目 录 ^^^^^^^'⅜^⅛'^⅜^r^

1绪论..........................................................................................1

1.1转炉炼钢的特点.....................................................................1

1.2转炉炼钢烟气净化与回收的意义................................................2

1.2. 1保证转炉炼钢工艺设备的正常运行.......................................2

1.2.2净化处理与环境污染的关系................................................2

1.2.3回收蒸汽和煤气降低炼钢能耗.............................................3

1.2.4 回收烟尘........................................................................4

参考文献.......................................................................................5

2转炉烟气与烟尘的产生及特征..................................................；……6

2. 1纯氧顶吹转炉炼钢的基本原理...................................................6

2. 1. 1 转炉炼钢的基本任务 .........................................................6

2. 1.2 吹炼中熔池的温度变化......................................................6

2. 1.3 吹炼中熔池化学成分的变化................................................7

2.2烟气的温度...........................................................................8

2. 3 转炉炉气量...........................................................................9

2.3.1炉气量的计算..................................................................9

2. 3.2影响炉气量的因素............................................................12

2. 3.3 烟气量变化的规律............................................................13

2.4烟气成分..............................................................................13

2.5 烟尘的性质...........................................................................15

2. 5. 1  烟尘的组成.....................................................................15

2. 5.2 烟气含尘量.....................................................................15

2. 5.3 烟尘的粒度.....................................................................15

参考文献....................................................................................16

3转炉烟气净化回收系统的组成.........................................................17

3. 1转炉烟气净化与回收系统的基本工艺流程

17

i i;绪论

20世纪50年代，奥地利联合钢铁公司在林茨（LinZ）和多纳维茨（DOna witz）城首次实现纯氧顶吹转炉（简称L-D转炉）炼钢新工艺，开创了 L-D转 炉炼钢逐渐取代贝塞麦转炉炼钢的新纪元。特别是20世纪70年代以后，绝大 部分的纯氧顶吹转炉都变为顶部吹氧、底部吹惰性气体搅拌的"顶底复吹转 炉”，提高了生产效率，降低了原材料消耗。随着铁水预处理、溅渣护炉、钢 水炉外精炼、连铸技术的大量开发和应用，转炉炼钢法在全世界范围内得到了 迅速普及和飞跃发展，并日趋完善，从而成为当今时代生产钢的主要手段。特 别是近年来由于电力、废钢价格的不断升高，在特殊钢的生产工艺流程中开始 用转炉取代传统的电弧炉生产特殊钢。在我国，转炉钢的产量已占全部钢产量 的90%以上。

在转炉炼钢的工艺系统中，烟气净化与回收系统是其重要的组成部分，该系 统的工艺、装备水平直接关系到转炉炼钢的效率、质量、成本、安全以及环境友 好等。

1.1转炉炼钢的特点

转炉炼钢的特点是吞吐量大，周期短，冶炼强度高，烟尘浓烈。因此，烟气 净化与回收是转炉炼钢工艺中不可忽视的重要组成部分。

氧气顶吹转炉炼钢的主要化学反应，是由喷枪从顶部向熔池吹入的氧气首先与 铁水中的硅、猛、磷等进行氧化反应，加上从底部吹入的惰性气体的强烈搅拌，改 善了熔池反应的动力学条件，加快了反应速度，使熔池温度迅速升高。当熔池温度 升至1470七时，吹入的氧气开始与熔池中的碳进行激烈的氧化反应，生成一氧化 碳，随着温度的逐渐升高，碳、氧反应越来越激烈，生成的一氧化碳越来越多。

这些一氧化碳从熔池中析出，其中一部分又与炉内的氧发生氧化反应生成二氧化 碳，同时，由于熔池的高温，一部分铁也蒸发或被氧化成氧化铁微粒。氧化铁微粒、 部分飞溅起来的细微渣粒和原材料中的小颗粒会随强大的炉气流一起冒出炉口，使烟 气变成含有大量尘埃的“烟尘”。为研究方便，本书将转炉内气体称为炉气，进入收 集，冷却及净化系统中的气体称为烟气，进入回收系统的气体称为煤气。

烟气的净化和回收工艺是保证转炉炼钢正常进行的必要条件，在环境友好、 能源回收上更有可观的经济效益，并具有重大社会意义。

• 2 ∙ ］绪 论 ^^^^^r^^ir^∙^^^^ir^^^

1.2转炉炼钢烟气净化与回收的意义

1.2.1保证转炉炼钢工艺设备的正常运行

转炉炼钢过程中产生的含有大量一氧化碳、铁及其他氧化物的高温气体和粉 尘若不进行净化处理或处理得不好，不仅影响本系统设备的正常运行，还可能酿 成设备和人身的安全事故甚至是恶性事故。

汽化冷却系统的漏水、系统的泄漏、系统管路的堵塞、煤气的燃爆、静电除 尘器的泄爆等都会影响正常生产的进行，甚至造成停产。

烟气中的灰尘及其颗粒会加剧烟气管道的磨损，降低管道的使用寿命。灰尘 过多时容易在管道的转弯处堆积，从而增加除尘系统的阻力，加大风机负荷，降 低除尘效果，甚至会烧损设备。

这种温度和含尘量都高的烟气长期磨损风机的机壳和叶片会缩短风机的使用 寿命。当高速旋转的风机叶片积灰过多时将破坏其动平衡，造成叶片在旋转中摆 动，导致风机转子振动值升高，振动值较大时就必须停机对叶片进行清扫，严重 的振动可能造成风机叶片撞击机壳，轻者会损坏叶片，重者会酿成“风机爆炸” 之类的恶性事故。

因此，要想转炉炼钢稳产、高产，首先必须保证其烟气净化与回收系统运行 正常及稳定。

1. 2.2净化处理与环境污染的关系

转炉炼钢过程中产生大量含有一氧化碳、铁及其他氧化物的高温粉尘，经过 净化处理后进行煤气回收，在非回收期间通过烟囱向大气中排放。排放的烟气可 在大气中飘散2 ~ IOkm远。烟气中所含粉尘不仅危害炼钢厂的工人健康，而且严 重地污染了厂区周围的环境，危害着厂区附近人们的身体健康和农作物的生长， 成为一大社会公害。

随着工业和科学技术的发展，环境污染问题越来越引起人们的重视，从1975 年开始，我国和各地陆续建立起环保监测机构，规定了一系列排放标准。

1979年国家颁布了环境保护法，其中规定：防止污染和其他公害的设施， 必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产；各项有害物质的排放必须遵守 国家规定的标准。

根据1996年《工业三废排放标准》规定，炼钢炉排放烟气的含尘量三级标 准为不大于200mg/m3,二级标准为不大于150mg/_t√ , 一级标准为不大于 IOOmgZm³。

近年来，环保要求的烟气排放标准越来越严格，目前国家规定的炼钢烟气排 放的含尘量标准已降到不大于80mg/m3,至2015年将达到不大于50mg/m3,还

<^ir?4^^^^^              1. 2 转炉炼钢烟气净化与回收的意义 ■3・

有可能进一步严格。

而转炉炼钢时的实际含尘量约为80 ~150g/m3 (炉气)，超出排放标准的上 千倍，因此，转炉烟气必须经过净化处理达到排放标准以后方可排放。

人们环保意识的增强及环保要求的严格，促使转炉炼钢烟气净化与回收工艺 的不断进步和发展。

1.2.3回收蒸汽和煤气降低炼钢能耗

高温的烟气中含有大量的物理热和化学热，转炉炉气的温度很高，一般在 1450 ~1800P之间，平均为1520七。进入烟道后由于炉气中的部分一氧化碳与从 炉口进入的空气中的氧进行反应，使烟气温度进一步升高。采用未燃烧法时烟气 为1720 ~ 1800七，而采用燃烧法可高达2300 ~ 2800霓，如能将这些热量有效地 回收，将节省大量的能源。

氧气顶吹转炉炼钢的特点之一是炉内反应激烈，产生的炉气量大，吹炼过程 中铁水中的碳等元素发生激烈氧化，生成大量的一氧化碳和少量的二氧化碳。

在目前绝大多数采用"未燃法”工艺条件下,出炉口后的烟气中含有大量 的一氧化碳。在不同的吹炼时间段，一氧化碳含量为20% ~80%,平均为60% 以上。如果将这些一氧化碳回收起来，将是一笔巨大的能源财富。

每炼H钢可以回收一氧化碳含量为60%左右的转炉煤气IOom3左右，年产 100万吨钢的转炉炼钢厂年回收一氧化碳含量为60%左右的煤气约1亿立方米， 将节约大量能源，创造十分可观的财富。尤其在当前世界性能源紧张的形势下， 搞好综合利用，节约能源更具有现实意义。

转炉炼钢的蒸汽和煤气回收是实现零能或负能炼钢的根本途径。

转炉煤气具有如下用途。

1.2. 3. 1 做燃料

转炉煤气是一种很好的燃料，可用于炼钢车间混铁炉保温，钢水包、中间罐 及铁合金烘烤，耐火材料车间隧道窑、轧钢车间加热炉的加热等，也可以与高炉 煤气、焦炉煤气、天然气、液化石油气等燃料混合并入煤气管网集中使用。

转炉煤气的发热值可按下式计算：

Q = 12624φ(CO) + 10753φ(H₂)                (1-1)

式中     Q—转炉煤气的低发热值，kj∕m³;

r(CO), φ(H₂)——转炉煤气中CO、也的体积分数,%。

或                   Q = 3020屮(Co) +2570<p(Hz)                 (1-2)

式中      Q一■转炉煤气的低发热值，keaɪ/m³ ；

φ(CO), <_p(H₂)——转炉煤气中CO、也的体积分数,%。

一般转炉回收的煤气中一氧化碳含量为30% ~80%,氢气含量为1.5%时其

• 4 ∙ 1 绪 论 收收告告告毋告*r供收^^^≤r^^rf¾^依毋M^^^r^^

热值为 3729 ~ 10260kj∕m∖

转炉煤气中CO含量与发热值的关系如表1-1所示。

表1-1转炉煤气中CO含量与低发热值对应表

煤气中CO的含量/%	发热值/kJ ∙ in-	煤气中CO的含量/%	发热值/kJ ∙ Hi"
30	3728. 9	60	7734. 3
40	5210. 37	70	8997.5
50	6472.7	80	10259. 8

1. 2. 3. 2 做化工原料

具体如下：

(1)制甲酸钠。甲酸钠是染料工业中生产保险粉的一种原料。以往均用金 属锌粉作主要原料，为节约有色金属，工业上用发生炉煤气与氢氧化钠合成甲酸 钠。后经有关工厂试验发现，用转炉煤气合成的甲酸钠制成的保险粉，经使用证 明完全符合要求。用转炉煤气合成甲酸钠，要求煤气中的一氧化碳含量为60% 左右(高一些更好)，氮含量小于20%。其化学反应式如下：

CO + NaOH—> HCOONa               (1-3)

每生产It甲酸钠，需用600m3转炉煤气。甲酸钠又是制草酸(COONa)的原 料，其化学反应式为：

2HC00Na—> NaOOC-COONa + 也(450七，搅拌脱氢)    (1-4)

(2)制合成氨，进而制各种氮肥。合成氨是我国农村普遍需要的一种化学 肥料。由于转炉煤气中的一氧化碳含量较高，所含磷、硫等杂质很少，是生产合 成氨原料气的一种很好的原料，国内已试制成功。其制作原理是利用煤气中的一 氧化碳与水蒸气在触媒作用下转换生成氢气，氢气又与煤气中的氮气在高压 (15198. 75kPa)下反应生成氨(NH,),其化学反应式如下：

CO + H₂O——► CO₂ + H₂                  (1-5)

N₂ + 3H₂-2NH₃                   (1-6)

生产H合成氨，需用转炉煤气3600m‘(标准状态)。用转炉煤气转换合成 氨原料气时，对转炉煤气的要求如下⑴：

1) ((20+也)/叫应大于3.2以上。

2) Co浓度要求大于60%,最好稳定在60% ~65%范围内。

3)氧气含量小于0.8%。

4)含尘量小于Iomg/n? (标准状态)。

1.2.4回收烟尘

转炉炼钢产生的烟气中含有大量的烟尘，其主要成分是氧化铁、氧化亚铁、

依7«令启代收告，WG^'f⅛→^∙抬中，M^gfnf令件依Tr⅛^ 参 考文献 ，5 ・

氧化钙、二氧化硅、氧化镁及其他一些氧化物，其中以含铁料为主。

采用"未燃法”所得烟尘的大致成分为：全铁40% ~60%,氧化钙12% ~ 15%,氧化镁2%~5%,二氧化硅2%~4%。

全铁含量40% ~60%的尘（或尘泥）和矿粉一样珍贵，是优秀的炼铁原料, 而氧化钙、二氧化硅、氧化镁又是良好的造渣材料。这些都是可以充分利用的宝 贵资源。

在转炉炼钢过程中，吨钢产生尘量为20 ~30kg, IOO万吨的炼钢产量就会有 2万~3万吨的烟尘量，全部回收利用后可创造效益15 ~20元/吨钢以上。

因此，不管是除尘灰还是泥浆都可以而且必须回收利用。可以利用它作为炼 铁烧结的含铁原料，也可以用它作为制造转炉炼钢造渣剂、化渣剂等，这是循环 经济的重要内容。

参考文献

[1]《氧气转炉烟气净化及回收设计参考资料》编写组•氧气转炉烟气净化及回收设计参考资 料[M].北京：冶金工业出版社，1975.

I 2 I转炉烟气与烟尘的产生及特征 %44⅛∕

2.1纯氧顶吹转炉炼钢的基本原理

顶底复吹转炉炼钢(以下简称“转炉炼钢”)是通过氧枪直接向炉内吹入氧 气，与熔池铁水中的硅、猛、磷、碳等发生氧化反应，并且由于这些反应放热， 熔池的温度升高。底部吹入的惰性气体的搅拌作用，改善了熔池化学反应的动力 学条件，增加了反应物之间的接触机会，加速了熔池的化学反应。

2.1.1转炉炼钢的基本任务

钢是由生铁炼成的。钢的许多使用性能如韧性、强度、热加工性能和焊接性 能等均优于生铁。生铁一般只限于铸造用，而钢则能适应多种用途的需要，故得 到广泛的应用。转炉炼钢的基本任务就是把铁炼成钢。

(I)脱碳。生铁和钢在性能上之所以会有这样大的差别，其根本原因是它 们的成分不同，生铁含碳量高达3.5% ~4. 6%,而所有钢由于钢种的不同其要求 的含碳量也不同，一般在0.003% ~ 1.0%,最高也不超过2.0%。因此要把生铁 炼成钢，首先必须脱碳。      ^

(2)去除金属中的有害气体。铁水中含有较多的氮和氢，而且在冶炼过程 中金属还会和炉气中的氮、氢(含水物料)接触。这些气体元素对钢的性能也 有不利的影响，所以在炼钢时必须把它们脱除。

在吹入的氧气流股、底部吹入的惰性气体以及脱碳反应产生的一氧化碳等的 强烈搅拌作用下，熔池产生激烈的"沸腾"，促使钢中的有害气体随炉气排除。

(3)脱去磷、硫。铁水中的硫、磷含量都比较高，它们都是钢中的有害杂 质(少数钢种例外)，炼钢过程通过加入石灰等造渣材料完成去除硫、磷的任务。

(4)升温。铁水温度一般仅有130O^tC左右，而炼钢的出钢温度则应达到 1600七以上，所以转炉炼钢过程中通过铁水中的硅、锦、碳、铁的氧化产生大量 的热量，使熔池温度上升到理想的状态。

(5)调整钢液化学成分。通过吹炼及出钢合金化使钢液的成分满足所生产 钢种的要求。

2. 1.2吹炼中熔池的温度变化

转炉炼钢的热量来源与其他炼钢方法不同，主要来源于铁水的物理热和化学

^^^^^r^^^^?^^         2. 1 纯氧顶吹转炉炼钢的基本原理 ■ 7 •

热。物理热是指高温（约1300K）铁水本身带入的热量，它与铁水温度直接相关; 化学热是指铁水中各元素氧化后放出的热量，它与铁水的化学成分直接相关。

转炉兑铁吹氧后，铁水中的硅、锦、铁、磷、碳与吹入的氧相继发生如下所 述的氧化反应，放出热量，使熔池温度从1300七左右升到约1600七以上。

Si ÷ O2 =	= SiO2 + Q	(2-1)
2Fe ÷ O2 =	=2 FeO + 0	(2-2)
2Mn + O2 =	= 2M∏O + Q	(2-3)
4P ÷5O2 =	= 2P2O5 + Q	(2-4)
2C + O2 =	=2C0 + Q	(2-5)
2CO + O2 =	= 2CO2 + Q	(2-6)
C + O2 =	= CO2 + Q	(2-7)

根据计算，1 %的元素氧化可使熔池升温数值如表2-1所示。

表2-1 1%的元素氧化可使熔池升温数值         （七）

____化学反应___	熔池温度i2∞r	熔池温度1400tt	熔池温度1600"
Si+O2=SiO2 +Q	142	142	132
2Mn + O2=2MnO + ρ	47	47	47
4P+5O2 =2P2O5 +Q	190	181	173
2Fe + O2 =2FeO + Q	31	•30	29
2C + O2 =2C0 +Q	84	83	82
C+ 02 =CO2 +Q	244	240	236

随着熔池温度的升高，炉气的温度也在升高。

2.1.3吹炼中熔池化学成分的变化

在转炉吹炼的全过程中各元素含量的变化如图2-1所示。

在吹炼前期，铁水中的硅、镐、铁首先与氧反应，生成二氧化硅、氧化猛、 氧化亚铁，放出大量热量，使熔池温度升高。这些反应生成的氧化物形成了低熔 点的炉渣，促进了加入炉内的石灰、轻烧白云石等造渣材料的熔化，炉渣碱度不 断提高，促进脱磷反应的进行。

在吹炼前期由于熔池的温度相对较低，碳氧反应进行得不多，脱碳速度很 低，炉气中的一氧化碳含量很低。

大约吹炼3 ~5min以后，熔池的温度上升到1470Κ时脱碳反应开始激烈地进 行，脱碳速度加快，炉气中的一氧化碳含量迅速增加。

2转炉烟气与烟尘的产生及特征

%/Us，UW ,ɔ)喇⅜φ貿≡胡

Ooooo 5 4 3 2 1 %∕(0w.OUNNos，OBɔ)jw依余匿I!⅛ ^∞^i^φ⅛≡^

0 8 6 4 2 loo O O π^ ∩- ∩-0.0.

O

20     40     60     80 IOO

吹炼时间/%

%'5aβw)*布会蟹弱⅛

5 4 3 2

20    40    60     80   100°

吹爆时间/%

图2-1转炉吹炼过程中各元素的变化屮

随着熔池温度和炉渣碱度的不断升高，发生脱硫反应。

FeS + (CaO) =^= (FeO) + CaS                (2-8)

吹炼后期，由于熔池中的碳含量很低，碳和氧接触的机会变少，碳氧反应减 弱，脱碳速度降低，熔池中氧含量和渣中氧化铁含量增加，炉气中的氧含量增 加，一氧化碳含量减少。

由于在熔池中进行的这些反应的强弱随着吹炼时间及熔池温度的不断变化而 变化，因此，在不同的吹炼时期，产生的炉气量和组成也是在不断变化的。

以上讨论的是熔池和炉气在整个吹炼过程中的变化情况。

2. 2烟气的温度

在2. 1节已经叙述过熔池和炉气的温度变化。炉气的温度与炉内反应及工艺 操作有关，其波动范围较大，一般在1450 ~ 1600七之间，其平均温度为1520K 左右。炉气在炉口处可能与部分空气混合进入烟罩，我们称之为“烟气"。由炉 气变为烟气时其组成的性质都发生了变化。

在讨论烟气的性质之前，有必要提出一个"空气过剩系数"的概念。“空气 过剩系数"的大小直接关系着炉气出炉口变为烟气以后的量和组成的变化。

原始的转炉炼钢烟气净化与回收工艺分为"燃烧法”和"未燃法"两种。 “未燃法"是利用活动烟罩下降的方法尽可能地避免空气从炉口处进入烟气系 统，以防止炉气中的一氧化碳与空气中的氧发生燃烧反应，有利于多回收煤气, 提高煤气热值。"燃烧法"是炉气从炉口进入烟罩时，使足够的空气进入烟气系

^r^^^^r^r^^^r?<r^?^^^^ 2. 3 转炉炉气量 ・9・

统与炉气混合并使其可燃成分燃烧形成高温废气，经过冷却、净化后，通过风机 抽引并放散到大气中。这种方法可增加烟道冷却系统的热能回收，只适用于确实 无法实现煤气回收的地方。在能源日趋紧张的今天，"燃烧法”基本上被淘汰。

随着吹炼的进行，熔池的温度不断升高，炉气的温度也在不断增高。炉气进 入烟罩内时它的温度也在发生变化，其变化程度取决于炉口与烟罩之间的缝隙吸 人的空气量，从而引出"空气过剩系数”的概念。

"空气过剩系数”是指从烟罩进入烟气系统的空气量与燃烧炉气中全部一氧化 碳所需的空气量的比例。定义"空气过剩系数”为α （α =实际吸入空气量/燃烧 炉气中全部CO所需空气量），当ɑ为1时，理论上表示炉气中CO全部燃烧成 CO₂₀当a>l时，多余的常温空气将降低烟气温度。当"<1时，α越大，烟气中 的C。含量越低，CO₂含量越高，N?含量越高，烟气量越大，烟气的温度也越高。

在"未燃法”中只吸入少量的空气，炉气中的Co大约有10%燃烧，使烟气 的温度能从1520七升到1650 ~ 1800七。

在燃烧法中，从炉口喷出的高温可燃气体与大量的空气混合而燃烧，当α = I时，烟气理论燃烧温度可达到2500 ~2800K。在用余锅炉回收烟气热量的情况 下，按照现有的技术水平，空气过剩系数ɑ最少可达1.2,而一般为1.5 ~ 2.0, 这时烟气温度为1800 ~2400"。当空气过剩系数大于1以后，其大于1的部分空 气没有一氧化碳与之进行氧化反应，故不能使烟气温度升高，相反由于吸入大量 的冷空气反而起降温作用。因此只有当空气过剩系数为1时，烟气温度最高。在 不回收余热的情况下，为了避免过高的烟气温度，一般要求较大的空气过剩系 数，通常为3~4,有时更大一些，这时烟气温度约为1400 ~ 1100霓。

