转炉煤气如何在降低排放浓度的同时，提高回收量，实现“鱼”与“熊掌”兼得?这是钢铁行业关注的问题之一。日前，由北京博鹏北科节能环保股份有限公司研发的“转炉煤气回收智能化控制技术”，通过了工业和信息化部科学技术成果鉴定，说明在实现转炉煤气降低排放浓度与提高回收量两者兼得的道路上，又有了新的进展。

　　据了解，为达到排放浓度低于30mg/m3、煤气回收量提高5%至15%的目的,“转炉煤气回收智能化控制技术”主要针对钢铁企业的现有设备，进行了工艺创新，把相关关键设备逐一进行优化并重新组合。

　　走优化工艺设备之路

　　一是优化转炉煤气回收系统控制技术软件。

　　该软件系统为四部分：第一部分的本体显示部分，包括洗涤塔入口、出口温度、压力;文氏管入口、出口温度、压力;脱水器入口、出口温度、压力;液压站油温、油压、位移反馈及液压站运行状态;炉口微差压值、文氏管进出口差压值、控制模式显示、吹氧阶段显示等。第二部分趋势归档部分，包括第一部分模拟量的趋势与归档。第三部分报警记录部分，包括连锁报警声光报警提示、报警记录查询。第四部分参数设定及控制部分，包括比例阀自动、手动、吹氧阶段控制的时间与位移给定，炉口微差压控制目标值设定、换向阀手动操作、控制模式选择等，采用闭环控制容易发生滞后，使得调节的适时行变差，采用了涵盖文氏管喉口开度控制、氮封压力检测、风机速度控制、加料系统连锁的模糊控制方式，并且控制系统具有自学习功能，不断优化控制模式。

　　二是优化炉口微差压检测装置。

　　微差压控制装置的实现，首先是取压位置的选择，必须保证使采集到的压力与炉口的压力基本相同;其次，根据冶炼的实际情况，需保证取压部位不易被堵塞，需要有防止取压口被堵塞的措施;第三，由于整个系统所处的环境情况，需要增加取压管道吹扫装置，防止内部积尘造成取压表的堵塞，使采压数值误差偏差过大;最后，增加了管道放散装置，确保在吹扫过后，管道内部不会存在异常压力，防止对微差压表的损坏。

　　三是优化一级喷雾蒸发洗涤塔。

　　一级喷雾洗涤塔系统由高温非金属补偿器、洗涤塔塔体、排水水封、雾化系统四部分组成。喷雾洗涤是利用快速(小于0.5秒)蒸发吸热降低烟气温度，利用极小极快的雾化水滴收集微细粉尘，碰撞后形成大含尘水滴, 在洗涤塔下部，气体流速减缓之后，靠自身重力含尘水滴进行沉降，达到除尘目的。

　　喷雾洗涤塔不仅替代了一级除尘文氏管，还替代一级脱水器。其靠喷进去的水直接雾化，捕集粉尘，烟气流速低、阻力损失小;没有死角，从根本上消除了安全隐患;气体流速低，含尘水滴易于分离，粗除尘效果好 。

　　采用高温非金属补偿器取代原来的水冷夹套及灭火水封，结构更加紧凑，不易积泥，维护量小。

　　采用喷雾蒸发洗涤塔取代一级文氏管进行粗除尘和降温，是对传统转炉湿法除尘工艺的革命性创新——利用双介质喷枪直接喷出雾化水与含尘气流混合，达到粗除尘目的，而不是靠一级文氏管喉口高速气流冲击水幕达到水的二次雾化，减少在喉口产生高速气流所需的压差，从而减小系统的阻力;直接向喷雾蒸发洗涤塔(粗除尘降温设备)中喷入雾化水进行降温，降低了用水量及降温时间。

　　洗涤塔设计关键是喷枪、喷嘴布水必须均匀，否则易造成洗涤塔净化效果不好。北京博鹏北科节能环保股份有限公司对喷枪喷嘴的选型、布置进行了深入研究，并进行计算机模拟设计，保证了洗涤塔的净化效果达到95%以上，并采用了配水环管，经精确计算、设计保证环管能很好地起到分配器的作用。

　　四是优化二级喷雾洗涤塔系统。

　　该系统由洗涤塔塔体、排水水封、雾化系统三部分组成。二级喷雾洗涤塔的原理如下: 二级喷雾洗涤塔主要布置有双介质喷枪及少量的单介质喷枪。在二级塔的下部利用双介质喷枪喷出的极细小水滴，在与气流逆向形成的相对速度的作用下，增加液滴与粉尘的碰撞机率。在上部布置单介质喷枪，对已捕捉粉尘的小液滴进行混合，增加含尘液滴凝聚机率，凝聚成大液滴的除尘水沿塔壁由底部排污管排入水封，起到对烟气进一步除尘的作用。

