工程技术 理论前沿 2016年5月 第38期·271·
转炉煤气除尘湿法改干法工程设计优化及总结
邓佳丽 邓宏伟
中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176
摘要：将转炉煤气除尘工艺由湿法改造为干法可以实现污染物的达标排放，同时还节能降耗，创造经济效益。但干法除尘系统存在固有缺点，同时改造工程又有诸多限制，中冶京诚依托自身的人才和技术实力对干法除尘改造工程进行设计优化，推进了改造工程的实施。
关键词：转炉煤气除尘；湿法改干法；优化 中图分类号：TQ546.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2016）38-0271-01
引言 近10年来，转炉煤气干法除尘技术在钢铁行业得到了大范围的推广和使用，其节电、节水、省地、低排放等优势也得到了认同，但这些项目大部分集中在新建转炉车间【1】
。随着《炼钢工业大气污染物排放标准》GB 28664－2012的执行，更多的转炉炼钢厂迫切需要对已建转炉煤气除尘工艺进行改造。 目前我国共有转炉近900座，其中采用湿法除尘工艺的转炉有近700多座。将转炉煤气除尘工艺由湿法改造为干法可以节能减排，创造经济效益和社会效益。 干法除尘系统存在泄爆率高、维护检修量大等固有缺点；在已有转炉上进行除尘系统改造又存在空间紧张、转炉平台强度小等问题。中冶京诚自1998年主持国内第一套转炉煤气干法除尘系统引进设计以来，在消化吸收外方技术的
基础上，通过工程实践，不断积累经验、创新设计，优化了
转炉煤气干法除尘系统，推进了湿法改干法工程的实施。
1 典型工程介绍 2015年，中冶京诚EPC 总承包的承德建龙特殊钢有限公司3座70吨转炉湿法改干法工程，目前正在执行中。车间内主要布置蒸发冷却器和粗灰输储灰设施；车间外布置静电除尘器、细灰输储灰、轴流风机、切换站、煤气冷却器等设备及配套设施。 2 工程设计优化 中冶京诚在蒸发冷却器及喷射装置、输灰链、电除尘器及系统防爆设计上做了优化，提升了干法除尘系统的安全
性、稳定性。
2.1 蒸发冷却器及喷射装置的优化
蒸发冷却器及喷射装置的合理的设计不仅能实现蒸发
冷却器的有效降温，更能减少内壁积灰、提高粗粉捕集率，
延长设备使用寿命。
为了适应改造工程紧凑的车间布局，中冶京诚通过优化
蒸发冷却器外形，调整喷射装置，控制烟气停留时间、喷枪
覆盖范围、冷却长度和雾化混合长度等手段来提升烟气温降
效果并实现尘雾团结沉降，最大限度的提高蒸发冷却器的预
除尘效果。
转炉容量越大，蒸发冷却器的设计空间越大，同时喷嘴
数量多，雾化效果越均匀。反之，转炉越小雾化冷却效果越
差。近年来改造的基本都是120吨以下的中小转炉，转炉车
间高跨较低，给蒸发冷却器及喷射装置的合理布置带来挑
战。为了适应改造工程转炉车间的空间限制，同时满足蒸发
冷却器的降温和预除尘效果，中冶京诚将基本理论计算、工程实践与三维流场模拟相结合，对蒸发冷却器外形及喷射装置的选型布置进行优化，在改造工程中达到了很好的效果。 2.2 粗、细粉输灰设施的优化 链条输送设施维护检修量仅次于静电除尘器，中冶京诚通过工程实践逐步摸索总结，改进输灰链结构型式，从而解决了链条容易断裂、松动等问题，大大减少了输灰系统的维护检修量。针对改造工程车间空间局限，在设计中尽量简化粗灰输送链路由、使布置更加紧凑，也相应减少了故障点。
2.3 静电除尘器的优化
静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统中最关键的设备。
影响电除尘器性能的主要有烟尘性质、设备状况和操作条件等因素。在各改造工程中，通过下面的措施保证电除尘器的除尘效率：（1）严格控制设备的制造安装质量，保证极线的
粗细均匀、极板（线）的安装精度，杜绝尖刺、不平等现象。（2）在尽量节省投资和占地的前提前，选择最佳气流速度，获得最大的驱进速度和很好的除尘效果。（3）极线积尘太多会影响其正常功能，极板上积尘适量才能取得最佳振打效
果，使粉尘形成团块脱落、减少二次扬尘。自适应振打清灰装置的应用使振打清灰更高效，除尘器运行更稳定。 2.4 系统防爆设计优化
干法除尘系统内部交替通过空气和转炉煤气，而在空气和煤气的过渡阶段容易产生爆炸性气体，爆炸性气体经过静
电除尘器火花放电区便会产生爆炸【2】