空气过剩系数与烟气温度的关系如图2-2所示。

O 12   3  4   5

空气过剩系数

图2-2空气过剩系数与烟气温度的关系示意图S

2.3转炉炉气量

2. 3. 1炉气量的计算

从转炉炼钢过程中析出的炉气量是设计烟气净化与回收系统的基本参数之

• 10 ∙ 2 转炉烟气与烟尘的产生及特征^^r^r^^r^r^^^^r^^^

一，因此我们必须对转炉吹炼过程中产生的炉气量、烟气量的变化规律有充分的 了解。在转炉吹炼过程中，不管采用燃烧法还是未燃烧法，烟气量都是随着炉气 量的变化而变化的，而炉气量又是随着碳氧反应的剧烈程度变化而变化的。炉气 量的大小主要取决于转炉装入量、吹氧量及铁水碳含量的大小。炉气总量将决定 煤气回收系统的工作和储存能力。

单位时间内产气量的大小主要取决于脱碳速度的大小，供氧越大，脱碳速度 越快，产气量就越大。单位时间最大产气量将决定转炉烟气净化与回收系统能力 的选择。

转炉炼钢最大炉气量的计算方法有多种，究竟采用哪种合适，需要根据生产 实际及本单位具备的条件来决定。

2. 3. 1. 1按最大降碳速度计算

用该法计算时，首先必须测定出本厂的实际最大脱碳速度及Co和CO?占炉 气体积的百分数。

由式(2-6)、式(2-7)可知，不管反应生成C0,还是CO?,消耗Ig分子 (12g)碳，就能生成标准状态下为22. 4L的Co或CO?,也就是说，消耗Ikg分 子碳就能生成标准状态下为22.4m3的Co或CO2,那么每小时由碳氧反应生成的 一氧化碳和二氧化碳的体积为：

V (CO + C0₂) = GV_r X (22.4/12) × 60             (2-9)

每小时产生的炉气量为：

V₀ = GK X (22. 4/12) X 60 X [l∕φ(C0) + <p(CO₂)]      (2-10)

式中      V₀--最大降碳速度时产生的炉气量，m³;

K( CO+ C0₂)——最大降碳速度时产生的CO量与CO?量之和，m³； G——最大铁水装入量，kg； 匕——最大降碳速度,%∕min;

22. 4..Ikg分子气体在标准状态下的体积，m¹∕kg (分子)；

12——碳的相对原子质量；

<p(CO), φ(CO₂)——炉气中Co和CO?的体积分数。

2. 3. 1.2 按经验公式计算

假定吹炼期平均炉气量为I,考虑到强化冶炼和加矿石时炉气量突然增大的 因素，取其最大可能系数为1.8。

其计算公式⑴如下：

匕=G[w(C)₁ - w(C)J X (22. 4/12) X (60∕t) × 1. 8     (2-11)

式中 %--按经验公式计算的最大炉气量，m³/h;

G——最大铁水装入量，kg；

^^r^-ξ^^r^r^'ξ^^^^^^ir^?^            2. 3 转炉炉气量 .1 1 .

w(C),——铁水中含碳量,%；

W(C) 2--终点钢水含碳量,% ；

<...吹炼时间，min；

1.8--经验系数。

将根据上式计算的最大炉气量画出经验图，可供随时查找、使用。

2. 3. 1.3 按供氧强度计算

这种计算方法需假设两个条件：

(1)炉气成分一氧化碳含量为100% ;

(2)铁水中的碳只与吹入的氧反应，不与渣反应。

在这样的前提下，根据反应式(2-6)可以认为炉气量是吹入氧气量的两倍, 实际上这种假设对于以废钢为冷却剂的吹炼是比较符合的。但当以矿石作为冷却 剂时，由于碳氧化所用的氧不仅来自吹入的氧，而且还来自于矿石中的氧，故计 算时可能产生一定的偏差，为了纠正这个偏差，要考虑一下系数，一般取2. 56。

对于废钢法：

V₀ = 2GK                          (2-12)

对于矿石法：

% = 2. 56CK X 60

式中V₀--最大炉气量，m³/h;

G——最大铁水装入量，t；

K...供氧强度，m³∕( min ∙ t);

2. 56——考虑加矿时的修正系数。

2. 3. 1.4 冶金部颁发的经验公式

冶金部颁发的《氧气顶吹转炉热平衡测定与计算方法暂行规定》中提供的 计算炉气量经验公式⑶为：

K₀ = 187GΔC∕[_φ(CO) + φ(CO₂)J             (2-13)

式中V₀--炉气量，m³∕h;

CAC^ 参加反应的吨铁含碳量。

2. 3. 1.5 烟气量的计算实例

若空气过剩系数为ɑ,计算的炉气量为%,烟气量为匕那么，在调节排烟 量的"未燃法"中α=0~0. 15, 一般仅有10%以下的一氧化碳在炉口处燃烧, 空气中氧气约占21%,根据化学反应平衡式可知，每燃烧1个体积一氧化碳就需 要消耗0.5个体积的氧，同时将带入不足两个体积的氮气等其他气体(约1.88 个体积)，故此时的烟气量为：

V = V₀ + K₀10%<p(CO) X 1. 88

• 12 • 2 转炉烟气与烟尘的产生及特征^r^r^^^^^^^^?^^

在采用燃烧法的工艺时，为了使一氧化碳完全燃烧，防止爆炸，α值均大于 1,国外所取的α最大值为4左右。α值大于1以上部分的空气直接进入烟气中, 增加了烟气量，故此时进入烟罩的烟气量为：

V = V₀ + α[V₀l. 88<p(CO)] + V₀(α - l)<p(CO)         (2-14)

2.3.2影响炉气量的因素

影响炉气量的因素很多，主要是铁水的含碳量、供氧的强度、氧枪孔数、枪 位的高低、造渣材料的组成和质量、底吹气体的供气强度等。

(1)铁水成分。铁水中碳含量的多少直接影响转炉炼钢产生的炉气总量。

(2)供氧强度。供氧强度提高，单位时间内向熔池提供的氧气量增加，加剧了 碳氧反应，使最大脱碳速度增加，如图2-3c所示。由于脱碳速度增加，炉气量增加。

(3)喷枪孔数。采用单孔喷枪吹炼时，降碳不易平稳，最大降碳速度与平 均降碳速度差别很大，一般最高降碳速度可达0.4%以上，而采用多孔喷枪时, 可使供氧均匀，降碳平稳而供氧强度高，吹炼时间短。喷枪孔数对降碳速度及炉 气量的影响如图2-3a、b所示。

吹氧时间∕min a

吹氧时间∕min b

图2-3喷枪孔数、供氧强度对炉气量的影响⑷

a一单孔氧枪炉气量变化；b-多孔氧枪炉气量变化；c-供氧强度对炉气量的影响

I-供氧强度(标准状态)为4m3/(t-Fe ∙ min);

2一供氧强度(标准状态)为5<√/(t-Fe ∙ min)

(4)枪位的影响。氧枪喷头到熔池面的高度被称为枪位。枪位低，冲击面 积小，冲击深度大，钢、渣搅拌能力强，最大降碳速度相应增加，炉气量增加。 反之，枪位高，钢、渣搅拌能力减弱，最大降碳速度相应减少，炉气量减少。‘

(5)造渣剂及冷却剂加入的影响。当将矿石或铁皮作为冷却剂加入炉内时, 对最大降碳速度和最大炉气量影响较大。铁矿石中一般含有80%左右的三氧化 二铁，在炼钢炉内约90%的三氧化二铁与钢熔池中的碳发生氧化反应，其余

^^^-^ⁱ^^^-^^^^?^                  2.4 烟气成分.]3 .

10%的三氧化二铁与碳反应，还原成氧化亚铁。

Fe₂O₃ + 3C ■ 2Fe + 3CO                   （2-15）

显然，加入矿石可以使降碳速度提高，提高了瞬间产气量。

加入的造渣剂、降温剂中含有大量的碳酸钙、碳酸镁，或者直接采用石灰石、白 云石进行造渣，碳酸根在炉内发生分解反应产生大量二氧化碳，部分二氧化碳还会与 熔池中的碳反应生成一氧化碳，从而产生大量的Co和COz,使炉气量剧增。

如果造渣剂中粉尘（粒度小于5mm）量大，在加入过程中会随烟气一起进 入系统，增加烟气的量和烟气中的含尘量。

（6）底吹搅拌气体对炉气量的影响。目前绝大部分转炉采用顶底复合吹炼工 艺，底部搅拌气体的流量为0g~0.^!1?/5]m7），不论是前期吹氮气，还是后 期吹氨气，都使炉气量增加α值-g优m3/飯而7），同时对炉气中氮气、氨气的 含量也有所影响。但由于吹入的惰性气体量毕竟很小，讨论时可以忽略-

底吹的搅拌作用改善了熔池化学反应的动力学条件，提高了脱碳速度，增加 了单位时间产生的炉气量。

2.3.3烟气量变化的规律

在吹炼前期，熔池温度较低，铁水中的硅、猛首先被氧化，碳的氧化速度比 较低，产生的炉气量比较少，炉气中的一氧化碳含量相对来说比较低。随着各种 元素氧化而大量放热，熔池温度升高。吹炼到中期，熔池温度大于1470七以后出 现剧烈的碳氧反应，炉气中一氧化碳含量逐渐增加，炉气量随之增加而达到最大 值。吹炼后期，铁水中碳含量逐渐减少，脱碳速度降低，炉气量减少，炉气中一 氧化碳含量亦相应减少，氧含量有所增加。

每一次加料时由于大量的原料粉进入烟气中，导致烟尘量突然增加。

由此可知，在整个吹炼过程中，炉气量是不断变化的，如图2-4所示，图中 Q表示炉气量随吹炼时间变化的规律。

最大炉气量受到转炉吨位、最大降碳速度等因素的影响，如25t转炉的最大 烟气量约为16000m3/h （标准状态），120t转炉约为54000m3/h （标准状态）， 150t转炉约为69000π?/h （标准状态）。但是随着复吹工艺的不断完善，顶部吹 氧强度的不断提高，最大炉气量也在增加，各生产厂应根据本单位的设备、工艺 的具体情况进行计算和标定。

2.4烟气成分

因为所有转炉炼钢的烟气净化回收工艺基本上都采用"未燃法"，所以，以 后的讨论中不再涉及"燃烧法"工艺。

吹炼过程中炉气中一氧化碳、二氧化碳的变化规律如图2-4中一氧化碳、二

• 14 ∙ 2 转炉烟气与烟尘的产生及特征^^^rf4r^^r^?^i^^r^^

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吹氧时间∕min

图2-4炉气量、炉气成分、熔池温度随吹炼时间变化的规律ε

氧化碳两条曲线所示，成反比例关系。

如2. 3. 3节描述得那样，吹炼前期（吹炼开始至3 ~5min）熔池的温度低 （1300~1470^tC）,从氧枪吹入的氧气基本不和铁水中的碳反应，主要是和铁水中 的硅、镐、磷、铁等进行氧化反应，放出大量热量，提高了熔池的温度，形成低 熔点炉渣，促进石灰等造渣材料的熔化。前期烟气中一氧化碳的含量在30%以 下，二氧化碳、氧的含量较高。由于底吹氮气，炉气中氮的含量也较高。

吹炼中期（吹炼3~5min以后）熔池的温度已经上升到1470霓以上，脱碳 反应开始激烈进行，炉气中的一氧化碳含量迅速增加，达到60%~90%,二氧化 碳含量急剧降低，到了底吹气源切换的时候，炉气中的氮含量也开始降低，加之 转炉煤气回收期间的降罩操作，从炉口进入系统的空气减少，烟气中氮气含量呈 现由高向低变化。

吹炼后期熔池中的碳含量已经很低，碳在熔池中扩散很困难，碳氧反应不易 进行，炉气中氧含量增高。尽管要求在转炉煤气回收中炉口处应处于微正压状 态，但是由于系统的结垢、阻损的变化、微差压调节的滞后等原因，炉口处仍有 负压现象，必然有少量空气进入系统。故吹炼后期烟气中的一氧化碳含量降低, 二氧化碳含量增高，氧含量有所升高。

原材料中的水分及系统中渗漏的水在高温状态下分解为氧气和氢气，烟气中 有1%左右的氢存在。

在同一座转炉中，随着供氧强度变化烟气成分也发生变化，供氧流量增大时 氧气中的一氧化铁含量降低，二氧化碳含量增加。这是因为多余的氧和一氧化碳

^r^-^r^^P^^^^<r^^^^^r^^^          2. 5 烟尘的性质 ・ 15 ・

反应生成了二氧化碳，如表2-2所示。

表2-2供氧强度与灯气成分的关系"

氧气流量/喘∙ h-|	φ(CO)∕%	φ(CO2)∕%	φ(02)∕%	夕(H2)/%
430∞	10.5	25.6	1.2	0
36000	35. 1	19.2	1	0
24000	64.2	1. 1	0	0

2.5烟尘的性质

在向金属熔池吹氧的过程中，在氧射流与熔池直接作用的反应区内，局部温 度可高达2500 ~ 2800七，造成一定数量的铁和铁的氧化物的蒸发。蒸发的铁和铁 的氧化物随炉气逸出，使炉口排出的烟气带有浓密的烟尘。除此之外，由于喷溅 和喷射的原因，在炉气中还包含着一些由炉气机械夹带出的渣粒。在下料的过程 中一些散状料（如白灰、萤石、矿石、铁皮、白云石等）的细粒、粉末、灰尘 也被炉气带入系统，这些固态物质组成了烟尘。

2. 5.1烟尘的组成

氧气顶吹转炉炼钢产生的烟尘主要是铁的氧化物，含铁量高达60%以上， 在未燃烧法中烟尘的主要成分是低价铁（氧化亚铁），少量高价铁（三氧化二 铁），还含有一些炉渣及原材料的成分，如氧化钙、二氧化硅、氧化镁、氧化猛、 石墨碳及金属铁粒等。某些炼钢厂转炉烟尘的实测成分如表2-3所示。

表2-3某些炼钢厂转炉烟尘的实测成分

组成/%	FeO	Fe? 5	∑Fe	SiO2	CaO	MgO	PzQ	MnO	C
A厂（未燃法）	67. 16	16.2	63.4	3.7	9.04	0. 39	0. 57	0.7	1.68
Br （未燃法）			51 ~86		12~15	2 -6

当然，由于铁水条件、原材料条件、造渣工艺、供氧强度的不同，烟尘的组 成会有较大的变化。                     .

2. 5.2烟气含尘量

工业废气的含尘量，通常是以每标准立方米含尘量的质量来表示的，如 g∕m³, mg/n?等。氧气顶吹转炉中的烟尘量一般为金属料装入量的2% -3% , 烟气中的含尘量平均为80 ~ 150g∕m³,在吹炼中期或加料瞬间含尘量最高达 200g∕m^,以上，比其他炼钢方法产生的烟尘量大。

2.5.3烟尘的粒度

尘粒的大小用尘粒的直径表示，叫做烟尘的粒度，单位为μm。通常把粒度

• 16 ∙ 2 转炉烟气与烟尘的产生及特征^rP4r^^^r^r^r^^^^^

在5 ~ IOpim之间的尘粒叫做灰尘，由蒸汽凝聚成的直径在0.3 ~3μ_im之间的微 粒，呈固体的称为烟尘，呈液体的称为雾。粒度越小，除尘越困难。当粒度小于 l（xm时，烟气进入布朗运动，不受外力影响，除尘更困难。

燃烧法尘粒小于IlXm的约占90%以上，接近烟雾较难清除；未燃法尘粒大 于 10_fιm 的达 70% （小于 2∣χm 为 1%, 10 ~ 40_（Xm 为 53% ,大于 40_μm 为 16%）, 接近于灰尘，其除尘比燃烧法相对容易些。这就是氧气顶吹转炉除尘系统比较复 杂的原因之一。

综上所述，氧气顶吹转炉的烟气量大且波动范围大，炉气的产生是间歇式 的；炉气的温度高，出炉口遇空气燃烧后温度更高；含尘量高且粒径小；是一种 易燃、剧毒、易爆性气体。由于烟气具有这些特点，烟气净化比较困难复杂，人 们为了达到净化烟气的目的，采取了许多种工艺措施。

参考文献

[1]《氧气转炉烟气净化与回收设计参考资料》编写组•氧气转炉烟气净化及回收设计参考资 料[M].北京：冶金工业出版社，1975.

[2]戴云阁，等.现代转炉炼钢[M].沈阳：东北大学出版社，1998.

[3]马春生.转炉烟气净化与回收工艺[M].北京:冶金工业出版社，1985.

[4]冯聚和.炼钢设计原理[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5]王永良.供氧强度对转炉烟气成分的影响[J].应用科学，2009.

(31

转炉烟气净化回收糸统的组成

顶底复吹转炉在吹炼过程中产生大量含有一氧化碳和烟尘的高温气体，这就 是通常所称的"烟气"。将这些烟气冷却、净化并回收其内含的热量、煤气及烟 尘的一整套工艺设施被称为“转炉烟气净化回收系统”。

3.1转炉烟气净化与回收系统的基本工艺流程

随着转炉炼钢工艺的发展，转炉烟气净化回收的工艺和设施也在不断地完善 和发展。目前，世界上已经出现许多转炉烟气净化回收工艺，我国各转炉炼钢厂 的烟气净化回收形式也是多种多样的。由于形式不同，烟气净化回收的工艺设施 和组成也不一样。但基本的工艺流程是没有改变的，如图3-1所示，包括以下七 部分，即：烟气收集部分、烟气冷却部分、余热回收部分、烟气净化部分、煤气 回收及烟气放散部分、污水处理部分及污泥（烟尘）处理回收部分。每个部分 有各自的功能来完成各自的任务。

蒸汽

处理

用户

蒸回部

汽收分

环K分 循7部

烟气放散部分

煤气回收部分

烟气冷却部分

烟气收集部分

转炉

颗尘集 粗粒收

水处理部分

煤气储存部分

细粒收

颗尘集

泥浆 处理

泥浆

用户

储存

图3-1转炉烟气净化回收系统的组成

但是，每个组成部分的具体设备都在不断地改造、进步、创新。将采用 不同设备的每个组成部分排列组合起来，就形成了不同的烟气净化回收的工 艺流程C

• 18 ∙ 3 转炉烟气净化回收系统的组成 ^r^^r^^r^^^^^^

3.2烟气收集部分

烟气收集部分的主要设施是烟罩。由于系统有"未燃法"（回收煤气）与 "燃烧法"（不回收煤气）之分，因此，烟罩的形式也不同。按大小划分为大罩 与小罩，按数量划分为双罩和单罩，按形状划分为方罩、圆罩、锥形罩，按结构 可以划分为管式罩、箱式罩等多种形式。但它的作用只有一个，就是收集转炉吹 炼过程中产生的烟气，并有一定的储存能力。有的烟气净化回收系统还增加了副 烟罩，其作用是对收集兑铁时、加料瞬间及吹炼过程中冒出主烟罩的烟气进行净 化排放。

3.3烟气冷却部分

由于转炉烟气温度很高，采用未燃烧法时可达到1650 ~1800K以上。因此， 烟气的冷却部分是净化回收系统的重要组成部分。烟气冷却方法大致有如下 两种：

（1）烟罩和烟道间接冷却。采用水冷或汽化冷却形式冷却烟罩和烟道，可 以吸入烟气中的部分物理热，使烟气温度稳定降到900 ~ 1050K。

（2）水直接冷却。采用洗涤塔水冲洗法、溢流文氏管法、蒸发冷却器法等 使烟气进一步降温至70Ρ或200七左右。

3.4烟气净化部分

转炉冶炼时产生的尘量是很大的，约为装入量的2% ~3%,在烟气中含尘 量平均为80~150g∕r√,在吹炼过程中最高达200g/m）烟尘的粒度很小。转 炉炼钢烟气的净化主要是设法从烟气中去除悬浮的固体烟尘和含有尘粒的 水滴。

烟气净化系统按净化程度可以分为粗净化和精净化两部分C前者是粗除尘， 后者是在粗除尘的基础上进一步除去烟气中颗粒较小的尘粒，使其满足煤气回收 和烟气排放时对烟气含尘量的要求。

（1）粗除尘设备。根据烟气净化回收工艺的不同，粗除尘的设备也不同。 在湿法除尘工艺中有溢流饱和（一级）文氏管、喷淋塔等，并配有旋风除尘器、 弯头脱水器；在干法和半干法除尘工艺中主要应用蒸发冷却器。

粗除尘设备的作用是除去烟气中较大颗粒的灰尘，约占总尘量50%以上的 灰尘将通过粗净化系统与烟气分离，同时可熄灭火种、较大幅度地降低烟气 温度。

（2）精除尘设备。在湿法和半干法除尘工艺中，精除尘的主要设备是可调 喉口文氏管（二级）；在干法除尘工艺中精除尘的主要设备是电除尘器。

^r^^r^^^^r^r^r^r^^^^                3. 6 煤气回 收部分 ・]9 '

3∙5余热回收部分

高温气体进入烟罩和烟道后，其烟气内含的热量被烟罩或烟道的循环水带走 产生蒸汽，余热回收部分是指回收并储存这些蒸汽的系统。因此，一般来说水冷 烟道或汽化冷却烟道本身就是一台大型锅炉(在某些采用燃烧法的转炉厂都装备 有福射段和对流段的全锅炉)。转炉吹炼过程中，吨钢回收的蒸汽量平均为0.08 ~ 0. 09 t_o

回收的蒸汽量和压力随转炉吹炼过程激烈波动，因此回收的蒸汽一般通过汽 包和蓄汽器缓冲、储存再送往用户。由于管网压力及装备不同，回收压力为 0. 8 ~4. OMPa_o