　　五是优化环缝文氏管。

　　转炉烟气的特点是炉役前后期，以及吹炼的前烧期、回收期、后烧期烟气量波动大，甚至兑铁量、铁水含碳量、加料、不同员工的吹炼手法(脱碳速度)都会对烟气量产生影响。环缝文氏管的特点是喉口流通断面积调节范围大，当烟气流量波动、变化时，可以通过液压伺服控制系统调节重铊位置，从而调节文氏管喉口处的流通面积，使通过喉口的烟气流速不变;通过调节喉口流通面积，使转炉炉口保持微正压状态，防止吸入大量空气，既保证煤气品质，又能最大程度地提高除尘效率，并且不易堵塞喉口。其结构是在文氏管的收缩管内装了一个空心重铊，靠顶部的液压缸传动使重铊上下移动，液压缸由液压伺服控制系统驱动。喉口流通面积根据煤气量调节，通过能力大。由于喉口面积调节幅度大、调节灵敏，使通过烟气的流速恒定，从而提高和稳定除尘效率。

　　“转炉煤气回收智能化控制技术”采用专利产品—— 新型环缝文氏管，环缝文氏管采用液压缸位于文氏管顶部的布置方式，保证拉杆处的良好密封。喉口处采用一支中心雾化喷嘴喷水，重铊与拉杆的连接方式采用了三爪连接形式，更加稳定，并且环缝文氏管为长径文氏管，气水混合均匀、净化效果好，排放浓度小于30mg/m3。

　　六是优化一级、二级旋流脱水器。

　　旋流脱水器是一种复合脱水器，其采用三级脱水方式，在筒体下部靠重力一级脱水，然后是复挡二级脱水，中上部还有叶轮脱水装置进行三级脱水。当含水气体进入旋流脱水器，气流速度降到5m/s以下，起到重力脱水的作用，复挡板和叶轮脱水装置又起到离心脱水的作用。当夹杂水滴的气流进入复挡和叶轮脱水装置时，细小的水滴在旋流板上撞击积聚，形成大颗粒水滴，并在气流的带动下，水滴沿着叶片按离心方向甩至脱水器内壁留下，同时部分夹带在气体中的水滴也由于气流的旋转分离开，可以较大范围去除煤气中的机械水。

　　高效脱水器确保排放浓度更低

　　“转炉煤气回收智能化控制技术”在三通阀到放散烟囱中间增加了一台二级高效脱水器。湿法除尘系统烟气冷凝生成的液滴与雾汽夹带两种概念不能混淆。塔文湿法除尘系统应用于转炉烟气净化系统，将从汽化冷却烟道出来的高温烟气(800-900℃)进行降温及除尘，如果汽化冷却烟道出口温度900℃，则饱和温度74.6℃，汽化冷却烟道出口温度800℃，则饱和温度72.6℃，考虑除尘文氏管的水还能带走一部分热量，一般脱水器出口温度在65℃左右，此时1Nm3干烟气饱和后水蒸气含量为264.9g，所以高的温度使除尘系统排出的气流中饱和蒸汽量升高，放散烟囱排出的烟气中能看到蒸汽羽流。在烟气净化系统中，饱和气体经过脱水器进入后续烟道后，由于外界温度低于烟气温度，故烟气中会有相当一部分烟气冷凝出来。这些液滴经常含有可见的尘粒，因为在冷凝过程中未被捕集的尘粒将成为冷凝核，如果风机后的烟气温度降到55℃，此时1Nm3干烟气饱和后水蒸气含量为148.4g， 在降温过程中会有116.5g的水冷凝下来，冷凝过程中会有作为冷凝核的粉尘随之进入水中;如果温度为45℃，1Nm3干烟气饱和后水蒸气含量为84.1g， 在降温过程中会有180.8g水冷凝下来。如果采用二级高效脱水器将该部分水脱除，对排放浓度降低大有益处。脱水过程中如果设备分离性能不好甚至没有脱水器，将导致含尘液滴被气流携带排放出去。这些含尘液滴在排放测试中会被检测出来，就象能检测出烟气中所含的尘粒一样。

　　二级高效脱水器最理想的安装位置是放在放散塔之前，保证烟气含尘排放浓度更低。放在这个区域的优势在于：首先可以脱除烟气中冲洗风机叶轮带入的冲洗水;其次可以利用现有的排水系统，将脱水器的排水就近接到现有的排水系统即可;其三不影响煤气回收时的集尘效果。

　　挖掘现有设备潜力效果可期

　　自主创新的“转炉煤气净化回收智能化控制技术”应用在转炉煤气回收系统，达到改造工期短、投资少、不额外占地，排放浓度可以达到30mg/m3、煤气回收量提高的目的，具有以下特点：

　　一是采用了现有设备的组合，并优化了现有设备。

　　二是采用了环缝文氏管的线性控制与炉口微差压的协调控制技术，提高了煤气回收量及煤气净化效率，为转炉的智能化炼钢提供了技术支持。

　　三是采用了高效蒸发洗涤塔与喷雾洗涤塔组合，粗除尘效率由95%提高到98%，精除尘文氏管压力大大降低，从而提高净化效率。

　　四是率先采用了双塔、一文、双脱的除尘新工艺，二级塔采用了下进上出的烟气流动模式，在保证除尘效果的同时占地面积更小。

　　五是文氏管率先采用了拉杆与重砣三点连接的模式 ，气流波动时更加稳定，还可以使用一个喷嘴喷水，保证雾化更均匀，汽水比更低，维护更方便。