。静电除尘器泄爆频繁
会造成电场阴极线断线、阳极板变形和内部件损坏，影响电场运行稳定并造成烟气（煤气）含尘量波动，严重时烟囱冒黑烟，影响煤气回收和达标排放。中冶京诚自主研发的一次和二次下枪分步控制模型从转炉冶炼操作控制角度避免爆炸条件的产生 ，但这种爆炸的条件在系统中不可能完全避免，在此基础上中冶京诚研发了转炉煤气干法除尘系统防爆装置并申请了国家专利，这些防爆技术保证了干法除尘系统的安全性、稳定性。 3 工程总结
通过几个转炉煤气除尘湿法改干法项目的实施，中冶京诚积累了一些改造工程的设计经验：（1）高跨平台改造：涉
及转炉跨结构校核，蒸发冷却器主承载平台主框架梁改造加固，其他各层平台次梁改造。尤其针对年代久远的结构，需要大量的工程经验和校核演算。（2）车间外设施布置：湿法改造干法工程车间外占地都比较紧张，而且需满足区域防爆、建筑设计防火要求。在改造设计中需因地制宜，选择最合理的设计形式。如煤气冷却器有外循环、闭式自循环、全蒸发、管道蒸发等多种组合形式。粉尘输送系统的组合方式有机械、气输、设备高架等。合理的设计可以节省占地同时减少运行维护量。（3）荒煤气管道：大部分湿法煤气管道布置在屋面，低温管道改为高温管道，热补偿量的变化影响整个管系。改造中须利用应力分析软件对管系进行分析计算，在此基础上合理设置补偿器和支架，使管系适应干法除尘系统的运行要求。 （4）净煤气管道：湿法系统风机出口压头高，干法系统风机压头低，改造工程中需校核煤气回收进柜的管网压力平衡，避免回收切换对炉前的影响。 4 结语 随着氧气转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地进步和发展。目前国家在节能环保方面的工作力度不断加大，规章制度监管执行不断完善，
产业结构调整政策的倾斜促使钢铁行业向低能耗、低排放方向发展。旧转炉湿法除尘改造为干法除尘是形势所需，因此针对旧转炉改造的技术升级和优化也有很大的空间。 参考文献 [1]张健.转炉干湿法烟气净化系统的比较[M].北京：冶金
工业出版社，2011. [2]殷士杰等.转炉电除尘防泄爆的研究与实践[M].北京：冶金工业出版社，2011.
工程技术 理论前沿 2016年5月 第38期·271·
转炉煤气除尘湿法改干法工程设计优化及总结
邓佳丽 邓宏伟
中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176
摘要：将转炉煤气除尘工艺由湿法改造为干法可以实现污染物的达标排放，同时还节能降耗，创造经济效益。但干法除尘系统存在固有缺点，同时改造工程又有诸多限制，中冶京诚依托自身的人才和技术实力对干法除尘改造工程进行设计优化，推进了改造工程的实施。
关键词：转炉煤气除尘；湿法改干法；优化 中图分类号：TQ546.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2016）38-0271-01
引言 近10年来，转炉煤气干法除尘技术在钢铁行业得到了大范围的推广和使用，其节电、节水、省地、低排放等优势也得到了认同，但这些项目大部分集中在新建转炉车间【1】
。随着《炼钢工业大气污染物排放标准》GB 28664－2012的执行，更多的转炉炼钢厂迫切需要对已建转炉煤气除尘工艺进行改造。 目前我国共有转炉近900座，其中采用湿法除尘工艺的转炉有近700多座。将转炉煤气除尘工艺由湿法改造为干法可以节能减排，创造经济效益和社会效益。 干法除尘系统存在泄爆率高、维护检修量大等固有缺点；在已有转炉上进行除尘系统改造又存在空间紧张、转炉平台强度小等问题。中冶京诚自1998年主持国内第一套转炉煤气干法除尘系统引进设计以来，在消化吸收外方技术的
基础上，通过工程实践，不断积累经验、创新设计，优化了
转炉煤气干法除尘系统，推进了湿法改干法工程的实施。
1 典型工程介绍 2015年，中冶京诚EPC 总承包的承德建龙特殊钢有限公司3座70吨转炉湿法改干法工程，目前正在执行中。车间内主要布置蒸发冷却器和粗灰输储灰设施；车间外布置静电除尘器、细灰输储灰、轴流风机、切换站、煤气冷却器等设备及配套设施。 2 工程设计优化 中冶京诚在蒸发冷却器及喷射装置、输灰链、电除尘器及系统防爆设计上做了优化，提升了干法除尘系统的安全
性、稳定性。