烟罩及烟道内的循环水是经过除氧处理的软化水，因此要设置除氧器。

软化水循环形式有强制循环和自然循环两种。对于强制循环部分还必须有循 环泵系统。为了维持水的PH值，还要设置加药系统。

产生的蒸汽可直接并入工厂的蒸汽管网，也可以利用专用设施制成过热蒸汽 供“真空系统"使用，亦可用于蒸汽发电。

3.6煤气回收部分

煤气回收是转炉炼钢中一项节省能源、防止公害的重大措施。转炉烟气净化 回收系统中的煤气回收部分主要包括以下设施：

(1)鼓风机。鼓风机是转炉烟气净化回收系统中的核心设施，机前的负压 部分抽引转炉产生的烟气，机后的正压部分将净化好的烟气(煤气)送入煤气 柜或送到放散烟囱点火放散。不同吨位的转炉选用不同吸气能力的鼓风机。湿法 除尘时一般选用离心式鼓风机，目前国内烟气净化系统所应用的风机大体上为D 型煤气鼓风机，干法除尘时一般选用轴流风机，为ID风机。

(2)水封装置。水封装置是严密可靠的安全措施，在氧气转炉烟气净化回 收系统中，利用它的各种结构形式，可以分别用以防止煤气外逸或空气渗入系 统，阻止各种污水排出管之间的窜气，防止煤气逆向流动，也可用作调节高温烟 气管道位移，同时起一定程度泄爆作用的弹性连接器。根据其工作原理可分为正 压水封、负压水封和连接水封等三种。

(3)冷却脱水装置。通过冷却塔、除雾器等装置进一步降低煤气的温度和 含水量。

(4)煤气柜。在转炉煤气回收过程中，煤气柜是主要设备之一，它可以起 到贮存煤气、稳定压力、均匀混合三个作用。

(5)加压机。为了使用户得到有一定压力的煤气，在煤气柜和用户之间设 置煤气加压站，将煤气经加压机加压之后再送往用户。

• 20 ∙ 3 转炉烟气净化回收系统的组成∙^^^^^r^^^r^^r^^r^r^^

(6)其他设施。在吹炼前期和后期由于煤气中的一氧化碳含量低，氧气含 量高，不能回收，因此需设置三通切换装置，放散烟囱，以便控制煤气的回收与 放散。

3.7污水及泥浆处理部分

干法烟气净化工艺产生的灰尘处于干燥状态，只要收集起来就可以。

湿法烟气净化工艺产生大量含尘的污水，为收集尘泥、净化水质以便循环使 用及防止超标排放污水，造成环境污染，必须对污水进行处理。污水的净化和沉 淀的方法主要有斜板沉淀池法和旋转浓缩沉淀池两种。为了更好地促进尘粒絮 凝，加快尘水的分离，必须向水中加入絮凝剂等，因此要设置专用的加药间，强 化污水的絮凝效果并进行水质稳定处理。

经过沉淀处理后的泥浆含水量在50% ~ 70%左右，必须进行脱水处理，使其 含水量不大于30%,以便存放和运输。

I 4 t转少烟气净化与回收工艺的发展

自氧气顶吹转炉炼钢技术问世以来，如何处理其冶炼过程中产生的大量烟气一 直是冶金工作者们研究的重点课题。随着科技进步和转炉炼钢工艺的不断完善，转 炉烟气净化与回收工艺也有突飞猛进的发展。特别是近年来由于人们环保、能源、 资源、成本循环经济意识的增强，在转炉烟气净化与回收工艺方面做了大量工作, 开发了许多新设备、新工艺，取得了良好的效果，促进了该领域的技术进步。

4.1燃烧法

20世纪50年代普遍采用的是"燃烧法"。当时人们畏惧一氧化碳的毒性和 爆炸性，就希望从转炉溢出的炉气可以与空气中的氧迅速反应生成二氧化碳，从 而消除一氧化碳中毒和爆炸的隐患，于是就采用外部是板式水冷装置内衬耐火材 料的烟罩和烟道。炉气逸出炉口之后，与由烟罩及炉口之间缝隙吸入的空气相混 合而全部燃烧。这时的废气温度可高达2400K以上。对于这样高的温度，一般的 烟罩、烟道是难以承受的，所以要通过二次、三次送风等形式混入大量过剩空气 将烟气温度降低，以适应烟罩、烟道的热强度。显然，这种方法使烟气中的物理 热和化学热全部浪费，而且增加了二氧化碳向大气中的排放量。

后来，人们采用了板式、管式水冷烟罩，将部分的热能回收，但由于水冷烟 罩的热交换效率较低，仍然将绝大部分的能源白白浪费掉。

燃烧法系统简单，操作安全，维护方便，因此早期建设的L-D转炉得到普遍 应用。随着科学技术的进步和人们环保、能源意识的增强，这种方法已被淘汰。

4.2未燃烧法

为了解决转炉煤气的回收工艺，早在20世纪60年代初法国钢铁研究院 （IRSlD）和卢尔锻造公司（CAFL）首先发明了未燃回收煤气的IC法。同时期日 本也开发并应用了 OG法。IC法和OG法是当时未燃法处理转炉烟气的代表工 艺。由于未燃法设法使炉气中的一氧化碳尽量不与空气接触，因此只有极少量的 一氧化碳（约10%）燃烧，而绝大部分的一氧化碳经过净化后加以回收，经回 收的煤气可用作燃料和化工原料。

这种处理方法用可以升降的活动烟罩和控制抽气量的调节装置等，使炉气在 收集过程中尽可能不燃烧或燃烧量处于低限，以回收煤气，综合利用。

• 22 ∙ 4 转炉烟气净化与回收工艺的发展 ^^^^r^^r^^^r^^^^

未燃法的优点正好与燃烧法的缺点相对应。由于一氧化碳基本没有燃烧，烟 气量比燃烧法小好几倍，和燃烧法相比具有设备和管道尺寸小、水电耗量小、烟 尘颗粒大、净化容易等优点；未燃法采用汽化冷却烟道，不易堵塞，运行简单Q

但是，为了回收一氧化碳，必须配备一定水平的控制检测仪器和必要的煤气 回收设施，操作上，回收、放散切换频繁，管理维护较复杂，还需设置必要的防 毒防爆设施。

进入20世纪80年代，OG法转炉烟气净化回收工艺已显示出巨大的优越性 和旺盛的生命力，不但新建的转炉厂应用0G法，一些老厂也逐渐改为OG烟气 净化回收工艺。

进入21世纪以来，随着防止大气污染等环保意识的增强，一种新型的静电 除尘方法逐渐兴起，该方法也属于“未燃烧法"的“限制燃烧法”。

限制燃烧法是未燃法的一种特定条件，未燃法必须根据煤气发生量的大小， 控制炉口烟罩处于微正压状态，必须使风机的抽风量随时根据炉气发生量的变化 而变化，这种变化是由自动调节器控制的，由于配置了复杂的调节设备，维护管 理过于麻烦。而限制燃烧法的抽气则是恒定的，并规定当脱碳达到高峰时，可将 炉气中的一氧化碳燃烧掉10% ~25%。限制燃烧法既能达到回收煤气的目的，又 省掉了复杂的调节设备，但是回收的煤气质量要比未燃法差。实际上，未燃法也 不是炉气中的一氧化碳绝对一点不燃烧。

4.3燃烧法与未燃法的比较

比较燃烧法与未燃法可以看出，未燃法在能源利用、尘泥回收、烟气净化等 方面有巨大的优势，随着烟气净化技术的进步，已全部取代了燃烧法。

(1)能源利用。在能源利用上，“燃烧法"中以废热锅炉吸收热量，因工艺 操作的断续性，其热效率要比普通锅炉低20% (包括化学能转变为热能)。

"未燃法"不但能吸收热能中的物理热，还能回收平均热值为7600kJ/r√左 右的煤气，故利用前景更为广泛。

(2)烟气性质。由于"燃烧法"中一氧化碳已经完全燃烧，烟气中主要是 二氧化碳、氮等气体，系统运行安全性好。"未燃法”的烟气中一氧化碳含量 高，不安全因素相对增加，系统中的防爆防毒措施都有严格要求。

(3)烟气体积。由于“燃烧法”和"未燃法"中一氧化碳燃烧程度不同("燃 烧法"中为100%, "未燃法”中约为10%),其体积增长倍数亦显著不同，通常"燃 烧法"中生成的单位烟气体积要较"未燃法"大2~5倍。因此"燃烧法"的设备管 道庞大，如装有废热锅炉，则厂房建筑更为高大。与"燃烧法"相比，"未燃法"的 设备管道、电耗量、占地面积、投资费用等相应减少，但若回收煤气，尚须配备一定 水平的控制检测仪表和必要的煤气回收设施，如贮气柜、煤气加压机等。

^^^^^r^^^ 4.d 全湿式烟气净化回收的工艺 .23 .

（4）净化难易。燃烧法中因燃烧充分，氧化剧烈，烟尘中高价铁（三氧化 二铁）成分多，烟尘粒度细微，较难净化。"未燃法"中一氧化碳少量燃烧，烟 尘中低价铁（氧化亚铁）含量较多，烟尘粒度相对较大，净化相对容易。

在净化标准上，“燃烧法”仅需符合排放烟气中尘含量的标准，而"未燃 法”还需要满足煤气综合利用所需要的净化要求（一般低于放散标准中规定的 含尘浓度）。

（5）操作区别。"燃烧法"的抽气量比较稳定，仪表装备少，操作管理也比 较简单。"未燃法”则需要控制烟罩与炉口交接处的进气量，回收与放散的切换 比较频繁，仪表设备多，操作管理也相当复杂。

从20世纪60年代开始，燃烧法逐渐被淘汰。从70年代开始转炉烟气净化 与回收工艺的研究重点落在强化转炉煤气的回收利用和降低烟尘与污水中的含尘 量上，也就是说，致力于研究、开发和应用烟气净化除尘系统新工艺和新设备。 故相继出现了根据从烟气中分离出来的烟尘是干燥状态还是泥浆状态而命名的全 湿式烟气净化除尘系统、干式烟气净化除尘系统、干湿结合式烟气净化除尘系统 三种工艺形式。每一种系统中的各个组成部分也在不断进行着改造和创新。

4.4全湿式烟气净化回收的工艺

全湿式烟气净化回收的工艺从20世纪50年代末伴随着转炉煤气回收而诞 生，经历了从IC法、OG法直到当今被人们青睐的新OG法等50多年来的完善、 发展和变革，已经成为转炉炼钢界普遍应用的转炉炼钢烟气净化与回收工艺。

4. 4.1 IC 法

20世纪50年代末期法国率先由法国钢铁研究院（IRSlD）和卢尔锻造公司 （CAFL）共同开发了转炉未燃法转炉烟气净化回收工艺，取其两个单词的字头而 命名为"IC法”，实现了转炉煤气的回收。其工艺流程是转炉烟气经烟道（余热 锅炉）冷却到900 ~ 1050K ,进入冷却器、喷淋塔灭火、除尘并冷却至67七，再 将饱和的烟气经文氏管箱除尘，此时烟气的温度已达67七，再经除雾装置除雾 后进入风机。因IC法目前已很少有人应用，故不详细介绍。

4. 4. 2 OG 法

20 世纪 60 年代初日本应用了 "OG" （ Oxygen Converter Gas Recovery）法氧 气顶吹转炉煤气回收工艺，其典型代表为"二文一塔"式转炉氧气净化回收工 艺流程。该流程是转炉烟气经烟道（余热锅炉）冷却到800 ~ 1050七，进入溢流 定径文氏管（一文）灭火、除尘并被冷却至72（ ,经重力脱水器等脱水后进入 可调喉口文氏管（二文）精除尘并降温至67（,再经弯头脱水器脱水后进入除

• 24 ∙ 4 转炉烟气净化与回收工艺的发展 ^^r^⅜rf⅛^r^^^r^^^

雾器除雾及将烟气冷却至60七后进入风机。系统流程如图4-1所示。

L   蒸汽一用户

蒸汽回收系统

煤气回收系统

药剂

污水

浊环水

污水污，O

浊环水

污水处理系统

泥浆

∏

泥浆处理系统

^-1

A污泥收集

图4-1全湿式烟气净化回收的工艺系统流程图

OG工艺的出现使转炉烟气净化回收工艺有了飞跃发展，在煤气回收的质量 和数量、烟气净化除尘效果等方面取得划时代的成果。

我国从1964年开始在上钢三厂首次应用了 “二文一塔”式转炉氧气净化回 收工艺，实现了转炉煤气回收。此后，我国转炉炼钢迅速发展，转炉的数量和钢 产量均跃居世界首位。直到20世纪末绝大部分转炉的烟气净化与回收系统都是 采用全湿法的"二文一塔”工艺流程。

全湿法烟气净化与回收系统的运行实践表明，运行安全可靠。能够通过二文 喉口的调节和活动烟罩的升降实现炉口微正压操作，提高回收煤气的质量和数 量。随着烟气收集和冷却系统的不断改进，余热锅炉回收蒸汽的量和稳定性也不 断提高。这些都为实现转炉的零能或负能炼钢做出了历史性的贡献。在排烟含尘 量和排放污水含尘量方面也基本上能够满足当时国家的环保要求。

4. 4.3 新 OG 法

OG法在应用过程中存在着系统阻力大，动力消耗大，水耗量大，污水和尘 泥处理的负担沉重，容易造成污水和泥浆的二次污染，净化后烟气含尘量较高等

^^^^r^^^^^^^r^^^         4.5 干式烟气净化回收工艺 .25 •

缺点。为此，人们对一级溢流文氏管和二级可调喉口文氏管进行了许多改进，这 些改进旨在进一步降低系统的阻力，降低风机的能源消耗；提高自动化控制水 平，提高回收煤气的质量和数量；降低净化用水的消耗，提高水力资源的利用 率；减轻污水和尘泥的处理负担；减少系统设施的占地面积，节约建设投资等。 从而派生出"肖比林法”、“双塔一文"式等新OG法。

典型的新OG法的流程是：高效喷淋塔一环缝装置（文氏管）一冷却器（脱水 器）。新OG法系统阻力下降，应用效果明显。其流程如图4-2所示。

蒸汽回收系统

软化水

煤气回收系统

污水处理系统

泥浆

泥浆处理系统

污泥收集

图4-2新OG法氧气净化系统工艺流程示意图

采用高效喷雾洗涤塔除尘效率较高，有的可将烟气含尘量从入口处的80 ~ 120g∕ι√降到出口的8~12g∕n?,除尘效率可达90%左右。对原重花式环缝可调 喉口文氏管进行了改造，延长了扩张段的长度，改造并增加了内喷水的喷头，取 得良好的效果，排放烟气含尘量可降到40~70mg/m3。

这些新OG法的出现，使全湿式烟气净化除尘的工艺技术又向前迈进了一大 步，为原始OG法转炉烟气净化与回收系统工艺的改造提供了很好的借鉴。

4.5干式烟气净化回收工艺

顾名思义，所谓干式烟气净化回收工艺是指利用该工艺从烟气中分离出来的

• 26 ∙ 4 转炉烟气净化与回收工艺的发展 ％%*w⅛~⅛⅛m抬毋w⅛+^⅜"K∙p⅛∙⅛⅛'⅛⅛'⅜'⅛ 烟尘是干燥状态。

全湿式烟气净化回收的工艺确实是开创了转炉煤气回收的新纪元，但是由于 受到当时技术水平的限制，仍然存在着许多缺憾，跟不上科技进步的步伐，满足 不了社会上日益严格的能源和环保要求。主要表现在以下几个方面：

（1）全湿式烟气净化回收系统有庞大的水处理和泥浆处理系统，设备较多， 占地面积很大。

（2）系统耗水量多，在水资源越来越紧张的今天，显然是不合时宜的。

（3）由于利用文氏管除尘，系统的阻力损失大，因此风机的容量大，加上 各种循环水的输送，整套设施的装机容量大，耗能特别高。

OG法工艺设计的排放烟气含尘量的指标为80 ~ IOOmg/m\除尘设备较新的 时候尚能达到上述标准，设备陈旧、系统内有积灰或操作出现偏差时排放烟气含 尘量就会在Ioo ~150mg/nf之间波动，甚至达到ZOOmgZn?。2008年以前，国家 环保法规定冶金企业排放烟气含尘量的指标为IOOmg∕n?,显然，当时的OG工 艺的除尘水平就很难完全满足国家要求。特别是2008年以后国家环保法规定冶 金企业排放烟气含尘量的指标降为50mg∕m³,湿法除尘系统的除尘效果就很难达 到新的环保要求。

世界范围的能源紧张、土地和水资源的匮乏、环境保护的严格就迫使人们不 得不对OG法进行改造并研究开发新的转炉烟气净化回收工艺。

在这种形势下，干式转炉烟气净化回收工艺得到迅速的发展。现在流行的方 法有鲁奇（LT）法、西门子（DDS）法、西马克第二代干式电除尘法等。

4.5.1 鲁奇（LT）法

最早的转炉煤气干法除尘工艺是由德国鲁奇和蒂森在20世纪60年代末联合 开发的。1983年，蒂森成功将BrUckhaUSeri钢厂的2座4001转炉的湿法除尘系统 改为干法除尘系统，并回收煤气。此法取鲁奇和蒂森的英文字头，简称为LT法。

整个系统主要包括烟气收集系统、冷却系统（气动烟罩、汽化冷却烟道）、 除尘系统（蒸发冷却器、静电除尘器）及回收系统（风机、煤气冷却器、切换 站、煤气柜）。干法烟气净化系统的工艺流程如图4-3所示。

转炉烟气经活动烟罩、汽化冷却烟道回收蒸气后降温至800 ~ 1050七，进入 蒸发冷却器，经过汽雾处理后，40% ~50%左右的粗颗粒烟尘通过沉降去除；粉 尘浓度由80~150g∕π?降至40~55g∕π?,烟气温度降至180 ~ 300七；然后煤气 进入静电除尘器进行精除尘，除尘后煤气中的粉尘浓度达到约Iomg/m）再经煤 气冷却器冷却到50七，送至煤气柜或放散。蒸发冷却器及静电除尘器收集的干 粉尘为干燥状态。

蒸发冷却器的温度控制、风机流量控制、切换站的切换控制等采用自动化控制。

^⅛-⅜^rP4-⅜^-⅛⅜rP4-f⅛-P⅛-fi-PS-F⅛-f⅛-PeS⅝-P⅛-^^  4.5 干式烟气净化回收工艺  ・27・

图4-3干法烟气净化系统的工艺流程示意图

4.5.2西门子（DDS）法

西门子冶金技术部在LT法的基础上集成了富锌粉尘分离系统.形成DDS 法，更好地兼顾了粉尘循环利用与一氧化碳回收。

随着回收粉尘中锌的富集，可能出现耐火材料寿命缩短及冷却塔氧化锌结块 等问题，为此西门子冶金技术部在除尘系统中安装了在线激光测锌系统，当粉尘 中锌含量超过20%时将其收集制成球团，外供制锌业使用。该系统已经于1997 年应用于奥钢联林茨钢厂。

4. 5.3西马克第二代干式电除尘法

德国西马克公司（SMSSIEMAG）与瑞士埃瑞克公司的合资公司SMSELEX-AG共同推出了第二代干式电除尘器专利技术。在静电除尘器内部配置方面以 及泄压阀上有所改进。静电除尘器（ESP）的阴极采用管式设计，保证了强度 和振打效果。另外单点固定的悬挂系统允许电极热膨胀，保证了静电除尘器 （ESP）效率可靠，维护和运行成本较低。另外静电除尘器（ESP）还配备了新 型卸压阀，质量只有155kg,结构紧凑，与现有的系统相比，维修和检查费用 明显降低。

2011年韩国浦项制铁和印度尼西亚PT喀拉喀托钢铁公司的合资公司PT 喀拉喀托-浦项公司订购的30Ot转炉计划安装此套系统，预计于2013年年底 投产。

转炉烟气干法除尘技术与全湿法除尘技术相比，除尘效率较高，而且稳定，

• 28 ∙ 4 转炉烟气净化与回收工艺的发展 ^^rf^^^r^^rP4^^

受烟气量波动的影响较小；整个系统的阻力损失小，故风机压力低，日常维护费 用低；水的消耗少，运转费用低；避免了繁琐的污水及泥浆处理工作。总之，转 炉煤气干法除尘技术与OG法相比具有明显的经济和环保优势。但是干法除尘系 统一次性建设费用较高，静电除尘器耗电量大，易发生”泄爆"，影响生产效 率，对转炉炼钢操作要求苛刻。

我国20世纪末引进了转炉烟气干法净化回收技术。现在，全世界有10%的 转炉采用该工艺技术，应用比较普遍的是LT法。

4.6干湿结合式转炉烟气净化回收系统

干法除尘与全湿法除尘相比具有许多优点，但由于对转炉操作和系统控制要 求较高，钢铁企业在应用过程中出现过各种问题。主要集中在系统投资额度大, 静电除尘器设备复杂，占地面积大，耗电量大。事故率高、维修费用较高，影响 转炉生产效率的发挥。特别是静电除尘器泄爆频繁、对转炉炼钢操作技术要求很 高，蒸发冷却器内壁积灰，系统阻损不够稳定，虽然风机前烟气含尘量理论上可 以达到IOmg∕π?,但是排放时一般在15 ~50mg∕m、为此，人们又在21世纪初 开发了干湿结合式转炉烟气净化回收工艺。

干湿结合式净化系统就是从烟气中分离出来的烟尘，既有干灰，又有泥浆。 它采用干法净化装置和湿法净化装置联合作业的净化系统。一般是以蒸发冷却器 作为粗除尘（这与干法相同），以环缝可调喉口文氏管作为第二级精除尘（这与 湿法相同），经脱水除雾器后烟气进入鼓风机。干湿结合式转炉烟气净化系统工 艺流程如图4-4所示。

水箱

图4-4干湿结合式转炉烟气净化系统工艺流程示意图

ey伟gp%^⅝ 4.7湿法、干法、半干法转炉烟气净化回收工艺的对比• 29 •

在干湿结合式净化系统中也有采用平旋器进行粗除尘，它能除掉70%的粗 颗粒，剩余的30%细颗粒灰尘主要是通过文氏管来凝聚。但是因为由平旋器进 入文氏管的烟气温度有400K左右，由于气温高，被凝聚了的灰尘会有一部分随 着水的蒸发仍可返回到烟气中去，使文氏管的凝聚效率受到影响。如果在文氏管 前增设溢流饱和喷淋段，则可以消除干湿交接而带来的堵塞问题，同时也能使烟 气在饱和之后再进入文氏管，不仅可以减轻文氏管的除尘负荷，而且可以充分发 挥文氏管对灰尘的凝聚作用，从而提高其净化效率。

