴，在脱水器中极易实现固液分离。在此过程中，除尘水雾化效果越好，除尘水滴的表面积就越大，尘粒被撞击和拦截的几率就越高，除尘的效果就越好。

而对粒径小于0．3μm极小尘粒而言，其尺寸和质量均太小，不易发生撞击和拦截，这种尘粒悬浮于除尘器中做布朗运动，极难被去除，这也是导致湿法除尘效率不高的主要原因。要去除这种极小尘粒，就必须在提高精除尘效率上做文章。

如果忽略气体在从喉口段到扩张段短距离内的势能变化及阻损，伯努利方程可简化为：

式中：p——压强

ρ——密度

v——速度

C——恒量

根据伯努利方程可知，烟气在除尘器中的压力能与动能之和是一个定值，即气流速度越高，其压力越小，反之亦然。在管道中烟气流量不变的情况下，管道截面积越小，烟气流速越高。在文氏管喉口或RSW环缝处，烟气流经的截面积最小，气流在此处的流速最快，压力也最小，烟气在流经此处时对水滴的撞击和破碎也最激烈，与尘粒的相互作用也最强，同时还有部分水在低压条件下被汽化。当气流进入扩张段后，速度越来越慢，压力也越来越高，此时除尘过程主要体现在两个方面：

2．1．1 质量较高的水滴因惯性作用仍保持高速运行，与质量较低悬浮于气流中速度变慢的微小尘粒发生吸附作用成为较大颗粒的含尘水滴。

2．1．2 在低压条件下产生的水蒸气随着压力的升高而变成不饱和蒸汽，以超微尘粒为核心重新冷凝为较易实现固液分离的水滴。

在含尘水滴进入旋流脱水器后，在离心力的作用下，实现固液分离，离心力越强，脱水越彻底，除尘效率就越高。另外通过降温等手段，还能部分去除烟气中的水蒸气。

2．2 提高湿法除尘效率的途径、

通过以上分析，我们不难发现，提高湿法除尘效率的途径主要有：

2．2．1 改善除尘水雾化效果、强化除尘水滴与烟气中的尘粒的撞击、拦截效果，可有效提高除尘效率。在实际应用中，优化喷嘴设计、适当提高进入喷嘴时的水压、多层洗涤、逆流喷雾等措施的采取，均取得了比较好的效果。

2．2．2 保证气流在喉口部位的流速、有效提高微小尘粒的去除效果，提高精除尘效率。实践表明，流经喉口的烟气流速小于80m／s时，除尘效果极难保证。另外，适当延长烟气流经喉口的距离，可以强化这种效果。RSW环缝喉口处为一个面，RD阀的喉口处为一条线，烟气流经RSW环缝时的距离比流经RD阀处要长，因此采用RSW环缝技术比采用RD阀的除尘效果要好。实践表明：采用RD阀调节喉口开度时，烟气中的粉尘含量很难低于50mg／Nm3，稍不注意控制，粉尘含量大于100mg／Nm3甚至造成超标排放的现象也经常发生，而采用RSW环缝技术控制喉口的开度，烟气中的粉尘含量可以轻易地控制在30mg／Nm3以下。

2．2．3 强化系统的脱水能力，最大限度地将含尘水滴从烟气中去除，是提高除尘效果的保证。

3 提高OG系统除尘效率的实践

3．1 武钢一炼钢OG系统简介

武钢一炼钢，原建有500t的顶吹氧平炉六座，“平改转“后分别于98年11月18日和98年12月8日在原址上建成投产两座100t转炉，后两座转炉先后均扩容至120t。OG系统除尘为湿法除尘，其工艺路线为：

溢流文氏管—重力脱水器—可调喉口文氏管(RD阀)—弯头脱水器—湿旋脱水器—煤气风机—三通阀

投产之初，系统先后暴露出除尘效果不理想，烟囱经常冒黄烟、煤气风机振动值频繁超标、系统结垢积灰严重、炉前烟尘抽不走等问题，给安全生产造成较大的影响。为此，针对暴露出来的问题，我们进行了持续的攻关，取得了较理想的效果。

