1、转炉烟气的收集和冷却为了收集烟气并输送到净化系统,在转炉上面装有烟罩和排气烟道。顶吹氧气转炉的炉气温度多在 1500左右,而且在炉气离开炉口进入烟罩时,炉气与吸入的空气混合,炉气中的 CO 部分或全部燃烧,烟气温度可能更高。这样的高温烟气体积流量大,如在高温下净化,将使净化系统设备的体积非常庞大,并影响使用寿命。此外,单位体积的含尘量减少,也不利于提高冷化效率。所以在净化前和在净化过程中必须进行冷却。烟气冷却方式主要决定于整个净化系统是否回收煤气,是否利用余热和采用什么方法净化。在顶吹氧气转炉发展过程中主要有以下三种情况:(1)不回收煤气,不利用余热,用大量过剩空气冷却烟气。早期的顶吹氧气转炉
2、曾采用这种方法。炉气进入烟罩时,令其大量吸入空气,空气过剩系数 达 34,炉气中的 CO 与空气混合后全部燃烧。在烟罩内用大量过剩空气冷却燃烧后的烟气,使烟罩出口处的烟气温度降低到 8001000。再向烟气喷水,利用水的升温和蒸发吸热使烟气进一步降温到200。最后用静电除尘器或文氏管除尘器净化后放散。采用大量过剩空气冷却烟气时,可以用水冷壁式大烟罩,对烟罩的形状、烟罩与炉口间相对位置的调节等要求也不严格,设备简单。烟气中未燃的 CO 极少,净化过程中没有爆炸的危险。主要缺点是炉气作为高温可燃气体所含的能量全部浪费了。而且由于大量吸入过剩空气和产生水蒸汽使进入净化系统的烟气量大大增加。净化系统设
3、备的体积大、投资高,能量消耗也多。冷却后的烟气只要保持除尘器内温度在露点以上,可以用干法静电除尘器回收烟尘的干灰。(2)不回收煤气,利用余热,用余热锅炉冷却烟气。炉气进入烟罩时,通过调节烟罩与炉口间的缝隙控制吸入的空气量,使空气过剩系数 =1.21.7 左右。既要使炉气中的 CO 完全燃烧,又要尽量减少进入净化系统的烟气量,以减小净化设备的体积。高温烟气进入与烟罩连接的余热锅炉,利用余热生产蒸汽。冷却后的烟气一般用湿法净化。B 厂引进的 50 吨转炉,上部装备的是兼有辐射段和对流段的全锅炉。设计压力为 3.6 兆牛米 2(36 大气压),运行压力为 3.3 兆牛米 2 (33 大气压)。烟气在
4、全锅炉中被冷却到 230250后进入湿法净化系统的文氏管箱。蒸汽发生量最大为 150 吨小时。转炉停吹吹时,要通煤气或重油燃烧,以保证蒸汽的连续供应和锅炉的稳定运行。附加燃料的蒸汽发生量为 3035 吨小时。其主要缺点是设备庞大,厂房高,投资大,而且对流段换热效率不高。因此,近年来普遍采用只有辐射段的半锅炉,即汽化冷却器冷却烟气和回收余热。汽化冷却器制成通道式,受热面用许多锅炉钢管排列拼焊而成。烟气从汽化冷却器排出时的温度为 9001000。蒸汽发生量约为0.05 吨吨钢,蒸汽压力为 0.80.9 兆牛米 2 (89 大气压)。(3)回收煤气,利用余热,用汽化冷却器冷却烟气。炉气进入烟罩时,尽
5、量不使空气吸入,控制 0.1 0,以防止烟气中 CO 燃烧和煤气爆炸。烟气通过汽化冷却器被冷却到 1000左右,进入湿法净化系统进一步冷却和净化。净化后的煤气加压送用户使用。为了尽量不使空气吸入烟罩,保证系统工作的安全可靠,提高回收煤气的质量,目前主要采用两种方法:1)法国钢铁研究院和卡弗尔公司(IRSIDCAFL)研究成功的压力控制法。在碳氧化期(即煤气回收期)将裙式活动烟罩降下封住炉口,同时通过压力传感器自动调节抽气量,控制烟罩内外的压力差为零或稍大于零,即保持烟罩进口处为微小的正压。允许炉口有少量炉气外泄,与空气混合和燃烧,使烟罩下面有火焰闪动,保证绝大部分炉气不与空气接触而进入烟罩。吹
6、炼开始和结束不回收煤气时则提升活动烟罩,使炉气燃烧和净化后放散。采用压力控制法,设备简单,投资和操作费用都省,但要求有灵敏的压力自动调节系统,能在吹炼过程中随烟气量的变化迅速调节抽气量,保持炉口为微小正压。2)日本研究成功的氧气转炉煤气回收法(Oxygen Converter Gas Recovery),简称 OG 法,是近年来新建顶吹氧气转炉应用最广的方法。在 OG 法中,炉口与汽化冷却器之间也用裙式活动烟罩。煤气回收期将活动烟罩降下,炉口与烟罩之间的缝隙用氮气幕密封,防止CO 燃烧。在开始回收煤气前后,还用氮气对整个系统进行吹扫,以防止发生爆炸。采用 OG 法,吸入空气量少,回收的 CO 多,设备简单,安全可靠。耗用的氮是制氧的副产品,每吨钢的氮耗量已从最初的几十立方米降到几立方米。我国于 1964 年开始研究并于 1966 年首先在上钢一厂 30 吨转炉上投产的未燃法烟气净化系统采用的是控制炉口微正压的方法。近来新建的大型顶吹氧气转炉则准备采用 OG 法。由于转炉炼钢不是连续地进行的,在吹炼过程中也只在碳氧化期进行回收,烟气净化系统的工况经常变化,操作控制比较复杂。回收的煤气应有贮气罐,调节回收和供气。另外,由于转炉煤气中CO 含量很高,必须严密注意整个系统的密封和防爆、防毒。