烟气经过平旋器温度可降至400工（低于一氧化碳的燃烧温度），而分离出 来的灰尘温度又很高，如果系统不严密，容易引起爆炸，故加强系统的密封性是 确保系统安全运行的必要条件。平旋器的卸灰方法是影响系统密封性的一个很重 要的方面，同时它还严重地影响平旋器的净化效率。实践证明一般采用仅带有灰 封的螺旋输灰机是不够严密的，必须在螺旋后边增设密封性能较好的灰仓。

精除尘采用环缝重石它调节式文氏管.出口烟气含尘量不大于80mg/m，如果 对环缝重砲调节式文氏管进行改进，如采用逆向雾化喷嘴，提高雾化效果、改善 喉口扩张段净化效果，可使出口烟气含尘量达到50mg/n?甚至更低。上海普瑞 喷雾系统（中国）有限公司也曾推荐湿法电除尘工艺，并提出可将最终烟气含 尘量降到IOmUm二

一些原来采用OG法或新OG法的炼钢厂都有排放烟气的含尘量超出国家规 定的（现在规定不大于50mg/n?,将来要求可能更严）环保标准的问题。因此， 烟气净化回收系统的改造是势在必行的，而干湿结合的烟气净化回收工艺应该是 原有全湿法除尘工艺转炉炼钢厂改造时的一个选择方案。

目前国内研究开发干湿结合烟气净化回收工艺的人很多，不断地对系统中各部 分设施进行改造、完善和升级，将来势必成为转炉烟气净化回收工艺中的主流。

4.7湿法、干法、半干法转炉烟气净化回收工艺的对比

作者查阅了相关资料，摘录了一些较详细地对比湿法、干法、半干法转炉烟 气净化回收工艺的有关内容。由于掌握资料有限，加之有关人员采用数据、观点 的差异，下述内容仅供参考。中冶赛迪的技术人员对两台30Ot转炉的新OG法、 LT法做出对比，见表4-1和表4-2。

表4-1 30Ot转炉的新OG法、LT法的对比1「

序号	项目	新C）G法	LT法
1	主要设备组成	喷淋塔+环缝文氏管+脱水器	蒸发冷却器+静电除尘+冷却塔
2	风机风量（标准状态）/小∙ h-,	200∞	20000
3	风机全压/Pa	240∞	8000

^β 30 - 4 转炉烟气净化与回收工艺的发展'^r^r^r^r^^^r^r^^rf^^^

续表4-1

序号	项目	________新（）G法________	________J£^________
4	装机容量/kW	5000	2850
5	最终烟气温度/eC	65	70
6	系统耗电/kW ∙ h ∙ a"	2640 X IO4	1364 ×104
7	耗水量（浊环水水t ∙ h-1	1300	300
	耗水量（补新水）/l ∙ h-1	40	110
	耗水量（年耗水水LaT	29	51.6
	耗水量（耗蒸汽流量）/l ∙h"	20 （每炉 1.5min）	11 （每炉 15min）
	耗水量（年耗蒸汽流量）/t∙a"	8578	47174
8	______总图面积/m?______	9175	7437
9	水处理占地面积/ɪ/	6400	484
10	_____塔楼布置_____	两个塔，塔楼布置较难	一个塔，塔楼布置较易
11	安全性	_____H火很好	泄爆频繁
12	排放烟气含尘量/mg ∙ m "	近40~70	≤10~20
13	风机噪声		低_______
14	____风机叶轮清洗____	_____不易清洗	_____很少清洗_____
15	____净化系统密封____		________^________
16	维护管理	重点风机清洗及系统排堵	重点电除尘器的维护， 泄爆阀、电极极板更换

表4-2国产新OG法、引进新OG法和引进LT法的对比

项目	（国产）新OG法	（引进）新OG法	（引进）LT法
建设投资	1	1.5414	2.3179
总成本费	1	1.05	1.28
收益	中	中	高
专家热量	1 （含水处理）	1（含水处理）	0.5167 （含压块）
电费/年	1	1	0. 375
耗水比	】（补新水）	1 （补新水）	1. 175 （补新水）
年运行费用	1	1	0. 493
投资回收期/年	3. 37	5.02	3.90

中冶东方工程有限公司对新建设的四座分别采用OG法和LT法烟气净化除 尘系统的210t转炉进行了对比，其结构见表4-3。

^r?^<r^^r^^^r^r^r^?^r?<r^r?^^^r?^^             参考文献 ・ 3]・

表4-3 OG法和LT法的对比

_________项目_________	OG法	LT法
系统风量（标准状态）/m3 ∙ h"	________11.8x104 ・	____________11.8 X IO’_____________
系统阻力/kPa	_________23 ~26_________	8. 12
主风机电机容量/kW	____________4101	___________Π50___________
其他电器容量/kW	945	14595
循环水量（净环水+浊环水）/1∙ hT	[240      ~^	______________340______________
用气量氮气（标准状态）/∏? ∙h-	__________53167__________	_____________36700_____________
压缩空气（标准状态）/rn3 ∙ h~	2530	2150
焦炉煤气（标准状态）/∏? ∙h-	150	150
________饱和蒸汽/I ∙ h-]________	9
吨钢回收煤气（标准状态）/r√ ∙ h-]	≥70	廿85
____回收煤气含尘量/mg ∙ m-3____	__________IOO ~150__________	10~15
分尘回收方式	含水30%泥饼4万吨/年一	干粉块3万吨/年
工艺操作	容易	要求高、泄爆频繁  一~

转炉煤气干法、湿法和半干法除尘系统经济效益比较表见表4-4。

表4-4转炉煤气干法、湿法和半干法除尘系统经济效益比较表⑵

项目内容	1201转炉干法除尘			1201转炉湿法除尘			1201转炉半干法除尘
	吨钢 耗量	吨钢 费用/元	全年 费用/万元	吨钢 耗量	吨钢 费用/元	全年 费用/万元	吨钢 耗量	吨钢 费用/元	全年 费用/万元
备品备件 （按 4%）		0. 82	-123		0. 56	-84		0. 62	-93
新水耗量/m3	0.2	0. 96	-144	0. 32	1.536	-230.4	0. 26	1.248	-187.2
循环水耗量/m3	1. 1	0. 33	-49.5	3.3	0. 99	-148. 5	2.3	0. 69	-103.5
电耗∕kW ∙ h	3.5	2.8	-420	7.2	5.76	-864	5.6	4.48	-672
蒸汽/I	0.02	1.6	-240	O	O	O	0	O	O
氮气 （标准状态）/而	5	1	-150	5	1	-150	10	2	-300
操作人工成本 /万元	28		-112	28		-112	28		-112
运行成本/万元			-1238.5			- 1588.9			-1467. 7
固定资产折旧 /万元			-205			-140			-155
回收煤气/H?	1∞	22	33∞	90	19.8	2970	IOO	22	3300
效益合计			1857			1241			1677

参考文献

[1]巩婉峰.转炉一次除尘新OG法与LT法选择取向探析[J].钢铁技术，2009, （4）： 46 - 50.

[2]邢文伟，徐蕾.转炉煤气半干法除尘系统工艺简介[J].冶金动力，2012, （4）： 22 -25.

转炉烟气收集及余热回收 部分的主要设备

如第4章所述，转炉烟气净化回收工艺发展到现在已有全湿法、干法、干湿 结合法等多种方法，每一种方法的各个组成部分也有所不同。但是其中的烟气收 集、烟气冷却、余热回收和煤气回收部分经不断改进，技术已比较成熟、稳定。 无论什么样的烟气净化回收工艺，烟气收集、烟气冷却、余热回收和煤气回收部 分（除风机外）的工艺设备都是基本相同的。

转炉烟气在集、冷却及余热回收部分的主要设备有烟罩（固定段及活动 段）、烟道（余热锅炉）、除氧器、汽包、蓄热器和软化水循环系统。烟罩（固 定段及活动段）、烟道的主要作用是收集、冷却高温烟气，将其热能转化为过 热蒸汽。因此，烟罩（固定段及活动段）、烟道也被称为"汽化冷却器”或 "余热锅炉"。除氧器的作用是除去水中的氧气，汽包的作用是收集烟罩和余 热锅炉产生的蒸汽并向烟罩和余热锅炉供应热水，蓄汽器的作用是储存均匀 蒸汽，系统组成如图5-1所示。

图5-1烟气收集与余热回收系统示意图

5.1烟罩

5.1. 1活动烟罩

活动烟罩的作用是最大限度地捕集及短时间容纳从转炉炉口溢出的高温炉

∙lⁱi^^ir^i^ir^^^^~^^^∙Pir^r^irP4rPir^^i^^^^     5. 1 烟 罩 ，33，

气，并顺利地输送到固定烟罩、烟道等冷却和净化装置；通过活动烟罩升降配合 二文喉口（或干法除尘系统的风机）调节来控制从炉口处吸入的空气量；对烟 气能进行适当的冷却；并能妥善处理热胀冷缩和应力变形问题；延长使用寿命。

活动烟罩的结构形式有多种，按冷却方式可分为水冷烟罩和汽化冷却烟罩; 按净化回收工艺可分为燃烧法烟罩和未燃法烟罩；按结构形式可分为单罩、双 罩、大罩、C）G烟罩等，如图5-2所示。

固定烟罩

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图5-2活动烟罩示意图

a-水封连接烟罩；b-大罩；C一双罩；d-0G烟罩

5. 1. 1. 1 活动烟罩分类

活动烟罩的种类繁多，下面分别按冷却方式、一氧化碳的燃烧量、本身结构 进行划分并分别介绍如下。

A按冷却方式划分

活动烟罩按冷却方式划分可分为水冷烟罩、汽化冷却烟罩。

a水冷烟罩

水冷烟罩就是通过冷水变热水的方式对烟气进行降温。水冷烟罩可以是板式 结构，也可以是管式结构。板式结构，就是采用相当宽而平的大断面水通道的结 构，要求的水压低，水量大，温升低。由于蒸汽发生量极小，所以水质要求不严 格。管式结构的水冷烟罩在外观上和汽化烟罩差别很小，但在烟罩内循环的水保 持液态。水在高压高速下使用，通常有比板式结构更高的温升。这种设计的用水 质量一定要好些，因为进入的水的压力较高，传热速度较快，对水垢腐蚀，悬浮 固体沉积等的影响更大了。

• 34 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 代收母代中n⅛∙p⅛y⅞"Pt⅛⅛→p⅛

b汽化冷却烟罩

汽化冷却烟罩按定义需在与锅炉相同的原理上设计，但是，是把蒸汽回收到 工厂的蒸汽系统中使用，还是在热交换器中冷凝下来返回烟罩，则是可以选择 的。两种情况下使用的水必须具有典型的锅炉用水质量，并加强控制，确保它处 于不易积垢、不易侵蚀的状态。还必须有控制装置，调节汽包里的水位，控制排 水、排污，提供压力放散等。这些都是锅炉不可缺少的装置。

如果不为工厂用汽而回收蒸汽，就不需额外的供水处理设备。为了最初充满 烟罩和补充由于漏水、修理等损失的水，仍然需要接一条补偿水路，但这样小量 的水常常能从工厂已有的处理系统得到解决。用于冷凝蒸汽的热交换器必须有足 够大的能力，以处理很大的高峰流量，一般采用空气至蒸汽的翼管结构。在多数 情况下，泵的水管和热冷却水处理的设计都必须考虑高峰蒸汽流量，由于费用太 高，不能使用水至蒸汽的换热器，而翼管型散热器则可以安装在厂房顶上，使布 置紧凑。如宝钢30Ot转炉汽化冷却烟罩，就是采用空冷式热交换器来冷却循环 水，然后再通过循环泵，送入烟罩。

目前多数炼钢厂都有RH、VD等精炼装置，蒸汽发电装置也逐渐增多，以及 地处北方的炼钢厂冬季取暖更需要蒸汽，故绝大多数转炉炼钢厂基本都采用回收 蒸汽的工艺。

采用汽化冷却烟罩不但能提高烟气冷却效果，获得大量蒸汽，还能延长烟罩 的使用寿命。

当烟罩或烟道中的水被加热成热水时，Ikg水需要209J的热量。而当烟罩或 烟道中的热水被加热成蒸汽时，由于要吸收蒸发潜热，Ikg水需要209OJ的热量， 显然，汽化冷却对烟气的降温效果和热能回收效果比水冷烟罩好得多。

B按一氧化碳的燃烧量划分

按一氧化碳的燃烧量划分烟罩可分为燃烧法烟罩和未燃法烟罩。

a燃烧法烟罩

燃烧法烟气净化系统中，一般使用大烟罩，但有的可在烟罩下端设有可升降 的密封圈。在设计中应注意的问题与未燃烧法中的固定烟罩相似，随着燃烧法烟 气净化回收工艺的消亡，燃烧法烟罩也退出了历史舞台、故不再繁述。

b未燃法烟罩⑴

未燃法烟气净化系统中使用的烟罩由活动烟罩和固定烟罩两部分组成，两者 之间用水封等方式连接（见图5-2a）。活动烟罩的主要作用是使转炉炉气顺利地 进入烟罩，既不使烟气外溢又控制吸入空气的量，以提高回收煤气的质量。

活动烟罩的下缘直径应大于炉口直径，应使罩口下缘能降到炉口以下80mm 处，当活动烟罩上升到最高位置时，应保证转炉倾动时炉口不碰烟罩下缘。活动 烟罩的行程约400 ~ 600mm,可采用液压或电动驱动，使其升降，并保持水平。

'ξ^r^r^7^^^^^^^r^^r^^^?^^              5. I 烟 罩 ■ 35 ・

对于未燃烧法烟罩来说，其固定烟罩的直径要大于烟气射流进入烟罩时的直 径，炉气从炉口喷出时可认为是自由射流，其中心张角在18° ~26。之间，由此可 求出烟气射流直径。此外也可根据最大烟气量和选定烟气在烟罩内的流速来确定 烟罩直径（其流速一般可为20~25m/s）,固定烟罩与炉口的距离应根据活动烟 罩的高度及行程来决定。

决定烟罩全高时，应充分考虑到在吹炼最不利的条件下，喷出的钢渣不致带 到斜烟道内造成堵塞，烟罩倾斜段的倾斜角越大越好，烟尘不易沉积在斜烟道内 发生堵塞。但倾斜角越大，吹氧管水套的标高就越高，从而增加了厂房高度，因 此倾斜角也不宜过大，一般为45。~60。。

C按烟罩形状划分

按活动烟罩的形状可分为双烟罩、大罩、小罩和OG罩。

a双烟罩

双烟罩以德国KRUPP烟罩为代表。如图5-2c所示，它是由主罩和副罩一起 组成的，两罩同时升降。副罩用来收集由主罩溢出的烟气，并通过副系统净化后 排入大气。通常该烟罩回收的煤气质量高，但回收率低，设备结构复杂，投资 高，厂房高度需相应增加。我国在120t转炉上设置过双罩.但由于罩间易积渣 而不受使用者欢迎。

b大罩

典型的大罩是法国的IRSlD/CAFL法。它的特点是敞开口式，其下部做成有 一定容积的伞罩裙，下降时可将全部炉口笼罩在其内部，如图5-2b所示。通常 罩口直径为炉口内径的1∙5 ~2. 5倍，下沿过炉口 200 ~300mm,故活动烟罩的容 量较大，缓冲效果好，能防止或减少烟气的外溢，同时为炉子摆动提供了一定的 活动空间，克服了非正位时烟气外泄的问题。

新设计的CAFL烟罩不仅容积有明显增大，而且增大的容积部分主要在炉口 下沿的笼罩空间。据认为只有在增加炉口外侧"喉缝"以下的有效容积时才是 有意义的。这样可以改善对微差压的调控效果，减少烟气外溢。

大罩的缺点是由于烟罩敞开，控制罩口吸气量需要较灵敏的调节装置。这种 非密闭型烟罩，试图通过其特殊的罩型和严格的罩内微差压控制起到密闭烟罩的 作用，但实际效果并不理想，加上所占空间大的缺点，故即使在法国，也仅有 10% ~20%的炉子在使用。单罩一般为大罩。

C小罩

小罩的特点是当活动烟罩下降到最低位置时，使活动烟罩下缘与炉口之间处 于最小间隙，也可安装在水冷炉口上。

小罩有利于闭罩操作，实现煤气回收，同时给炼钢自动化和定碳创造了有利 条件，同时能抑制炉渣等喷溅，减少炉下的清渣量。

• 36 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 0告母任*0长7%^"^r^^

但目前，由于原材料，特别是铁水质量不稳定，工艺操作水平有限，喷溅和 炉口积渣结瘤仍不可避免，有喷钢粘罩和不能抬罩的可能，在这种情况下闭罩操 作有一定困难。双罩一般为小罩，如图5-2c所示。

d OG烟罩

如图5-2d所示，OC烟罩属小罩型，但其下部裙罩口径略大于水冷炉口的外 缘，喉缝最小尺寸为50mm。这样做不仅改善了微差压的控制条件，也减少了闭 罩操作引起的粘罩而使裙罩不能抬起的可能。但喉口 50mm间隙会因积渣而影响 扣罩，必须在吹炼过程中尽量避免喷溅的发生，以减少炉口结渣。

从各种烟罩使用情况来看，即使没有辅助排烟系统，如果炉口微正压操作正 常，单罩也同样可以获得双烟罩所能取得的效果，因此目前国内外一般采用单烟 罩者较多。

双罩与单罩相比，结构笨重、复杂，消耗钢材多，冷却水用量大。双烟罩层 次多，其外罩为了与炉口相适应，又不易做得太大，迫使活动烟罩固定段内径相 对缩小至在炉口处炉气自由射流之内。这样的结构将会导致炉渣等喷落并留在烟 罩活动段与固定段之间的缝隙里，易产生烟罩卡死等现象。另外，为了看火方 便，活动烟罩的下沿位置，双罩必须在炉口之上，而单罩就可以在炉口之下，这 使双罩的高度增加。再加上双罩有一个副系统引出管，使双罩结构的高度更高。

使用双罩时的炉口冒烟情况较使用单罩时有所改善，但如果适当调整散状料 投入制度，并对除尘设备略加改动，也可以使炉口冒烟现象减轻。随着汽化冷却 工艺的发展并综合考虑各种因素，烟罩越来越受到重视。

5. 1. 1.2 活动烟罩的移动

A活动烟罩的横移

活动烟罩的移动有可以横向移动和不可以横向移动两种。移动的方式分旋转 台架式、台车开出式和小车侧面开出式。不论哪种形式，均要求定位准确，生产 中不变形，确保与烟道连接处的密封性。目前多采用小车侧面开出式。

可以横向移动的活动烟罩在炉役修时将连接水管及连接蒸汽管解体，通过支 架、滑道、驱动机构等将活动烟罩平移至炉口上方以外的地方。这样，有利于 "上修炉"的操作，便于设置卷扬等起重设备，将炉衬传、修炉设施从炉口处运 到炉内。活动烟罩移动后，还方便固定烟罩、汽化冷却烟道的维修、解体和更 换。活动烟罩的横向移动，要求平台上必须有足够的空间，来增设支撑和移动 设备。

对于容量较小的转炉，也有采用活动烟罩在水平方向上不可以横向移动的方 式。此时，固定烟罩、汽化冷却烟道的维修、解体和更换工作不方便，工作量 大，检修程序复杂。转炉炉役修不能进行"上修炉”，只能通过炉体炉腹处的 "人孔"进出和运输炉衬砖及必要的设施，修完炉后再封堵"人孔"，工作量大，

^-^^i^ir?^?^i^-?i-?<r?<r?^?^-?^-?^^^^ir^^^     5.] 烟 罩 ・ 37，

炉役修时间长，对于单一转炉的工厂不易采用此种工艺。

B活动烟罩的升降

因为能通过升降机构控制烟罩上下升降，故烟罩被称为活动烟罩。以此 调整烟罩下沿与炉口之间的缝隙，从而控制从炉口处进入烟气系统的空气 量。煤气回收时应保证较高的一氧化碳含量，放散时把一氧化碳含量尽量控 制低一些。

升降机构驱动方式可以采用电力、汽缸和液压等，连接方式有硬性连接、钢 丝绳连接或链条连接三种方式。

烟罩提升时通过动力驱动，下降时借助升降段烟罩的自重。

根据现场使用经验，活动烟罩升降机构以采用绳轮卷扬或链条的形式较好, 丝杆、汽缸和液压等不易做到动作同步，使烟道升降不平稳，常卡住不能升降， 影响煤气回收操作。

当活动烟罩升到最高位置时，应保证转炉倾动时炉口不碰到烟罩下缘。降到 最低位置时应使罩口下缘能降到炉口以下80mm处，防止烟气外泄和空气进入, 以保证炉口处的微正压，并提高回收煤气的质量。

活动烟罩的升降行程约400 ~600mm。吹炼结束出钢、出渣、加废钢、兑铁 水时，应保证烟罩升起后不妨碍转炉倾动。

对于活动烟罩在炉口上方的升降驱动装置的吊挂、链绳等，必须认真做好防护, 以免受热变形或烧坏，从而保证烟罩升降机构的顺畅，防止活动烟罩卡死或坠落。

5.1.2固定烟罩

固定烟罩是活动烟罩与烟道之间的连接部分。

5. 1.2. 1固定烟罩的功能

固定烟罩具有以下功能：

(1)实现垂直烟罩向倾斜烟道的过渡。

(2)保证活动烟罩升降时固定烟罩与活动烟罩之间的密封。

(3)支撑氧枪口和副枪口。

(4)进一步冷却烟气。

5. 1.2.2 对固定烟罩的要求

具体如下：

(1)为防止大块渣喷入，固定烟罩和活动烟罩之间缝隙必须小于20mm,并 采用水封、氮封等方式密封。

(2)固定烟罩的高度应保证在吹炼最不利的情况下，由炉口喷出的钢渣不 至于被带到烟道内造成堵塞。

(3)固定烟罩的安装必须保证位置、角度准确，从而保证氧枪和副枪下到

• 38 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 *κ*r*g⅜代*t*代y⅛∙p⅛~p⅛

转炉内后其位置准确。

（4）密封良好。在固定烟罩上，设有加料孔、氧枪插入孔、副枪插人孔等, 每一处都必须设有密封装置，采用氮气等进行密封，保证烟气净化回收系统的密 闭性。

5.1.3烟罩的结构

目前普遍采用的汽化冷却烟罩的结构与烟道（余热锅炉）基本相同，将在 下一节详细介绍。

5.2烟道

烟道的冷却形式有两种。采用水冷却方式的叫水冷烟道，采用汽化冷却方式 的叫汽化冷却烟道。水冷烟道因耗水量大，余热未充分回收利用，容易漏水且寿 命短，目前很少采用。现在普遍应用的是汽化冷却烟道。

5. 2.1汽化冷却烟道的作用

汽化冷却烟道具有以下作用：

（1）引导作用。转炉烟气经烟罩进入烟道，在后部风机的抽引下进入烟气 净化系统。烟道对烟气有限制、引导作用。

（2）冷却作用。尽管经过活动烟罩和固定烟罩的降温，此时转炉烟气的温 度仍然很高（1400七以上），为了保护设备和提高净化效率，必须通过烟道进一 步冷却烟气。因此汽化冷却烟道承担着烟道降温的重担。

通过烟道（锅炉）的汽化冷却可将烟气冷却到800 ~1050P左右。

5. 2.2烟道的结构

烟道的长度较长，从固定烟罩上端一直到除尘器（全湿法系统为一级溢流文 氏管，干法系统为蒸发冷却器）的上端。可分为倾斜段、上升段、水平段和下降 段。根据转炉吨位的大小，每一段可以作为一个整体或分为几个循环单元，每一 个循环单元又可以分为若干个冷却片组，烟道的断面有圆形和多边形，如图5-3 所示。

5. 2.3汽化冷却器的组成

汽化冷却烟罩、烟道统称为汽化冷却器或余热锅炉，它是由水冷壁、分水 箱、进水集管、排污阀、集箱连接件、膨胀接管、上下接口加强箍、支座、吊 箍、人孔等组成的。其中最关键部位是水冷壁，它的传热面积大小、结构形式等 对烟气冷却效果、蒸汽发生量及其本身的使用寿命都有着很大的影响。为了冷却

^■^^?^i-^?i-?^^^4^i-e4r?i^i-^~^^^^^-?i^    5. 2 烟 道 ，39 .