3．2 溢流文氏管的改进

3．2．1 原溢流文氏管喉口上部水平布置有四个碗型喷嘴，该喷嘴雾化效果欠佳，且易堵塞。经过对比，改用雾化效果好、阻损低、不易堵塞的螺旋喷嘴，选取喷射角为90度和120度的喷嘴各两个相对水平布置，强化了雾化效果，并实现了双层洗涤，提高了初除尘效率。

3．2．2 针对溢流盆积灰严重构成安全隐患的情况，适当加长了收缩短管的长度，对溢流盆上部的落尘进行了较好的遮挡，同时，调整了溢流盆进水管插入角度，让水流对盆底进行冲洗并在盆中形成旋转水流，基本上解决了溢流盆积灰问题。

3．3 可调喉口文氏管的改进

3．3．1 RD阀的改进

3．3．1．1 增大阀体两端与外壳之间的间隙，解决了RD阀因积灰和结垢的原因形成卡阻，造成喉口不能调节，影响到炉前收尘效果或除尘效果的问题。

3．3．1．2 优化了RD阀控制模式，增加了开口度限位设施，既避免了风机喘振，又保证了系统的除尘效果。

3．3．2 喷嘴的改进

原有喷嘴孔径较大，除尘水在进入喷嘴时的压力只有0．15MPa，雾化效果不好。将喷嘴的孔径减小后，压力上升至0．45MPa，极大地改善了雾化效果。在RD阀上部增加了一排小喷嘴，加强了洗涤效果，并较好地解决了RD阀积灰和结垢问题。

3．4 脱水器的改进

3．4．1 对原湿旋脱水器顶部及侧面导流弧形板进行了局部封堵，强制烟气气流沿设计线路运行，避免了烟气短路直接进入除尘管道，提高了脱水效率。

3．4．2 在转炉进行扩容改造时，考虑到系统未进行任何相应的配套改造对除尘效果的影响，在湿旋脱水器后增加了旋流脱水器，强化了系统的脱水效果。

3．4．3 在湿旋脱水器内加装了一个逆流雾化喷嘴，降低了烟气温度，促进了水蒸气的冷凝。

3．5 除尘水系统的改造

我厂除尘水处理系统受场地限制，选用斜板沉淀池，散热面积小，且没有配套相应的冷却设施，供水温度高，不仅影响煤气回收，还因水温高造成系统结垢严重。经论证，加装了一套冷却塔，有效地降低了水温，既保证了煤气回收的安全，又明显降低了系统结垢。

3．6 工艺参数的优化

在对设备硬件进行完善的同时，针对生产实际情况，对工艺参数如炉口微差压、风机转速、系统各部位水量分配、RD阀开口度的调节范围等进行了调整和探索，根据运行结果不断优化，最终加以固化。

通过上述改进，即便是在转炉扩容时与之配套的OG系统未进行任何相应扩容改造、除尘水量亦未相应增加，受制于资金及场地等方面的原因，将喉口调节部分改为RSW环缝技术也难以实施的情况下，仍取得了较为理想的效果。烟气中的粉尘含量从投产之初的超过100mg／Nm3下降至50—60mg／Nm3，风机清灰周期亦大大提高。投产初期，风机常常运行不到十天便因振动值严重超标被迫停机检修清灰，现在，风机可以很轻松地平稳运行20多天并与转炉设备周期性检修同步，连续几年均未发生因风机振动值超标被迫提前停机检修清灰的事故，取得了较好的经济效益和社会效益。

4 结束语

一、提高转炉湿法除尘效率，具有良好的经济效益和社会效益。

二、强化除尘水的雾化效果，是提高湿法除尘效率的重要手段。

三、增大喉口处烟气流速，才能有效去除粒径小于0．3μm极小尘粒。因此，保证喉口烟气流速，适当延长烟气流经喉口的距离，是提高湿法除尘效率的关键。

四、加强系统脱水效果，是提高湿法除尘效率的保证。