2.1 蒸发冷却器及喷射装置的优化
蒸发冷却器及喷射装置的合理的设计不仅能实现蒸发
冷却器的有效降温，更能减少内壁积灰、提高粗粉捕集率，
延长设备使用寿命。
为了适应改造工程紧凑的车间布局，中冶京诚通过优化
蒸发冷却器外形，调整喷射装置，控制烟气停留时间、喷枪
覆盖范围、冷却长度和雾化混合长度等手段来提升烟气温降
效果并实现尘雾团结沉降，最大限度的提高蒸发冷却器的预
除尘效果。
转炉容量越大，蒸发冷却器的设计空间越大，同时喷嘴
数量多，雾化效果越均匀。反之，转炉越小雾化冷却效果越
差。近年来改造的基本都是120吨以下的中小转炉，转炉车
间高跨较低，给蒸发冷却器及喷射装置的合理布置带来挑
战。为了适应改造工程转炉车间的空间限制，同时满足蒸发
冷却器的降温和预除尘效果，中冶京诚将基本理论计算、工程实践与三维流场模拟相结合，对蒸发冷却器外形及喷射装置的选型布置进行优化，在改造工程中达到了很好的效果。 2.2 粗、细粉输灰设施的优化 链条输送设施维护检修量仅次于静电除尘器，中冶京诚通过工程实践逐步摸索总结，改进输灰链结构型式，从而解决了链条容易断裂、松动等问题，大大减少了输灰系统的维护检修量。针对改造工程车间空间局限，在设计中尽量简化粗灰输送链路由、使布置更加紧凑，也相应减少了故障点。
2.3 静电除尘器的优化
静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统中最关键的设备。
影响电除尘器性能的主要有烟尘性质、设备状况和操作条件等因素。在各改造工程中，通过下面的措施保证电除尘器的除尘效率：（1）严格控制设备的制造安装质量，保证极线的
粗细均匀、极板（线）的安装精度，杜绝尖刺、不平等现象。（2）在尽量节省投资和占地的前提前，选择最佳气流速度，获得最大的驱进速度和很好的除尘效果。（3）极线积尘太多会影响其正常功能，极板上积尘适量才能取得最佳振打效
果，使粉尘形成团块脱落、减少二次扬尘。自适应振打清灰装置的应用使振打清灰更高效，除尘器运行更稳定。 2.4 系统防爆设计优化
干法除尘系统内部交替通过空气和转炉煤气，而在空气和煤气的过渡阶段容易产生爆炸性气体，爆炸性气体经过静
电除尘器火花放电区便会产生爆炸【2】
。静电除尘器泄爆频繁
会造成电场阴极线断线、阳极板变形和内部件损坏，影响电场运行稳定并造成烟气（煤气）含尘量波动，严重时烟囱冒黑烟，影响煤气回收和达标排放。中冶京诚自主研发的一次和二次下枪分步控制模型从转炉冶炼操作控制角度避免爆炸条件的产生 ，但这种爆炸的条件在系统中不可能完全避免，在此基础上中冶京诚研发了转炉煤气干法除尘系统防爆装置并申请了国家专利，这些防爆技术保证了干法除尘系统的安全性、稳定性。 3 工程总结
通过几个转炉煤气除尘湿法改干法项目的实施，中冶京诚积累了一些改造工程的设计经验：（1）高跨平台改造：涉
及转炉跨结构校核，蒸发冷却器主承载平台主框架梁改造加固，其他各层平台次梁改造。尤其针对年代久远的结构，需要大量的工程经验和校核演算。（2）车间外设施布置：湿法改造干法工程车间外占地都比较紧张，而且需满足区域防爆、建筑设计防火要求。在改造设计中需因地制宜，选择最合理的设计形式。如煤气冷却器有外循环、闭式自循环、全蒸发、管道蒸发等多种组合形式。粉尘输送系统的组合方式有机械、气输、设备高架等。合理的设计可以节省占地同时减少运行维护量。（3）荒煤气管道：大部分湿法煤气管道布置在屋面，低温管道改为高温管道，热补偿量的变化影响整个管系。改造中须利用应力分析软件对管系进行分析计算，在此基础上合理设置补偿器和支架，使管系适应干法除尘系统的运行要求。 （4）净煤气管道：湿法系统风机出口压头高，干法系统风机压头低，改造工程中需校核煤气回收进柜的管网压力平衡，避免回收切换对炉前的影响。 4 结语 随着氧气转炉炼钢生产的发展，炼钢工艺的日趋完善，相应的除尘技术也在不断地进步和发展。目前国家在节能环保方面的工作力度不断加大，规章制度监管执行不断完善，
产业结构调整政策的倾斜促使钢铁行业向低能耗、低排放方向发展。旧转炉湿法除尘改造为干法除尘是形势所需，因此针对旧转炉改造的技术升级和优化也有很大的空间。 参考文献 [1]张健.转炉干湿法烟气净化系统的比较[M].北京：冶金
工业出版社，2011. [2]殷士杰等.转炉电除尘防泄爆的研究与实践[M].北京：冶金工业出版社，2011.