图5-3烟罩、烟道结构组合示意图

效果均勾及维修更换方便，每一个循环单元又可以分为若干个汽化冷却壁组，如 图5-4所示。

图5-4烟罩、烟道（每一个循环单元）展开图

5. 2. 3. 1 汽化冷却壁的结构

汽化冷却壁的作用是控制烟气的流向，通过热交换的形式使烟气降温并将其 转化为蒸汽进行回收:

• 40 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 依抬卡M^*^⅜≠⅛^⅛w⅛eP4⅛

汽化冷却器的汽化冷却壁由多根冷轧无缝耐压钢管焊接组成。有多种形式, 如图5-5所示，如密排管式（图5-5a）、隔板排管式（图5-5b）、切向鳍片管式 （图5-5c）、中心鳍片管式（图5-5d）等。

图5-5烟罩、烟道水冷壁结构示意图

a一密排管式；b-隔板排管式；L切向鳍片管式；d一中心鳍片管式

密排管式是将管与管之间排列后焊死以防漏气。该结构因焊缝太多变形严 重，相邻管子容易拉裂，多次焊接后材质脱碳，烟罩寿命短。

某炼钢厂曾采用密排管不焊接结构，每段约间隔Im设置加固圈。为解决漏 气问题，在密排管外侧设置密封包扎层，故焊接工作量大为减少，且有利于消除 热应力变形。该结构经实践证明能满足生产要求，但目前仅限于应用在汽化冷却 直烟道部分。

隔板式既可增加烟道强度，也起到烟道的密封作用，在不影响导热面积的情 况下，减小了管子的根数，降低了设备的质量。该结构的缺点是制作麻烦，施工 量大，且增加焊缝热应力影响区。隔板一般要求只在外侧焊接。

针对隔板存在的上述缺点，开发了鳍片管式结构，目前国内外已能直接轧制 的带鳍片的锅炉管，将鳍片焊接起来组成排管结构，该结构在成本上与隔板式无 大差别（材料费增加，焊接工作量减少），其显著优点是当受热管壁结垢后，管 底与筋板间的温差小，仅18K,而普通隔板结构达119P,因而不易造成管壁直 接开裂。

鳍片管分为切向鳍片管（图5-5C）和中心鳍片管（图5-5d）两种。切向鳍 片管受热工作面平滑，不易粘渣。

固定烟罩上有氧枪孔、副枪口及下料口，各种开口的形状要很好地选择，以 便不产生应力集中及冷却水涡流，一般都是采用圆形或椭圆形。为防止炉气外 溢，都要在氧枪口下料口处用氮气进行密封。

5.2.3.2 冷却壁的水、汽走向

从汽包送来的热水先进入冷却壁的总进水管，经分水管送到各个汽化冷却壁 组的进水集管，由进水集管送至各条水管内，如图5-4所示。

由各个管子产生的高压蒸汽进入集汽管，通过输汽管进入出汽总管，最后进

抬告*⅛e⅜H⅜'p⅛y⅜ypmy⅛∙f⅛^5→^^pef½~⅜∙⅛⅜"⅜'⅜  5.3 除氧器 ，4］，

入汽包。

5. 2. 3. 3 排污管

不管软化水如何处理，其中仍然含有一定量的杂质和水垢，特别是在系统经过 检修等施工之后，水里的杂质更多，这些杂质黏附在管壁上必然降低汽化冷却壁的 热导率，降低冷却效果，加快无缝钢管的烧损速度。如果杂质堵塞了管路会使汽化 冷却壁形成"干烧"状态，会很快将无缝钢管烧漏，造成生产事故。因此在生产 过程中应该对烟罩、烟道的每个汽化冷却壁组以及后面讲到的除氧器、汽包、蓄热 器等通过排污管进行定期排污，这是保证汽化冷却系统正常运行的重要措施。

5.3除氧器

5. 3.1除氧器的工作原理

为了防止汽化冷却器及管道的腐蚀结垢，必须尽可能地减少锅炉软化水中的 氧等气体的含量，故需要设置除氧器，对进入锅炉的水预先除氧。

众所周知，氧气以及二氧化碳、氮气、氢气等在水中的溶解度与它的分压成 正比，与水温度成反比。当水面上部空间的氧气分压减少时，氧气就能从液体中 跑出来，氧气在水中的溶解度随水温的升高而降低，当温度达到104七时水中溶 解的氧量最少。

进入汽包前的软化水，预先通过除氧器，使软化水与过热蒸汽逆向运动，这 样蒸汽就将软化水加热。随着软化水温度的升高，氧气等气体在水中的溶解度降 低，由水中跑出。这样就进行了软化水的除氧除气。

为了提高锅炉的使用寿命，额定工作压力在4.0MPa以上（包括4. OMPa） 的锅炉均提倡使用除盐水。

5.3.2除氧器的构造

目前国内所用除氧器大致可以分为塔式除氧器和卧式除氧器，本节将对这两 种除氧器进行介绍。

5. 3. 2. 1 塔形除氧器

塔形除氧器由除氧头、储水箱两大部分组成。除氧头安放在储水箱上边，如 图5-6所示。

在除氧头内设有伞状挡板、波纹板、筛盘、汽室等。在软化水箱内设有蒸汽 管，蒸汽管上接有若干根带有小孔的小管。由除氧头上部通人软化水及回收的蒸 汽冷凝水（带有一定温度的纯水），通过各层筛盘由上至下流动。从除氧头下部 通入的蒸汽先进入汽室。汽室为环状，内侧开有许多孔，进入汽室的蒸汽由内侧 孔冒出，分布均匀，并通过各层筛盘作曲线上升。在这汽、水逆向运动的过程 中，蒸汽逐渐将水加热。蒸汽温度由下到上逐渐降低，而水温则由上到下逐渐升

• 42 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 ∙⅜*s*~f⅛*■抬件作告告*⅛告告

图5-6塔式除氧器结构示意图

ɪ, 2一蒸汽人口； 3一排气口； 4一汽室；5-除氧头；6一冷凝水人口； 7—软化水人口；

8—筛盘；9-伞状挡板；IO—塔盖；11-出氧后的软化水；12—排污阀

高。当水运动到除氧头下部时被加热到104P ,排出氧气后流人软化水箱。

到达除氧头上部的蒸汽温度较低，一部分变为汽凝水，经过波纹板，伞状挡 板进行汽水分离，冷凝水随水流流下，一部分蒸汽和氧气一起由排汽出口排出。 这是第一步除氧。

第一步除氧以后的水进入软水箱后，又被水下的蒸汽管排出的蒸汽加热到 104t,又能排出一部分氧气，这是第二步除氧。第二步除氧以后的蒸汽又从除 氧头底部向上部运动，作为第一步除氧的蒸汽使用。

除氧器上安装着水位表，随时监视水箱内的水位。一般水位应保持在水位表 可见范围的三分之二高度。

这种除氧器的缺点是设备复杂，体积大，且除氧能力不高。主要是因为进入 除氧头的软化水等成流而下，不像卧式除氧器那样水是雾状喷出的，从而减少了 水、汽接触的表面积，达不到好的除氧效果。

5. 3. 2. 2 卧式除氧器

除氧器为一卧式贮水槽，内装除氧装置，构造简单，如图5-7所示。

进入除氧器的水由喷雾装置喷出，被液面上的饱和蒸汽加热，落入水槽中， 在水槽中又被带小孔的蒸汽管加热，经过二次加热把水中溶解的氧、一氧化碳、 氮等分离除去。水槽中贮存水的蓄热量，对OG锅炉的负荷变动也起缓冲作用。

除氧器内部装有喷雾装置，蒸汽空间设有飞溅板，贮水部有蒸汽吹入管、挡 板。槽本体上有给水入口、蒸汽入口、除氧水出口、均压蒸汽口、放空气管、排

g∙^f⅛'⅜'p⅛'f⅛'f⅛⅛⅛'P⅛^⅛'P⅛∙f¾∙p⅛∙⅛∙p⅛^~⅛∙{⅜'⅛'⅜^4~⅜⅛⅛^⅛  5.4 汽 包 .，43，

图5-7卧式除氧器的结构示意图

I-除氧水出口； 2-蒸汽人口； 3-安全阀；4一压力表；5-放空阀； 6—软化水入口； 7-温度计；8-水位表；9, 10一排污阀

水口等，并有压力计、温度计、水位调节计、水位计安全阀等计量安全设施。

卧式除氧器的特点是喷雾装置装在给水入口处，喷雾孔喷出的水压力按照负 荷由弹簧来自动控制，从低负荷到高负荷，给水的喷雾状态都是稳定的。

喷雾装置喷出的水碰到飞溅板，变成细滴而落下。由于变成细滴，它的表面 积增大，与液面的饱和蒸汽迅速进行热交换，被加热后温度上升到104^CC以上， 水中的气体跑出，这称为一次除氧。

落到贮水槽水面上的水在贮水槽中被多孔的蒸汽管加热，直至饱和温度，由 于蒸汽的搅拌作用，溶解的气体大量放出，这称为二次除氧。

二次除氧后的蒸汽逸出水面后又作为一次除氧加热软化水的热源。放出的气 体带着少量蒸汽从放空阀排出。

这种除氧器有一套压力控制、水位控制、溢流放水以及发出警报装置，压力 控制是先测出箱内压力，由压力调节阀自动控制加热蒸汽量使除氧器的压力保持 一定。由水蒸气表可知，控制其压力也就控制了温度。

锅炉负荷的变动直接变为除氧器的水位变动，通常设定一水位，由水位调节阀自 动控制给水量使之保持恒定。当水位控制装置发生故障并且负荷变动时，使水位高低 异常，此时设上限、下限发信警报装置以及锅炉给水泵停止等保护装置。

当除氧器存水过多、水位过高时，设置的溢流放水装置把水放出。为了保 温，在壳体外面用25mm矿棉保温，扎以金属网，抹25mm水泥。也可以矿渣棉 保温之后，最外层用彩涂板包裹。

5.4汽包

5.4.1汽包的作用

汽包是转炉蒸汽回收系统中的主要设施之一。它的主要作用有以下几点：

• 44 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 性供飪%毋作*收长*依告供

(1)提供热软化水。向汽化冷却烟道及烟罩提供经除氧处理的热软化水。

(2)收集蒸汽。接收烟道、烟罩产生的蒸汽，使汽、水靠动压差自然循环 或靠热水泵强制循环方式形成回路。

(3)汽水分离。从汽化冷却烟道及汽化冷却烟罩出来的蒸汽以汽水混合物 的形态汇集于汽包内，为了引出饱和的蒸汽，尚需一个使汽、水彼此分离的过 程。汽包的存汽空间及汽、水分离器就可以达到这个目的。

5. 4.2汽包的结构

典型的转炉蒸汽回收所用汽包由壳体、进汽管、出汽管放散管、出水管、安 全阀、压力表、水位表、平衡容器、加药管、排污管以及在汽包内设置的挡板、 汽水分离器、孔板等组成。汽包的结构如图5-8所示。

图5-8汽包的结构示意图

I-进汽管；2-蒸汽出管；3-放散阀；4-安全阀；5一上升管；6—排污阀;

7-衡管；8-压力表；9一低位水表；10一高位水表；II-孔板；

12, 14—汽水分离器；13一加药管

一般来讲，汽包的使用压力在4MPa左右，常用温度在250七左右，水位高 度在汽包高度的1/2以上、2/3以下。由于转炉产生的汽量波动性大，蒸汽压力 变化快，因此在汽包的尺寸和耐压强度上都要有充分的考虑。现将国内采用未燃 法的120t、300t转炉汽包的主要参数列于表5-1中。

表5』120t、30Ot转炉汽包的主要参数

转炉吨位/I	内径/mm	长度/mm	容积/n?	耐压/MPa -	蒸汽最高温度/工
120	~2100	7550	25		225        -
300	1800	13516-	~33	-4?0—	250

5. 4.3汽包的工作原理

5. 4. 3. 1 汽水分离

由汽化烟罩或汽化冷却烟道产生的汽水混合物形态的蒸汽，经上升管进人汽

^~?^i^-?^ir?i-^r?ir?<ir^^-?ir^^-?i-?<r^ir^-?^r?^?<i^^ 5. 4 汽 包 ■ 45 ■

包，由于汽流直接冲击挡板，一部分水滴挂在挡板上并顺挡板滴下进入水中，做 到了初步汽水分离。同时由于挡板的存在也减少了汽流的冲击力，避免在汽包内 引起汽水搅拌。当进入汽包的蒸汽经由出汽管输出时，首先要经过汽水分离箱和 多孔板，多孔板上钻有许多小孔，这时与转炉烟尘净化系统中的挡板脱水器和丝 网除雾器的脱水原理相同，蒸汽中的水滴要挂在脱水器及孔板上并顺倾斜底板经 沟槽流人泄水管，从而保证排出的饱和蒸汽中含水量极少。

在有的汽包中，为了加强汽水分离效果，在多孔板上面再加上波纹板。以多 层多孔板作为粗水粒分离，以波纹板作为细水粒分离。

5. 4. 3. 2 水位控制

汽包水位控制是极为主要的一项工作。汽包内水位过低，可能造成汽压急剧 升高，甚至引起汽包爆炸；水位过高.可能造成汽化烟罩或汽化烟道产生的蒸汽 排不出来，导致管道、烟罩或烟道压力增高，也有可能发生爆炸。不管哪种现象 的出现，都会造成重大事故，影响安全和生产。特别是汽包的水位高低反映着汽 化冷却烟罩和烟道的满水与缺水，而汽化烟罩和汽化烟道的满水和缺水都将会对 设备安全造成严重危害。这里以玻璃管式水位表为例进行说明。

当汽化冷却器严重缺水时，汽包水位表白而亮，水位表看不见水位，操作室 里水位表无显示，蒸汽流量明显增大，给水流量明显减少。

当汽化冷却器严重满水时，汽包水位表发暗，看不清水位，操作室水位表指 示最高位置，给水量增大，蒸汽流量减少，汽包压力指示值波动，汽包、蒸汽管 路会发生严重冲击振动。每当发现汽包水位表异常吋都要及时处理。

当需要补充水时，启动软水泵。将除氧后的软化水经入水管打入汽包内。由 于汽包内的入水管是一个钻有许多小孔的长管子（如图5-8所示），能够使给水 通过节流小孔沿汽包长度均匀分配。

为了随时监视汽包的水位，在汽包上安有水位表（也有称为液面计）。有低 读水位表和高读水位表因为转炉车间生产条件等原因，在汽包现场观察是很困 难的，可通过摄像头把水位表的图像直接传输到操作室随时监控。在先进的控制 系统中，也可将水位数据直接传输到操作室计算机画面上进行监控。

为了安全起见，要安装水位报警装置，有水位高报警和水位低报警。汽包的 水位在吹炼期由水位、蒸发量和给水量三冲量控制，在非吹炼期由水位、给水量 二冲量控制。在吹氧炼钢之前，汽包中的水位应保持在40% ~55%状态，在吹炼 过程中通过电动给水阀控制汽包水位在55% ~ 70%状态。汽包水位的高极限为 80% ,低极限为30% ,新建的转炉厂的汽包多采用水位自动连锁控制。

5. 4. 4汽包的维护

为了使汽包安全运行，在汽包上装有压力表和安全阀，一旦汽包内压力超过

• 46 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 ^r^r^r^r^^^^^

设定值时，安全阀就会自动打开，放汽减压。同时，还安有放散阀，将蒸汽直接 放空。

在汽包下部设有排污管和加药管，排污管的作用是为了排除汽包内的沉积物 及含盐较高的锅炉水。排污时汽包内的水位应在50%以上。

为了防止汽化冷却器管内壁的腐蚀，必须定期分析水质，并通过加药进行调 节。水质分析项目包括有机磷含量、总硬度、总碱度、钙硬度、氯根、电导率、 PH值、SS值等。

一般对水质的要求是：磷酸根15 ~20mg∕L; PH值大于10. 3；碱度7.0；氯 根 200 ~400mg∕L_o

调节水质药剂一般为工业磷酸盐，其成分为：Na3PO4 ∙ 12HQ含量大于 92%,不溶性残渣小于0.5%,磷酸盐溶液浓度不超过5%。加药量应根据本厂 生产实际通过试验来确定。

5.5蓄热器

5.5.1蓄热器的作用

转炉汽化冷却产生的蒸汽量和蒸汽压力是间断的、波动的。在冶炼周期中吹 炼时才产生蒸汽，非吹炼时就无蒸汽产生。即使是在吹炼期间产生的蒸汽量也是 忽高忽低。然而，用户需要的蒸汽用量均匀，压力稳定。如果这种汽量间断、压 力波动的转炉汽化冷却产生的蒸汽直接送往用户，将会造成用汽设施极不稳定， 甚至损坏。

为了解决产汽与用汽之间经常变化着的矛盾，就应该设置一个具有一定容积 的蓄热器，以便储存蒸汽，调节压力，并均匀地将蒸汽输送到主管网（用户）。 蓄热器就是这样一种保证转炉汽化冷却蒸汽有效利用，并将周期性产汽汽源变为 连续稳定的汽源的关键设备。

5. 5.2蓄热器的工作原理

蓄热器以相当小的空间储存大量的蒸汽，其原理就是增加压力将蒸汽液化， 被引出使用时压力降低，使之再蒸发成蒸汽。

目前在转炉蒸汽回收系统中采用的多半是湿式变圧蓄热器。所谓湿式，就是 内部充有大量的热水，只留一部分为蒸汽空间。所谓变压式，就是咋炼时多余的 蒸汽被引入蓄热器内，蒸汽在蓄热器内将水加热，一部分蒸汽凝结成水，容器压 力渐渐升高，并使水达到该压力下的饱和温度，最高压力可达到汽包的压力。

非吹炼期，由于向外供蒸汽，蒸汽压力降低，蓄热器压力也降低，热水被蒸 发，热水热熔降低。蓄热器内压力的变化，改变着蓄热器内的饱和水熔，并以此 来实现热能的储存和放出。由于从蓄热器内放出来的蒸汽很接近饱和状态，一般

■^r^_ir^r^^^r^r^'^r^?^?^r^r^r^^^                5. 5 蓄热器 ・ 47 ・

在使用之前，必须另外加以过热或者与其他过热蒸汽混合。

5.5.3蓄热器的构造

蓄热器是由进汽管、出汽管、进水管、排污管、空气阀、安全阀、压力表、 水位表、调节器等组成的，其结构如图5-9所示。

图5-9蓄热器结构示意图

1 一进水管；2一进汽管；3—安全阀；4一压力表；5一放散阀；6一蒸汽出管；7-平衡器;

8一水位表；9-排污阀；K）一进汽喷嘴；11-（出汽）集汽管

由汽包出来的蒸汽经进汽管通过进汽内管的进汽喷嘴进入水中，将水加热到该压 力下的饱和温度。当向管网输送蒸汽时，蓄热器内的蒸汽进入集汽管，通过出汽管送 出。集汽管是一根位于蒸汽空间上部的管子，上边开有许多d可l便于汽水分离。

当蓄热器的压力异常上升时，为放出系统中的过剩蒸汽，设置排放阀，把蒸 汽排人大气。

当蓄热器的压力超过安全阀设定压力值时，安全阀自动打开，排汽降压。

排污阀用于定期排出蓄热器内沉淀物。

蓄热器上安装有水位表，便于现场观察蓄热器内的水位。有的为了控制液面 还设有液面计等，便于随时观察蓄热器的内部状态。

由于蓄热器内水面上有蒸汽释放出来，水面有波动，为了防止有假水位，故 水位计结构是带补偿的真空水位计。蓄热器的水位应保持在水位表可见范围之 内，为了安全，设有水位低报警和水位高报警的装置。

国内120t、30Ot转炉蓄热器参数见表5-2。

表5-2 120t、30Ot转炉蓄热器的基本参数

转炉吨位/t	长度/mm	直径/mm	工作压力/MPa	工作温度/（	容积/m3
120	1020	2500	2.6	225	42
300	2100	25∞	4.0	250	99

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5.6水泵

在氧气顶吹转炉烟气净化回收系统中，有许多水的循环回路，这些循环都是 通过水泵的运转实现的。而且系统中所用泵的种类繁多，有清水泵、泥浆泵、给 水泵、热水泵等。本节将对水泵，特别是离心泵的工作原理、性能、特点、操 作、维护等作简单的介绍。

5. 6. 1离心泵

5.6. 1. 1 离心泵的工作原理

离心泵是叶片式泵的一种，由于这种泵是靠一个或数个叶轮旋转时产生的离 心力来输送液体的，故叫做离心泵。

离心泵的工作原理就是在泵内充满水的情况下，叶轮旋转产生离心力，叶轮 槽道中的水在离心力的作用下甩向外围流进泵壳，于是叶轮中心压力降低，这个 压力低于进水管的压力，水就在这个压力差的作用下由水源流入叶轮。这样水泵 就可以不断地吸水不断地供水。

除了叶轮的作用之外，螺旋形泵壳起的作用也是很重要的。从叶轮里获得了 能量的液体流出叶轮时具有较大的动能，这些液体在螺旋形泵壳中被收集起来， 并在后面的扩散管里把动能变成压力能。

5. 6. 1. 2 离心泵的分类

离心泵的分类方法很多，一般按以下几种方法来分：

(1)按叶轮的个数和级数划分。按叶轮的个数和级数可分为单级泵和多级 泵。泵中只有一个叶轮的叫单级泵，泵中有多个叶轮的叫多级泵，有几个叶轮就 叫几级泵。级数越多，扬程越高。

(2)按叶轮吸入液态方式划分。按叶轮吸入液态方式可分为单吸泵和双吸 泵。液体从一侧吸入叶轮的叫单吸泵，液体从两侧吸入叶轮的叫双吸泵。

(3)按导叶机构的形式划分。按导叶机构的形式可分为蜗壳式泵和导叶式 泵。泵体像蜗牛壳形状的离心泵叫蜗壳式泵。单级泵大多是这种泵。在叶轮外 围安有几个导叶片的泵叫导叶式泵，早期也称为透平泵。多级泵大多是这 种泵。

(4)按泵体接缝形式划分。按泵体接缝形式可分为水平接缝的泵和垂直接 缝的泵。具有水平接缝的泵叫中开式泵，是通过泵轴中心线的水平面上开有泵体 接缝的泵。垂直于泵轴中心线的面上安装泵盖的泵垂直接缝的泵。单级泵和分段 式多级泵多采用这种形式。

(5)按输送液体的性质和用途划分。按输送液体的性质和用途还可分为一 般离心泵、离心式水泵、离心式油泵、冷凝水泵、锅炉给水泵等。

^r^r^^^^^^^r^r^^^P^^r^r^r^^^           5. 6 水 泵 ・ 49 '

5.6. 1.3离心泵的主要参数及性能曲线⑶

离心泵的主要参数有扬程、流量、轴功率、效率等。

扬程是指单位质量液体通过水泵后获得的能量。扬程又叫总扬程、全扬程或 总水头，用H来表示，单位为"m”。水泵扬程可近似地用下式表示：

H = （PC -PS）/y                        （5-1）

式中Pc, PS..泵出入口绝对压力，Pa;

y——所抽送液体的密度，kg∕_m³_o

流量就是指单位时间内水泵供出的液体数量，单位为"mVh”或"L/s”。

轴功率指由原动机传给水泵泵轴上的功率，用N表示。

水泵的轴功率不是全部用来供水，其中有一部分消耗，表达式如下：

Y = γQH

式中Ne...有用功，kg ∙ m/s；

Q..所抽送液体流量，kg/s；

H-所抽送液体扬程，m。

水泵的效率即有用功与轴功率之比为：

(5-2)

T₇ = NJN

(5-3)

5. 6. 1.4 离心泵的性能曲线⑶

离心泵在工作时，当泵转数为某一定值时，用来表示流量、扬程、功率和允 许吸上真空高度之间相互关系的曲线叫做离心泵的性能曲线或特征曲线。

通常在转数不变的情况，每台离心泵都有三条曲线，即流量-扬程（Qm） 性能曲线、流量-功率（Q-N）性能曲线和流量-效率（Qp）性能曲线。其中流 量-扬程性能曲线是离心泵最基本的性能曲线。利用这些曲线，可以使我们了解 泵的性能，对于正确地选择和合理地使用泵都起着很重要的作用。

离心泵的Q-//性能曲线与风机性能曲线类似，一般情况下有三种形式，即驼

峰性能曲线、平坦性能曲线、陡降性 能曲线，如图5-10所示。

Q-H、Q-N、Qp三条曲线到目前 为止尚不能用计算方法准确求得，一 般都通过试验方法测得。制造厂出厂 的离心泵都要在厂内进行试验并绘出 性能曲线，供用户选择和使用时参考。 如果泵的转数、叶轮直径、输送液体 发生了改变，性能曲线也就改变了。

离心泵具有流量范围大，转速高，

图5-10离心泵QT性能曲线

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操作方便可靠，调节和维修容易，并易实现自动化和远距离操作，结构简单紧 凑，体积小，质量轻等优点，因此得到广泛的应用。

离心泵在小流量、高扬程的情况下应用时受到一定的限制。

5. 6. 1.5 离心泵的吸上高度

从离心泵的工作原理可知，泵之所以能吸上液体，主要是依靠叶轮中心压力 降低，再依靠贮液槽液面在大气压作用下使液体沿吸入管进入泵的叶轮中心。在 通常情况下，0. 1MPa相当于10. 3m水柱高度，如果泵的中心为真空并不计吸入 管阻力阻损，那么外界大气压也只能将水升高10. 3m水柱高度，可见泵的吸入高 度是有限的。因此规定用允许吸上真空高度来表示泵吸上高度。

5. 6. 1.6 汽蚀

如果泵离液面过高，超出允许吸上真空高度减去吸入管阻力损失后的值，则 当泵叶轮中心压力降低到等于液体在当时温度下的饱和蒸汽压力时，那么液体就 开始沸腾汽化，在液流中形成气泡，气泡中充满着蒸汽和自液体析出的气体。当 气泡被液流带入叶轮内压力较高的区域时，气泡中的蒸汽突然凝结，而使气泡破 裂。由于气泡破裂得非常快，因此周围的液体就以极高的速度冲向气泡原来所占 的空间，产生强烈的水力冲击，即水锤作用，其频率达每秒钟两三万次，使叶轮 表面受到严重损伤。这种液体汽化、气泡产生和破裂的过程中所引起的一系列现 象叫做汽蚀。汽蚀对泵起着严重的破坏作用，轻者使叶轮表面出现麻点，影响泵 的效率、流量和扬程，重者击穿叶轮盖板和叶片。在汽蚀猛烈的时候，泵就完全 中断工作。在汽蚀发生的时候，泵还会发出振动和噪声。因此，严格地说，泵是 不允许在汽蚀状态下工作的。

5. 6. 1.7 离心泵的缺点

离心泵具有以下缺点：

(1)启动前应先灌水。在一般情况下，离心泵启动前应先灌泵或用真空泵 将泵内空气抽出。自吸离心泵使用前虽不必灌泵，但目前使用上还有局限性。

(2)液体的黏度对泵的性能影响较大。当液体的黏度增加时，离心泵的流 量、扬程、吸程和效率都会显著地降低。

(3)流量、扬程有限制。离心泵在小流量、高扬程的情况下应用时受到一 定的限制。

5.6. 1.8 离心泵的构造

离心泵的结构形式很多，但其一般构造主要是由叶轮、泵体、密封环、轴封 装置、托架和平衡装置所组成的。图5-11为一般的离心泵示意图。

离心泵能输送液体主要是靠装在泵体内叶轮的作用，它的形式有三种，即： 闭式、开式、半开式，如图5-12所示。

泵体又叫泵壳，它的主要作用是将叶轮封闭在一定空间中，汇集由叶轮甩出

-f^^i^r^i^i^ir^rS^^^ir(^^^∙P^ir^-^^          5. 6 水 泵 • 51 •

I-叶轮；2-叶片；3一泵壳；4一泵轴；5-填料箱；6-底阀；7-扩散管

图5-12水泵叶轮示意图

来的液体导向排出管路，并将液体的一部分速度能转变为压力能，即增加它的压 力。它是一个永受液体压力的零件。一般泵体有三种，即蜗壳形泵体、具有导叶 装置的泵体和双层泵体。

密封环又叫口环，一般装在泵体上。与叶轮吸入口外圆构成很小的间隙，其 主要作用是防止叶轮与泵体之间的液体漏损。

在离心泵中旋转轴从固定的泵体中伸出。为防止泵内的高压液体漏出，同时 防止空气进入泵体内，所以设有轴封装置。轴封装置有填料密封、机械密封、浮 动环密封三种形式。

为了调节离心泵的轴向力不平衡现象，设有平衡孔、平衡管和平衡盘等轴向 平衡装置。

5.6.2热水泵

转炉的汽化冷却器的供水是用给水泵和热循环水泵等来进行的。这是在高温 高压下进行运转的泵。结构形式多为单级离心泵。由于这种泵的工作压力较高，

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进水温度多为K)4。C以上，因此要求接触液体部分零件的材质比一般离心泵的 高，泵壳较厚，轴封装置要有耐热性，轴承和轴封装置外部一般设有冷却室通水 冷却。有的轴承装置外设有散热片。泵的支撑一般都在轴心水平面上安装支架。

热水泵是在高温高压下运行的，因此为了适应汽化冷却装置负荷变化的需 要，要求泵的性能曲线必须平坦。另外泵输送的是一定压力下的饱和水，因此要 求气蚀性能好。为了延长泵的使用寿命，有的还设有暖泵装置、转子热补偿装 置、再循环管等。

热水泵在运行中最重要的是要防止化汽，因此在安装热水泵选择位置时，一 定要有充分的倒灌高度。热水泵在运行中常发生的故障及处理方面将在操作一章 中介绍。

5.6.3泥浆泵

对泥浆泵要求的最重要事项，是要有对固体颗粒的耐磨性，而且要采用不致 被固体颗粒堵塞的泵内部的结构尺寸，即在这里也有材料和结构的问题。

在材料的选择上，要求泵的主要部件用硬质金属制造，当用普通金属制造 吋，其过流部分应用软质橡胶张贴，而且其滑动部分要从外部注入清水以防止 磨损。

在结构设计上，要尽量使叶轮和泵体内的流道没有突然变狭窄的地方，以减 小阻力，减轻泥浆对叶轮和泵体的磨损。

当叶片宽度很窄时，需将叶轮制成所谓开式的，由于叶轮与泵体侧壁的相对 运动，通过叶轮的固体颗粒经常处于摇动状态。

5.7汽化冷却及蒸汽回收系统的循环

5. 7.1循环的工作原理

汽化冷却及蒸汽回收系统的循环方式有两种，一种是有水泵的叫强制循环， 一种是没有水泵的叫自然循环，如图5-13a和b所示。

强制循环的流程如图5-13a所示，其流程如后所述。软化水经泵站送到除氧 器除氧后经水泵送入汽包，再由热水泵送到烟罩和烟道。当高温烟气从汽化冷却 烟罩、烟道中心通过时，汽化冷却器无缝钢管内的热水被加热变成水蒸气，同时 烟气得到冷却。水蒸气因其密度比水轻而上升，各个无缝钢管里产生的高压蒸汽 进人集汽管，通过输汽管进人出汽总管，最后进入汽包。进入汽包的蒸汽一部分 冷凝成水，存在汽包下部，经热水循环泵、进水总管、分水管、进水集管送回汽 化冷却器的无缝钢管内；一部分蒸汽进入蓄热器储存。

不设水泵，只依靠蒸汽上升和冷凝水下降进行循环的方式被称为"自然循 环”，如图5-13b为活动烟罩的水汽的“自然循环”。目前只有部分活动烟罩采用

—Pt\⅜e⅛^⅛^r½^"  5.8 转炉烟气收集及余热回收系统的生产准备 • 53 •

图5-13汽化冷却及蒸汽回收系统的循环示意图 a-强制循环；b-自然循环

自然循环方式。

5.7.2系统的排污

转炉烟气收集及余热回收系统的定期排污是保证系统安全运行，提高烟罩、 烟道（余热锅炉）使用寿命，防止漏水.稳定生产秩序的重要一环。

当发生系统中管路，特别是余热锅炉的汽化冷却器的下联箱、进水总 管、锅炉管结垢或沉积物堵塞时，系统的循环量就要减少，锅炉管温度必然 升高，加速了锅炉管的氧化，缩短了使用寿命，还容易导致漏水事故。如果 下联箱、进水总管堵死，就会使某一组或几组锅炉管形成"干烧”状态，急 剧氧化，很快烧漏，不但影响生产，维修起来既费力又麻烦，甚至不得不停 产更换余热锅炉的部件。因此，要求生产过程中每隔2h就要对锅炉系统进 行一次排污。

同样，对除氧器、汽包、蓄热器等也必须定期排污。

为了尽可能将水中杂物在进入汽化冷却器之前去除，有的设计在软水箱与除 氧器之间、除氧器与汽包之间和汽包与汽化冷却器之间增设并联的过滤器，如图 5-14所示。并联过滤器是供水和清理交替进行。

当然，水源的水质应符合锅炉用水的标准，管路中应有过滤器，而且需定期 清洗过滤网。

5.8转炉烟气收集及余热回收系统的生产准备

本节内容是借鉴某150t复吹转炉的有关规程编写的，各厂应根据本厂的工 艺、设备的具体情况结合自己的实践经验认真制定。

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图5-14汽化冷却及蒸汽回收系统的排污设置

5. 8. 1系统保温

系统保温包括：

(1)管路保温。为减少热能损失，应对系统的蒸汽管路用保温材料进行保 温处理。

(2)仪表保温。在室外温度低于O^tC以下的地区，特别是北方寒冷地区，转 炉烟气收集及余热回收系统的仪表部分的取样管路用"伴热带”等进行保温, 以免细小管路结冻甚至被冻裂，影响仪表的正常运行。

5. 8.2挂"指示牌"

转炉烟气收集及余热回收系统中，各种阀门的种类及数量繁多，为防止误操 作及便于检修和维护，必须逐一指定名称、排出序号、挂上指示牌。

5.8.3系统的清洗

新建或大修的转炉烟气收集及余热回收系统在施工结束后都必须进行认真的 清洗。

虽然系统中的管材、部件及设备在出厂前有可能已经采取了清理、除锈、打 压等措施并进行了密封，但是，由于运输、存放、施工等原因，可能产生锈蚀或 施工时进入泥土、塑料、焊渣及施工杂物。如不认真清洗将导致系统堵塞，会给 正常生产留下发生事故的隐患。

系统清理时首先将蓄水池彻底清扫冲洗干净，然后对系统各部管路、设施依次 分段进行清理和冲洗。每次冲洗后都必须将过滤器的过滤网清扫干净，打开各部位 的排污阀，将污泥排放干净。反复冲洗数次，直到最后过滤网上没有异物为止。

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5. 8.4系统的水压试验

试压的目的是检查系统的严密性，观察在试验压力下承压部件有无严重残余 变形和泄漏情况，保证在运行压力下系统运行的安全可靠性。

5. 8. 4. 1 试压前的准备

试压前的准备工作包括：

(1)确定试压操作人员、监视人员、检查人员和联系方式。

(2)准备好必要的工具，如36V安全灯、手电筒、扳手、卷尺、粉笔等。

(3)校正汽包膨胀指示器，指示零位。

(4)安装好校验准确的压力表。

(5)对试压系统的设备、管路、阀门、人孔、手孔、支吊架、汽包活动底 座、法兰等进行一次全面的外观检查，并做好记录，及时处理检查发现的问题。

5. 8. 4. 2 试压程序

试压程序为：

(1)关闭锅炉上、下联箱排污放水阀，汽包紧急放水阀和汽包连续排污阀； 关闭汽包主汽阀和加药阀；关闭循环泵出口放水阀和母管放水阀。

(2)开启汽包空气阀、压力表和水位表联通阀；通知启动给水泵运行上 水，开启汽包给水阀，缓慢给锅炉充水。当气温低于20工时试压水温不得低于 20七。

(3)在充水过程中，应随时检查空气阀是否冒气。如不冒气，应停止充水。 检查空气阀是否畅通，各排污放水、加药阀是否关闭严密，以及有无泄漏处。查 明原因处理后继续充水。

(4)汽包空气阀冒水并无冒汽声音后，关闭给水阀停止上水。同时关闭空 气阀。全面检查系统有无泄漏。观察汽包膨胀指示器的指示数值，并做好 记录。

(5)无泄漏后进行升压。缓慢稍开给水阀，控制工作压力的上升速度为每 分钟 0.2~0.3MPa_o

(6)升压过程中，每升高工作压力的10%时，停止升压，全面检查试压系 统。检查出的缺陷应做好标记和记录，并放水进行处理。

(7)在接近工作压力时，升压速度更应减慢，并且要严格操作密切监视。 当升压到工作压力时停止上水。再次对试压系统进行全面彻底的检查，并做好 记录。

(8)通知仪表管理单位，关闭不进行超压试验的各表计；关闭汽包水位表 联通阀。

(9)重新用电接点压力表给电磁脉冲安全阀定位(锅炉允许的最大压力

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值)。从工作压力到试验压力间的升压速度控制在每分钟不超过0. 2 ~0. 3MPa_o

(10)继续升压到超压试验压力，停止升压。5min内压力不变，然后降至工 作压力再次全面检查。

满足上述条件为试压合格。

5. 8. 4. 3 试压注意和严禁事项

试压注意和严禁事项为：

(1)在试压过程中，严禁在带压情况下敲打各部件及焊缝。

(2)承压部件有渗漏现象，如发现渗漏现象加重时，检查人员应迅速离开 渗漏地点，并报告指挥打压人员。

(3)除弹簧压力表和电接点压力表外，其余系统各表计不参加超压试验。

(4)压力升至试验压力时停止升压，并停止给水泵运行。

(5)进行炉内检查时照明应充足，必须用安全行灯或手电。

(6)打压合格或停止打压，排水降压速度与升压速度相同应缓慢，严禁大 开排水加快降压速度。

(7)气温低于-5七时，水压试验必须有防冻措施。

5. 8.5余热锅炉煮炉

煮炉的目的是除掉锅炉管、汽包及循环管路中的油污、铁锈和水垢。提高锅 炉的热效率，保证锅炉的使用寿命。

(1)药品及药量。可将系统的锈蚀程度分为1、2、3类。

1类：汽包、锅炉及管路从制造到安装结束，处于可靠保管之下，无腐蚀 现象。

2类：汽包、锅炉及管路长时间露天存放，或制造安装完成后长期停用，无 可靠防护措施，出现红色和黑色锈蚀层。

3类：汽包、锅炉及管路内部有严重铁锈和水垢。

按其不同的类别投放不同的药剂量，如表5-3所示。

表5-3煮炉用药品及药量表

药品名称	加药量/kg ∙ m "3
	1	2	3
NaOH	2~3	3 ~4	5 ~6
Na3PO4	2~3	3 -4	5-6

(2)煮炉方法：

D药在溶解器搅拌溶解后，通过注入器打入汽包。

2)开启分汽缸阀，蒸汽回收阀组旁通阀，蒸汽直通阀，蒸汽母管联络阀,

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汽包汽阀。稍开汽包蒸汽电动阀组旁通阀。

3)蒸汽引入汽包后，启动1~2台循环泵运行。

(3)煮炉时阀与程序。

根据系统锈蚀程度分类，确定的煮炉程序见表5-4。

表5-4煮炉时间与程序

序号	程序	煮炉时间/h			备注
		1类	2类	3类
1	药品注入_______	3	3	3
2	升压到 0.3 ~0.4MPa	3	3	3
3	紧固各人孔、手孔、阀 门、法兰螺栓	12	12	12	每隔3 ~4h取炉水样一次，化验其碱度和磷 酸根，若碱度小于100~200m"L时需补加药
4	排污一次.排污量为水 位表IOOmm水柱	1	1	1
5	升压 0.3 ~0.4MPa	8	12	24	炉水化验同前______________
6	升压 0.6 -0.8MPa,排 污一次，排污量为水位表 IOOrnm水柱	• 2	3	3	炉水化验同前
7	升压到气泡压力的75% ~ 100%,但是不超过Z5MPa	8	12	24	炉水化验同前
8	在上述压力下连续运行 并多次进行排污，同时投 人连续排污	16	19	39	每隔2 ~4h进行一次排污，排污前后各进行 一♦次排污取样化验，连续排污每小时进行一 次炉水碱度达到8~12mg∕L时，可停止连续 排污。当炉水磷酸根渐渐趋于稳定时煮炉结束
9	缓慢降压到0∙3~0.4MPa	1	1	1	每次紧固各人孔、手孔、阀门、法兰螺栓
10	共计煮炉时间	54	62	108

5. 8.6余热锅炉洗炉

煮炉结束后，降压运行，当炉水温度为50~60K时，停止循环泵，全部放掉 炉水。洗炉分为水冲洗和汽冲洗两种。

水冲洗：使系统内达到可能的最大压力流量。冲洗时间以排水处水色和透明 度与入口处目测一致为合格。

汽冲洗：缓慢给汽暖管，后进行冲洗，冲洗压力为额定压的75%,最低不 得低于25%,冲洗时间15 ~20min,至少冲洗两次，每次间隔6h。

无论水或汽冲洗，管路上的阀门除控制阀外均应全开。

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5.9转炉烟气收集及余热回收系统的运行操作

本节内容是借鉴某150t复吹转炉的有关规程编写的，各厂应根据本厂的工 艺、设备具体情况结合自己的实践经验认真制定。

5. 9.1运行前的准备

(1)校验仪表。检查、校验系统内的各水位表、压力表、报警信号，应动 作灵敏，指示清晰，数字准确。

(2)紧固螺栓。紧固系统内所有螺栓，试验各阀门应灵活好使。

(3)检测水泵。各水泵应盘车灵活，巴氏合金压盖松紧适度。轴瓦油盒清 洁，油质合格，注油适量，电机接地良好，绝缘合格。

(4)关闭排污阀。清除除氧器水箱、汽包、蓄汽器内的杂物，关闭全部排 污阀、人孔、检查孔。

(5)调好各安全阀。将各安全阀调整到规定放散压力。

(6)查漏。检查系统有无泄漏和堵塞。余热锅炉水冷管壁无变形，受热面 无结渣和杂物，锅炉本体系统、上升下降管路支吊棄受力均匀正常。

5. 9.2运行中的操作

上述准备工作完成后，依次打开各阀门，启动水泵，确认水泵运转正常，系 统无泄漏。当各表计指示准确，各处水位、水压、水温符合要求，各安全阀动作 灵活，极限准确时，系统方可投入正常运行。

锅炉汽包和循环泵的运行操作如下：

(1)冲洗校对水位表、压力表，保持清晰易见、准确。

(2)吹氧炼钢前保持汽包水位在规定值范围内，一般为40%~55%,吹 氧炼钢运行中用电动给水阀控制汽包水位在55% ~ 70%,水位高低要及时调 整，电动失灵时，用手动给水阀调整给水量。汽包安全水位极限为高80%, 低 30% ₀

(3)密切注意压力变化情况，用电动阀控制调整压力不超过极限值 (2. 6MPa)_o如电动阀失灵，分别手动给电开启电磁脉冲安全阀、电动安全阀或 手动安全阀。

电磁脉冲安全阀有定压值(12Ot转炉的电磁脉冲安全阀定为一个2. 6MPa, 一个2. 55MPa)。压力超高时先后自动开启，如自动失灵，分别手动给电开启电 磁脉冲安全阀、电动放散阀或手动放散阀。

(4)压力不降或继续上升，应立即通知炉前提枪并将转炉摇到前倾45。处等 待。查明原因处理正常后方可继续运行。

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(5)根据炉水品质决定排污量。排污时先开第一道阀门，后开第二道阀门。 停止排污时先关第二道阀门，后关第一道阀门。下联箱排污每班不少于三次，每 次1 ~2min。排污要在停吹期间进行。

(6)注意锅炉管壁温度升高情况，最高不得超过350七。达到或超过350七 时，应立即通知炉前提枪并将转炉摇到前倾45。处等待，查明原因，处理正常后 方可继续运行。

(7)强制循环锅炉水流量不得低于(12Ot转炉)300t∕h,流量低时要及时 启动备用泵运行。同时要查明原因，及时进行处理。

(8)备用循环泵开启后，要随时观察泵的运行状况，发现问题及时处理。 循环泵轴承油箱要及时加油或换油，保证油质和油量。调整油箱冷却水使油温在 25 ~65"之间。

(9)注意检查水泵，电机运行应无杂音和振动，电机、轴承温度不超规范 规定。

(10)检查各人孔、手孔、法兰、水位表、水泵密闭材料，水冷壁管和系统 管路应无泄漏。

5. 9.3蓄热器的运存操作

蓄热器的运行操作如下：

(1)冲洗校对水位表、压力表，保持清晰易见，指示准确。

(2)蓄热器水位保持在可见度之内，水位高低变化时，要及时排水或补 水。

(3)控制每台蓄热器内压力在管网压力与蓄热器安全压力之间，根据各厂 情况，输出压力一般不大于1 ~ l∙5MPa,如电动失灵，手动开启旁通阀控制 压力。

(4)重花式安全阀有定压值。压力超高时，应自动开启安全阀放散或开启 放散阀组电动阀放散。如电动失灵，手动开启旁通阀放散。

(5)分汽缸泄水阀见汽后关闭。

(6)分汽缸压力不得高于蓄热器的输出压力，达到或超过蓄热器的输出压 力时，应调整分汽缸入口阀组或开启放散阀组进行放散。

(7)开闭各阀时要缓慢，防止冲击振动。

(8)检查人孔、法兰、水位表、系统管路应无泄漏。

5. 9.4 给水泵的运行操作

给水泵的运行操作如下：

(1)给水泵运行中随时注意电机电流、水泵压力波动情况。及时调整再循

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环阀保证压力和流量，确保电流不超规范规定。

(2)在用两台给水泵时，应及时调整两台泵的压力，电流保持平衡。

(3)轴瓦要经常加油或换油，保证油质和油量，油环带油良好。

(4)调整冷却水量，使油温在规定值内(一般为25~65七)。

(5)检查平衡管畅通无阻。

(6)水泵、电机运行应无杂音和振动。确保电机、轴承温度不超规范规 定值。

(7)备用泵出入口阀应常开，随时准备启动运行。

(8)注意检查系统管路、法兰、水泵密封材料应无泄漏。

5. 9.5除氧器的运行操作

除氧器的运行操作如下：

(1)冲洗校对水位表、压力表，保持清晰易见，指示准确。

(2)运行中保持水位在规定范围内，高于上限应停止上水，低于下限应联 系给软水泵启动上水。

(3)用蒸汽电动阀调整控制除氧器压力在0.02 ~0.023MPa,保证水温在 100~104七。水中含氧量不高于0.05mg∕L,如电动失灵，用旁通阀控制压力， 保证水温在IOoK以上。

(4)两台水泵运行要调整好压力和电流平衡。

(5)注意检查人孔、法兰、水位表、系统管路等应无泄漏。

5. 9. 6软水泵和软水箱的运行操作

软水泵和软水箱的运行操作如下：

(1)冲洗校对水位表，保持清晰易见，指示准确。

(2)注意检查高低水位信号报警是否准确。总进水电磁阀开闭灵活好 使。

(3)备用泵出、入口阀必须常开。

(4)软水泵倒泵时必须先开后停。

(5)水泵、电机运行应无杂音和振动。电机、轴承温度不超规范规定值。

(6)注意检查系统管路、法兰、水箱水位表，密封材料应无泄漏。

5. 9.7运行中注意事项

运行中需注意的事项如下：

(1)对设备技术性能不熟，不懂有关规程的人员严禁操作。没有进行开炉 前检查、试车，严禁操作。

^^i^rl^^^     5. 10 转炉烟气收集及余热回收系统的事故处理 • 61 •

(2)严禁设备、管路在强烈振动、泄漏等危及人身、设备安全的情况下 运行。

(3)锅炉三大安全装置之一失灵时严禁运行。

(4)严禁锅炉严重满水和严重缺水运行。发现锅炉严重缺水(即干锅)时, 严禁立即补水。

(5)严禁锅炉超温超压运行。严禁锅炉循环水流量在低于规定值的情况下 运行。吹炼期严禁下联箱排污。

(6)严禁锅炉在漏水情况下长时间运行。

(7)严禁蓄热器满水、缺水和超压运行。严禁分汽缸超压运行。严禁除氧 器超温、超压、降温、降压运行。除氧器水位低于规定值下限时，严禁给水泵启 动运行。

(8)给水泵运行时严禁大开除氧器伴热管阀。电机温度等于或高于规定温 度上限时严禁启动。

(9)严禁水泵低负荷运行、超负荷运行和空负荷运行。严禁水泵反转。

(10)水泵和电机冒烟、冒火、放炮、跑漏电、摩擦、超温、化汽、异音、 严重振动情况下，严禁运行。

5. 9.8设备清扫

设备清扫要求为：

(1)每班至少对所属设备、环境卫生全面清扫、擦拭两次。

(2)汽包、蓄热器、除氧器、软水箱等无积灰、无油污。

(3)电动机、泵体、阀门达到无灰无油污见本色。

(4)压力表、水位表无灰无垢，清晰可见。

(5)设备周围地面清洁，无杂物，无积水。

(6)锅炉上联箱每周放水冲洗一次，每次清扫2~3min。

(7)软水箱内部每年清除积泥、铁锈一次，每周排污一次，每次清扫 2 ~ 3 min °

(8)除氧器和除氧水箱每年除锈清扫一次。每周排污一次，每次清扫 2 〜3 min °

(9)若除氧器至汽包、汽包至锅炉之间设置有并联过滤器，应每周交替清 洗一次。

5. 10转炉烟气收集及余热回收系统的事故处理

本节内容是借鉴某1501复吹转炉的有关规程编写的，各厂应根据本厂的工 艺、设备具体情况结合自己的实践经验认真制定。

• 62 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 ^^P4^^^^r^^^

5.10.1循环水泵化汽

(1)循环水泵化汽的表现为：循环水流量下降，波动大；循环泵电流下降, 波动；循环泵窜轴，泵内有杂音；锅炉管壁温度开始升高。

(2)处理方法为：

D启动备用泵运行。

2)备用泵运行正常后，停止化汽泵。调整两台运行泵电流，压力平衡。

3)保证锅炉压力不超高的情况下，控制锅炉蒸汽输出量，维持汽包最慢降 压速度。

5.10. 2给水泵化汽

(1)给水泵化汽的表现为：给水泵电流下降，给水压力下降，泵内有杂 音。

(2)处理方法为：

D启动备用泵运行。

2)停止化汽泵运行。

3)两台泵运行，调整好电流和压力平衡。

4)关闭化汽泵出口阀，开起放气丝堵盘车。排出气体后关闭。时间允许可 使其自然冷却。

5)全面检查化汽泵是否由于化汽造成磨损等故障。

5.10. 3蓄热器满水

(1)蓄热器满水的表现为：蓄热器水位表发暗，看不清水位；蓄热器和所 属蒸汽管发生振动；蓄热器和分汽缸压力波动；蒸汽流量波动；外供汽大量 带水。

(2)处理方法为：

1)冲洗校对水位表，确定是否满水。

2) 一台蓄热器满水，关闭其入口阀，开排污阀。水位正常后关排污阀开启 入口阀。

3)全部蓄热器同时满水，关闭蒸汽入口阀，开启蒸汽放散阀，停止外供汽 进行放散。

4)开启蓄热器排污阀，开大分汽缸疏水阀。

5)向有关领导汇报，由领导决定蓄热器水位正常时，是否开启蒸汽入口阀， 关闭蒸汽放散阀进行正常蒸汽回收。

6)关小分汽缸疏水阀，保证外供气正常。

代毋令7*釜收T^^yW^r^^r^y^毋告毋*r^r^ 5. 1 1 紧急停炉事故 .63・

5. 10. 4除氧器减水

（1）除氧器减水的表现为：除氧器水位低于允许值继续下降；给水泵运行 正常，突然化汽。

（2）处理方法为：

D冲洗校对水位表，确定是否减水。

2）确定减水后，通知给水泵停泵。并通知汽包岗位工人，严密监视汽包 水位。

3）增加除氧器上水量，开启伴热管总阀进行加温。

4）查找和处理减水原因。

5）水位正常后，关闭伴热管总阀。立即通知启动给水泵给锅炉上水。

6）除氧器处理减水事故，给水泵停运期间，汽包保持不了可见水位应做紧 急停炉事故处理。

5.10. 5锅炉轻微缺水和轻微满水处理

（1）锅炉轻微缺水的处理。冲洗校对水位表，用“叫水法”叫水，可见水 位时为轻微缺水。

D确定轻微缺水后，应加大给水量，并严密监视水位。

2）全面检查锅炉水冷壁，循环管路有无泄漏。

3）关闭所有排污放水阀，全面检查汽包排污、加药，上、下联箱排污情况， 循环泵出口和母管放水阀是否关闭严密。

（2）锅炉轻微满水处理。冲洗校对水位表。用"压水法”压水，能看清水 位时为轻微满水。

1）确定轻微满水后，应关闭给水阀停止供水。

2）开启汽包排污阀和上联箱放水阀放水，并严密监视水位。

3）水位正常后，关闭汽包排污阀和上联箱放水阀。

4）注意水位波动情况，根据水位及时继续给水。

5）经处理仍看不清水位应做紧急停炉事故处理。

5.11紧急停炉事故

在系统发生下列事故时，应采取紧急停炉措施，并进行处理。

5.11.1锅炉严重缺水

锅炉严重缺水的现象为：

（1）汽包水位表发白、亮，看不见水位。

• 64 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 y⅜"P4"⅜y¾ep⅛'P⅛⅛⅛→⅜'P4"⅛⅛

(2)操作室水位表无指示。

(3)蒸汽流量明显增加，大于给水流量，或蒸汽流量先增加后下降。

(4)锅炉出口烟气温度升高。

(5)锅炉管壁温度升高或水冷外壁油漆冒烟，有糊味。

(6)锅炉循环水流量下降，循环泵电流波动大或泵化汽。

(7) 一文温度升高。

锅炉严重缺水的处理方法为：

(1)冲洗校对水位表，用叫水法叫水，如见不到水位确定为严重缺水。

(2)确定严重缺水后，立即通知炉前，提枪倒炉45。，严禁向锅炉内补水。

(3)全面检查锅炉水冷壁有无塌落、裂管、过热、严重变形现象。

(4)待锅炉自然冷却后，由车间主任、主管工程技术人员、工段和值班长 确定上水时间。

(5)上水后全面检查水冷管有无泄漏现象。

(6)由有关部门决定锅炉继续运行和炼钢时间。

5.11. 2锅炉严重满水

锅炉严重满水的现象为：

(1)汽包水位表发暗，看不清水位。

(2)操作室水位表指示最高位置。

(3)给水流量增大，蒸汽流量减小。

(4)汽包压力指示值波动。

(5)汽包和蒸汽管路严重冲击振动。

(6)从汽包和蒸汽管路法兰漏汽处开始漏水。

(7)蓄热器水位不正常的升高。

锅炉严重满水的处理方法为：

(1)冲洗校对水位表，用压水法压水，如看不清水位，确定为严重满水。

(2)确定严重满水后，立即通知炉前提枪。

(3)关闭给水阀，停止锅炉上水。

(4)开启汽包，上下联箱排污阀进行放水。

(5)全面检查汽包，蒸汽管路有无移位、拉断、裂纹、严重泄漏等现象。

(6)汽包水位正常后，关闭汽包、上下联箱排污阀。

(7)由工段或值班长确定继续运行炼钢时间，并通知炉前。

5. 11.3锅炉严重漏水

锅炉严重漏水的现象为:

抬件r%^^*佟抬*r^^r代《抬件毋^代告Nr^r 5. 12 锅炉漏水及处理 ・65 •

(I)给水流量增大，汽包水位下降。

(2)锅炉出口烟温不正常地下降。

(3)炉口烟气大量外冒。

(4)净化一文、二文温度不正常地升高或下降。

(5)汽包水位下降，保持不了可见水位。

锅炉严重漏水的处理方法为：

(1)冲洗校对水位表，用叫水法叫水确定水位。

(2)确定是严重漏水，需通知炉前提枪倒炉，确定是轻微漏水，要继续加 大给水，汇报工段、值班长、厂调决定是否继续吹炼，并严密监视水位。

(3)全面检查汽包排污、加药情况，锅炉上下联箱排污阀是否关闭严密， 有无泄漏现象。

(4)保持不了可见水位，需通知炉前提枪停炉。

(5)对锅炉进行全面检查，处理正常后方可继续吹炼。

5.11.4紧急停炉原因

凡属下列情况之一，需做紧急停炉，处理试验正常后方可继续进行吹炼。

(1)压力表全部失灵。锅炉压力表全部失灵，无法辨认锅炉压力时，需做 紧急停炉。

(2)水位表全部失灵。锅炉水位表全部失灵，无法辨认锅炉水位时，需做 紧急停炉。

(3)安全阀全部失灵。锅炉安全阀全部失灵，无法保证锅炉安全运行时， 需做紧急停炉。

(4)循环泵跳电添发生故障。锅炉循环泵跳电或发生故障，锅炉循环水流 量低于允许值时，需做紧急停炉。

(5)锅炉循环管路破裂。锅炉循环管路破裂时，需做紧急停炉。

(6)锅炉压力超高。锅炉压力超高时需做紧急停炉。

(7)给水管故障。给水管路破裂或系统设备故障，汽包保持不了可见水位 时，需做紧急停炉。

(8)蒸汽管路破裂。蒸汽管路破裂或严重振动危及人身设备安全时，需做 紧急停炉。

5.12锅炉漏水及处理

5.12.1锅炉漏水的危害

锅炉漏水对转炉烟气收集及余热回收影响较大，轻微的漏水会因为水汽在高 温下分解而增加烟气中的氢和氧的含量，减少煤气回收量。在干法除尘中可能引

• 66 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 τ⅜-f⅛-⅜-f⅛-⅛⅜-⅛≈⅛^-^pe⅜rP^^

起静电除尘器泄爆，影响生产。

漏水严重时，水可能进入转炉内，当水进入钢液内部时会引起爆炸。

5.12. 2锅炉漏水的原因分析

具体如下：

(1)内应力的作用。锅炉管之间、锅炉管与氧枪口和下料口水套之间的焊 缝处受热后产生应力导致焊口开裂。

(2)机械磨损。锅炉管受到烟气，特别是烟气中铁、渣粒的冲刷而严重磨 损，使锅炉管漏水。

(3)高温氧化：

D锅炉管使用时间太长，内侧表面长期接触高温氧化性烟气而发生氧化腐 蚀，产生漏水。

2)锅炉水水质不好导致锅炉管内壁结垢，降低了锅炉管的热导率，加剧了 靠近烟气的锅炉管内侧氧化，产生漏水。

3)锅炉水水质不好且没有按设备维护规程要求定时开启排污阀排污，最后 造成某些锅炉管单元的下联箱堵塞，形成“干烧"现象，使靠近烟气的锅炉管 内侧迅速氧化，产生漏水。

5.12.3锅炉漏水的事故处理                。

(1)锅炉补焊程序为：

D打开排水阀和排污阀，放净锅炉内的水。

2)进行锅炉焊补作业。

3)给锅炉送水，检查补焊处是否漏水，不再漏水则可准备生产。如果仍有 漏水或湿润需重复上述程序继续补焊。

(2)锅炉严重漏水：

D发生锅炉严重漏水时必须马上提枪。

2)迅速将锅炉水放净。

3)确认转炉内的积水全部蒸发净以后方可动炉。

4)按锅炉补焊程序补焊。■

(3)锅炉汽化冷却管的补焊方法：

D内应力裂纹可直接补焊。

2)机械磨损产生的漏点一般情况下可直接补焊，若漏点面积较大应该进行 "挖补"。双层重叠结构排管的内侧可采用“开天窗"的方式补焊。

3)高温氧化产生的漏点面积较大，锅炉管壁已经很薄，直接补焊的方法难 以奏效，需要采用贴补的办法，就是将新管材破开后扣在有漏点的管上进行

yy¾^⅛^"⅜^⅜ 5.13 转炉烟气收集及余热回收系统循环泵的维护和检修 • 67 •

焊补。

4) "干烧"后发生漏水的锅炉管，往往漏水的情况比较严重，且管壁很薄, 甚至整个单元都有损伤。此时应采取贴补的办法，有备品时应考虑局部或整体 更换。

5.13转炉烟气收集及余热回收系统循环泵的维护和检修

循环泵是保证转炉烟气收集及余热回收系统水循环的主要设备，其运行状态 直接关系着系统的正常运行和设备、人身安全。因此循环泵的保养和维护是保证 转炉炼钢正常生产的重要环节。

5.13.1运行中注意事项

运行中的注意事项包括：

(1)水泵运行中随时注意电机电流及水泵压力波动情况，及时调整压力、 流量，确保电流不超过规定值和供水流量值在允许范围内，并检查泵及电机的振 动情况，是否有异音，发现问题及时汇报。

(2)倒泵操作时，应先启动备用泵，备用泵运行正常后再停止原先运行的 泵，禁止转炉吹炼期停泵。

(3)密切注意汽包、除氧器、蓄热器压力变化情况，用电动放散控制压力， 如电动阀失灵，手动放散调整压力。

(4)密切注意汽包、除氧器、蓄热器水位变化情况，用电动阀控制水位， 如电动阀失灵，手动阀调整水位。

检查各人孔、水位表、压力表，烟道和系统管路有无泄漏，并向值班长汇报 检查情况。

(5)上联箱每周排污一次，每次2~3min;下联箱排污每班不少于两次，每 次1 ~2min,排污在非吹炼期间进行。

(6)开闭各阀时要缓慢，防止冲击振动，开关闸板阀时要锁紧，防止振动 窜位。

5.13. 2汽化冷却系统设备维护规程

汽化冷却系统设备维护规程具体如下：

(1)巡回检查。严格执行巡回检查制度，发现异常及时处理和汇报，并做 好记录。

(2)润滑。岗位工人每半个月对阀门丝杆加标准润滑油一次。

(3)干油润滑。干油润滑：每半年清洗更换一次；稀油润滑：每三个月清 洗更换一次，并及时对缺油部位进行补油。

• 68 ∙ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 倂母仔*修斤d⅜*rP斤斤⅛3

（4）清扫。对设备及现场定期进行清扫，保持好环境卫生。

5.13. 3 泵检修规程

泵检修规程如下：

（1）检修周期：

小修：根据设备实际缺陷决定。

中修：按炉役修周期进行。一般一年一次。

大修：三年一次。

（2）检修范围：

D对泵组进行小部分的分解检查。

2）处理漏水、漏汽和渗油，更换机械密封。

3）调整机件间隙处理窜轴，更换轴承、轴套，修理或更换泵轴、叶轮、轴 承箱。

4）调整或更换联轴器磨片和垫圈。

5）紧固各部螺栓，更换润滑油等。

6）清洗换热器。

7）修理或更换局部管道及阀门。

8）疏通或部分更换冷却水管，扫除电动机等。

9）据图纸技术要求，组装恢复设备精度。

10）对泵体、电机进行检修或更换，对机座和基础垫进行调整修理。

（3）检修质量标准：

1）泵轴径向跳动允差值：中间不大于0.05m,两端不大于0.02mm。

2）叶轮轮面偏斜允差值不大于0. 3mm。

3）叶轮密封环径向间隙配合允差值为0.45 ~0.7mm。

4）滚动轴承与轴配合过盈量为0.002 ~0.036mm。

5）滚动轴承与轴承体配合过盈量为0.013 ~0. 035mm。

6）联轴器找正的同轴度允差值：径向不大于0.10mm,轴向不大于O. 10mm。

7）机械密封安装后无漏水、漏气现象。

（4）检修中的注意事项包括：

D根据检修的内容提前查阅资料，查出检修需要的技术参数，并准备好备 品备件、检修工具。

2）与运行人员联系停水停泵，切断电源，挂上“检修操作"牌后，方可 施工。

3）联轴器、叶轮必须用专用工具拆卸，不可直接用大锤击打。

4）装拆滚动轴承时严禁直接用锤击，轴承热装时加热温度不准超过IOO工。

^^^^^^^ 5. 13转炉烟气收集及余热回收系统循环泵的维护和检修 • 69 •

5）检修中不得碰伤各零部件的加工表面。

6）拆卸零部件要按先后顺序，并打上"印记"同连接螺栓一起放到合适 地点。

7）清洗轴承箱，轴承及主要零件应用煤油彻底清洗干净。

8）工作告一段落或结束时，必须清理现场做到工完场净。

（5）验收标准为：

1）各零部件和安全装置安全紧固。

2）水泵、电机本体的振动应符合规定的允许振动值。

3）水泵、电机、轴承无摩擦声响，其温度、温升不得超过规定的额定值。

4）水泵转子的窜动量应符合技术要求。

5）泵组各零部件的结合面，管路法兰处无水渗漏现象，密封符合泄漏要求。

6）轴承箱无漏油、甩油现象。

7）冷却水管畅通。

8）各阀门开关灵活，无漏水现象。

9）压力、流量、电流达到技术要求。

10）电气验收标准见电气部分有关规定。

（6）试车标准为：

D检修单位向验收单位递交检修记录与技术数据。

2）验收单位认为检修数据符合技术规程规定、设备完整、环境清洁，经确 认无误后，按操作规程进行启动试车。

3）试车时间不应小于4h。

4）试车期间应加强维护和观察，及时发现问题及时处理，必要时停泵处理。

5）经过试车，进行两次检查，若无异常则进行验收。

（7）试车运行发现下列情况之一者不予验收：

D轴承温度超过允许值。

2）泵及附属设备的振动超过允许值。

3）电机、水泵声音有异常。

4）水泵漏水、漏气，冷却水不通。

5）轴承箱漏油。

6）水泵窜轴超过允许值。

（8）可能发生故障及解决方法：

1）水泵不吸水，压力表指针剧烈跳动。

原因：注入水泵的水不够，进水管与仪表等处漏气。

方法：再往水泵内注水，拧紧堵塞漏气处。

2）水泵出口有压力而水泵不出水。

• 70 ■ 5 转炉烟气收集及余热回收部分的主要设备 -e<^^^^ir^∙P^i^^

原因：出水管阻力太大，出口阀没打开，水泵转速不够。

方法：检查出口阀门，调整转速。

3）流量不足。

原因：水泵入口淤塞，转数不足，叶轮内有杂物，叶轮口环脱离。

方法：清洗水泵入口及管子，提高转数，叶轮口环重新紧固定位。

参考文献

[1]《氧气转炉烟气净化及回收设计参考资料》编写组•氧气转炉烟气净化及回收设计参考资 料[M].北京：冶金工业出版社，1975.

：:6］转炉烟气净化的理论及主要设备

烟气净化的目的是在进一步对转炉烟气进行降温的同时，将烟气中的尘与气 分开，最终使烟气中的含尘量达到或低于煤气回收和烟气排放的标准。

在第4章中已经介绍过，使烟气中气与尘分离的方法宏观看有三种，即湿 法、干法和干湿法。

湿法除尘时利用水或水汽将烟气中的尘先吸纳到水中，从而使尘与气分离， 然后再用各种脱水的办法将尘与水分离，水可以循环使用，尘也可以回收利用。 常用的工艺设备有喷淋塔、洗涤塔、文氏管、脱水器、丝网除雾器等。

干法除尘的粗除尘是利用水汽除尘，但是除尘后水汽全部蒸发，或利用重 力、惯性除尘，分离出来的尘是干燥状态；而精除尘是利用布袋过滤、静电等方 法将烟气中的尘与气分离，全系统分离出来的尘都是干燥的。

干湿法的除尘是一种特殊的除尘设备，粗除尘采用干法，精除尘采用湿法， 分离出来的尘既有干尘又有泥浆，故称为干湿法。

6.1烟气净化的理论基础⑴

6.1.1密度差的利用

烟尘和水滴之所以能与气体分离是由于它们之间存在粒径差和密度差。烟气 中悬浮的固体烟尘和水滴虽然都是非常微小的颗粒，最小的粒径为IoTmm,但 气体分子的平均有效直径仅为10-⁷mm,即烟尘和水滴的粒径比气体分子大IOOO 倍左右。

烟尘的密度达4000kg/n√以上，水的密度为IooOkgZn?,而标准状态下气体 的密度仅约为1. 5kg∕m³,即烟尘和水滴的密度也比气体大1000倍以上。

由于烟尘和水滴与气体之间存在粒径差和密度差，即有可能利用过滤、沉降 等方法使它们分离.达到净化的目的。

6.1. 2利用凝聚方法促进烟尘颗粒长大

氧气转炉炼钢生成的烟尘非常微小，特别是燃烧法的烟尘，粒度大部分小于 lμm,即使是"未燃法"，烟尘中小于40隰m的颗粒约占60%。粒度小的烟尘难 以直接进行过滤分离.同时小于IlXm的颗粒在悬浮系中作布朗运动，更不利于 沉降分离，而且在烟气净化过程中，气流速度较大，如烟尘的沉降速度小于气流

• 72 ∙ 6 转炉烟气净化的理论及主要设备 ^^^^^^^^^^

速度则烟尘来不及沉降而会被气流带走，所以必须创造一定的条件，如促使烟尘 凝聚，增大粒径和沉降速度，控制气体流速等才能真正实现烟气的净化。

为了促使烟尘凝聚，通常采用向烟尘中喷水的办法。利用水的雾化使固体的 烟尘润湿，润湿的烟尘在碰撞过程中不断凝聚使之增大粒径。此时，雾化的水滴 粒径越小，它在悬浮系中的总表面积就越大，被水滴捕集到的烟尘颗粒也越多， 越利于捕集小于IlXm的细尘粒。

工业试验表明，水滴的粒径。与烟尘的粒径d之比应不大于100,即OW IOo九而且研究表明，颗粒的凝聚速度与颗粒数量的平方成正比。为了使烟气中 小于lμιm的细尘迅速凝聚，悬浮系内颗粒的浓度应为IO6 ~ io7粒/em3,因此， 采用湿法净化时，必须保证一定的喷水量并使水充分雾化，同时，为了增加颗粒 的碰撞频率，促进颗粒的凝聚，应保证气流有足够大的速度。

6. 1.3利用重力沉降和离心沉降

凝聚的烟尘和水的颗粒与气体的分离主要利用烟尘和水滴的重力沉降或离心 沉降。重力沉降是在烟气流动过程中利用烟尘和水滴的自重向下沉降而与气体 分离。

沉降过程中，颗粒同时受自身重力、气体浮力和摩擦阻力的作用，沉降速度 主要取决于烟尘和水的颗粒粒径以及它与气体的密度差。粒径的密度差越大，则 沉降速度越快。为了使烟尘和水的颗粒不被烟气带走，烟气在长度为2、高度为" 的分离器内的停留时间隔留（‰ =i/‰, %_ub为烟气流速）应大于颗粒沉降所 需时间T沉降（T_m^H∕W_m, %_w为颗粒的沉降速度）。而在烟尘进入旋风分离器 做旋转运动时，烟尘和水的颗粒由于离心力的作用被甩向器壁后贴壁面滑落而与气 体分离，为了提高离心沉降的分离效果，应控制较高的气流速度。但当气流速度过 大时，颗粒冲击器壁时可能被破碎而被气流带走，也会降低分离效果。

6. 1.4利用静电除尘

由于气体在强电场作用下能被电离，故也可利用电除尘的方法使烟气净化。

6.2文氏管

6. 2.1文氏管除尘降温原理

文氏管除尘是湿法除尘中亠种常见的重要除尘设施，既可以用于粗除尘，也 可以用于精除尘。

它之所以能除尘，是在文氏管喉口附近通过喷头喷入一定量的水，借助烟气 在喉口产生的高速气流，将水击成细小的水滴，再和悬浮的烟尘颗粒接触，因而 颗粒被水滴"捕捉”，这些已经"捕捉”烟尘的水滴被文氏管后的脱水器除掉，

^r^r^r^r?^ir?^^^^^^r^^^^              6. 2 文氏管 ・ 73 ・

即达到净化烟气的目的。

文氏管的除尘过程可具体地分以下三个步骤加以说明：

(1)水的雾化。喷入文氏管内的液体，在喉口管段内被流速高达60~100m/s的 气流所撞击而雾化，气体速度越大，液滴越小，雾化程度越高，则灰尘越易结成较原 来大得多的尘粒，因此除尘效率随之增高。原始烟尘粒度越大，除尘效率越高。

(2)含尘液滴凝聚。尘粒与液滴接触凝聚成较大的颗粒，便于除去。尘粒 与液滴的接触主要依靠它们之间的有效碰撞，因此，要求在喉口管段内的气流所 造成的湍流程度要高，其雷诺数Re要在0. 16 X 106以上，而且液滴直径与尘粒 直径之比要小于或等于100。在此条件下，将促使微粒也作强烈紊乱运动，于是 互相碰撞使尘粒凝聚成大颗粒。此外，对于小于INm的尘粒除湍流碰撞凝聚外， 尚有部分扩散和静电现象所造成的凝聚。

(3)气、液分离。聚成大颗粒的含尘液滴进入脱水器进行气液分离，这一 部分的功能通过脱水器来完成。

6.2.2文氏管的结构及主要几何参数选择2

文氏管本体是由收缩段、喉口段和扩张段所组成的，如图6-1所示。

图6-1文氏管结构示意图

4一收缩段长度；4一喉口段长度；%一扩张段长度; Dl-收缩段直径；生一喉口段直径；七一扩张段直径

文氏管的几何形状，即收缩角和扩张角选择不适合时，会造成大的阻力损 失，根据实验推荐，收缩角：6 = 20。~30。，扩张角ɑ=6。~8。。根据烟气入口流 速，推荐的烟气喉口流速，文氏管出口气体体积可确定喉口直径。再根据喉口直 径、入口管道直径及收缩角可确定收缩长度4：

4 = 1/2(。人口 -%Qcot(j8∕2)               (6-1)

根据文氏管出口管径、喉口直径及扩张角可确定扩张段的长度厶：

厶=1/2(0出口 -O喉口)cot(α∕2)               (6-2)

喉口段长度厶一般小于或等于喉口管内径，喉口段越长，除尘效率越高, 但阻力也就越大。

• 74 ∙ 6 转炉烟气净化的理论及主要设备  ^r^^r^r^r^^^^^^^

6.2.3文氏管的分类

文氏管是常见的除尘设备，种类繁杂，可按断面形状、喉口部位的装置、供 水方式、水的位置来划分。

（1）文氏管按断面形状来划分。文氏管按断面形状来划分，有圆形文氏管 和矩形文氏管。

（2）按喉口部位的装置划分。文氏管按喉口部位的装置来分，喉口部分无 调节设备，即喉径固定的，称为定径文氏管；喉径部分装有调节设备，即喉径可 调节的，称为调径文氏管，即可调喉口文氏管。

（3）按供水方式来划分。从供水方式来区分，有预雾化和不预雾化两种。 不预雾化的方式阻力损失较大，这是由于气流的一部分能量用于将液体粉碎成 雾滴。

（4）按喷水的位置划分。从喷水的位置划分，有内喷及外喷两种。内喷时 喷嘴设置于文氏管的中心线上，或设置在喉口处，或设置于喉口前。外喷时喷嘴 设置于喉口的四周，呈辐射状喷入，若文氏管断面是矩形，则喷嘴设置于两个长 边。一般来说，内喷水比外喷水的冷却和除尘效果要好，阻力损失较小。但是， 内喷水的喷嘴供水管背面容易集尘，需在供水管背面设置冲水管来冲洗集尘，以 防堵塞。内喷水常用碗形喷嘴，外喷水常用针形喷嘴。

在氧气顶吹转炉湿法净化系统中，一般采用两个串联文氏管，第一级定径溢 流文氏管，其主要作用是灭火、降温和粗除尘。为了解决汽化冷却烟道的受热膨 胀位移问题，通常加溢流水封，故又叫定径溢流文氏管。

二级文氏管为可调喉口文氏管，实现精除尘并配合活动烟罩调节炉口处的微 差压，提高回收煤气的质量。

文氏管由文氏管本体、雾化器和脱水器三部分组成。定径、调径文氏管的结 构类型、供水方式如表6-1所示。

表6-1定径、调径文氏管结构及供水方式

序号	断面形状	喉口	供水方式	_______备注_______
1	圆形	定径	辐射式外供水，不预雾	用于粗除尘（一段），需加溢流
2	圆形	定径	辐射式外供水，不预雾	用于粗除尘（一段），需加溢流
3	圆形	定径	预雾，内喷（碗形喷嘴）	用于粗除尘（一段），需加溢流
4	圆形	定径	预雾，内喷（螺旋形喷嘴）	小文氏管，用于精除尘（第二级）
5	圆形	定径	中心喷嘴供水；溅泼板雾化	用于精除尘（第二级）
6	矩形	定径	两侧外喷，溅泼后二次雾化	用于精除尘（第二级）
7	圆形	重花调节， 上下移动	预雾，内喷，倒装	用于精除尘（第二级）

^r^r^^^^r^r^^^^i^^r^r^^^            6. 2 文氏管 ’75 ・

续表6-1

序号	断面形状	喉口	供水方式	________备注_______
8	圆形	重花调节， 上下移动	预雾化，内喷，顺装	用于精除尘（第二级）
9	矩形	翼板调节， 两侧移动	两侧喷水，不预雾	用于精除尘（第二级）
10	矩形	翼板调节， 两侧移动	中心喷水	用于精除尘（第二级）
11	矩形	滑块调节， 两侧移动	两侧喷水，溅泼雾化	用于精除尘（第二级）
12	圆形	米粒阀摆动	预雾化，中心喷水	用于精除尘（第二级）

6. 2.4定径文氏管力

如表6-1中所描述得那样，定径文氏管的类型很多，其结构如图6-2所示。 有辐射外供水式（图6-2a）,溢流外喷式（图6-2b）,泼板式（图6-2c）,内喷溢 流式（图6-2d）,中心喷水式（l≡6-2e）₀

烟气

溢流水封烟气

进水

出水

eΞ~~

^-出水

Ι进水 腕形喷嘴

图6-2各种定径文氏管结构示意图

a—辐射外供水式；b-溢流外喷式；c—泼板式；d—内喷溢流式；e-中心喷水式

转炉炼钢湿法烟气净化系统中通常将内喷溢流式文氏管（图6-2d）作为粗 除尘、灭火、降温（一级）的设备。因此也被称为"溢流降温文氏管”。

溢流文氏管的收缩角?=20° ~ 25。，人口烟气流速取20 ~25m∕s。喉口段烟 气速度取40~70m/s （一般取60m∕s）。扩张段的扩张角ɑ =6。~ 7。。

'76 ∙ 6 转炉烟气净化的理论及主要设备 ^r^^^^^r^^^^^

采用溢流水封的作用如下：

(1)高温含尘烟气进入文氏管后，由于在收缩管内表面喷水易产生堵塞的 现象，为防止此种现象的发生，采用溢流水封供给一定量的溢流水，由于溢流水 在人口管道壁上形成水膜，均匀不断地冲洗收缩管内壁，从而防止烟尘在管壁上 的干湿交界处结垢造成堵塞。

(2)溢流水箱为开口式，一旦发生爆炸时可以泄压，从而保护其他设备不 受损坏。

(3)调节汽化冷却烟道因热胀冷缩而引起的设备位移，起到"膨胀活套” 的作用。

(4)溢流水量为每米周边500 ~ 1000kg∕h_o

(5)溢流降温文氏管的降温效果非常明显。这是因为在喉口高速气流的作 用下，喷人文氏管的水被粉碎成亿万个微小水滴，这就使得水与干烟气中间的蒸 发面积变得极大，使水能以极高的速度蒸发到干烟气中，以致在OJs左右的时 间里，烟气中的水蒸气就充满了，水不能再变成水蒸气进入烟气中去，换句话 说，也就是烟气中的水蒸气量不能再增加了，物理上把这样的烟气叫做饱和 烟气。

水变成蒸汽要吸收大量的热能，在物理上把这种热量叫汽化潜热。根据计 算，在一级文氏管中Ih蒸发到烟气中的水达16. 4t,这么多的水变成蒸汽就要吸 收极大的热量，这些热量从哪里来呢？首先就是从进入一文的高达IooOK左右的 高温烟气中吸收，只要烟气还没有达到饱和，水就能不断地从烟气中吸收热量并 蒸发到烟气中去，一直到饱和为止。烟气经过一文以后就吃饱了水，所以一文叫 饱和文氏管。当烟气饱和后，烟气的温度便降了下来，这部分热量仍在烟气中， 只不过是由原来的高温气体的热熔转变为以饱和蒸汽的汽化潜热形式存在于烟气 中。如果进口烟气温度为800 ~ 1000P,则在喉口段会迅速冷却至70 ~75七。由 于在喉口段气流速度只有60m∕s左右，所以它适于烟尘中的粗粒的净化，其除尘 效率为90% ~95%。

经溢流文氏管后可基本上灭掉全部火种，消除后部发生烟气爆炸的隐患。阻 力损失约为2000 ~2600Pa°

由于溢流文氏管和汽化冷却烟道之间是通过溢流水封连接的，汽化冷却烟道 和溢流饱和文氏管之间可以有少量移动，这就很好地解决了由于汽化冷却烟道受 热胀冷缩的影响而产生的位移，起到了 "膨胀节”的作用。

6.2.5可调喉口文氏管

为了保证良好的除尘效果，必须保持喉部一定的压力损失(亦称为阻力损 失)，也即要求喉部的进水量和通过喉部的气体流速保持一定。

6.2文氏管・77・

因为转炉烟气量随时变化，如果用固定喉口，则通过喉口的烟气流速将随转 炉烟气量的变化而发生变化，除尘效果也要随之改变。所以必须让二级文氏管 （精除尘）喉部截面积随转炉烟气量的变化而变化，使烟气通过喉口的流速和阻 损保持一定，这样就能始终保持二级文式管的高效率净化除尘工作状态。

喉口截面积的调节还可以保证煤气回收期间炉口微正压的实现。这就是可调 喉口文氏管。

喉口截面积的调节方式有多种，如矩形翼板式调径文氏管（图6-3a）, R-D 阀板调径文氏管（图6-3b）,矩形滑块式调径文氏管（图6-3e）,重花调径文氏 管（图6-3d）等。

a b c d e

图6-3各种调径文氏管结构示意图

a一矩形翼板式调径文氏管；b—R-D阀板调径文氏管；C-顺装重泥调径文氏管； d-倒装重犯调径文氏管；L矩形滑块式调径文氏管

它们的调节原理都是根据转炉烟气量的多少通过调整翼板、滑块、阀板、重 花等的位置，来改变喉口的截面积，从而使通过喉口的气体流速始终保持稳定, 以求获得良好的除尘效果。

常用的可调喉口文氏管为R-D阀板调径文氏管和重石它调径文氏管，根据设计 时通过可调喉口文氏管烟气方向的不同，重花调径文氏管又分为顺装重砲调径文 氏管（图6-3C）和倒装重死调径文氏管（图6-3Q。

倒装重花调径文氏管是将重泥装在文氏管的扩张段，这有两个好处，一方面 改善了文氏管扩张段的除尘效果，另外当重花万一坠落时不会将喉口堵死，以免 导致净化系统管道抽瘪，风机发生严重喘振等恶性生产事故。

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R-D阀板调径文氏管虽然在转炉烟气净化与回收中起着至关重要的作用，但 阀体庞大，维修相对困难，且阀体本身反应迟钝，接到信号响应较慢，致使除尘 效果不佳，烟气量较大时，还没及时响应，烟气已经外溢，严重影响转炉吹炼及 烟气回收效果，因此，它逐渐被重泥调径文氏管代替。

重花调径文氏管又被称为环缝式可调喉口文氏管或环缝除尘器。调节原理是 根据系统烟气的流量用重花的升降来改变喉口的截面积，维持喉口处烟气的稳定 流速，保证净化效果。它具有制造成本低和安装精度要求低、可靠性高、调节喉 口面积是连续性的、精度好、反应速度快、除尘效果好、维护量小、使用寿命长 的特点。图6-4为重花移动调节喉口面积的示意图。

C喉口截面积最小

图6-4重花移动调节喉口面积示意图

近年来随着新OG法的发展，人们又对重花调节文氏管进行了一系列改进, 加长了扩张段的长度，改变了内部喷嘴的数量和布置，如环缝长颈文氏管、RSW 环缝文氏管等。这些新型可调喉口文氏管的喷嘴顺烟气流向喷射，通过环形缝 隙，烟气流速可以达到80~120n)∕s,烟气中细小的颗粒粉尘与高速流动的水颗 粒结合成大颗粒而除去。喉口开度与烟气流量更接近线性关系，更能适应转炉烟 气气量波动频繁的工况，可以通过程序设置成线性调节。其特点是反应灵敏，调 节性能好，可降低供水量，减少运行成本，净化效率高，在原始OG法转炉烟气 净化与回收系统的改造中经常使用。

某厂设计的IOOt转炉新OG法使用RSW环缝文氏管的工艺参数如下：

进口饱和烟气量：280000m³/h;

出口饱和烟气量：300000m³/h;

进口温度：约71七；

出口温度：约64K；

喷水量：130n?/h；

阻损：IoOC)O ~ 14700Pa°

本节只讨论圆形重花可调喉口文氏管参数的选择和工作原理。

在收缩段和喉口中加一重砲，收缩段约二分之一的长度作为可调喉口，而原

^^^'{^^^r^^r^^^r^r^^^^^           6. 2 文氏管 ’79 ・

来的固定喉口可视为扩张段的一部分。这样便形成一个效率高的长径文氏管。可 调喉口文氏管参数，可按下列原则选择：

(1)圆形可调喉口文氏管喉口气速在空喉口时取80m∕s,最小截面处取 120m/s_o矩形可调喉口文氏管喉口气速取100 ~120m∕s_o

(2)喉口长度取喉口直径的0.4倍，收缩角30。，扩张角7。，重石它外表面与 收缩管壁平行。

当烟气量减少时顺装重花向下移动(或倒装重花向上移动)，使喉口的环形 截面积减少，当烟气量增大时顺装重花向上移动(或倒装重花向下移动)，使喉 口的环形截面积增大，如图6-4所示。这样保证气流速度不变，稳定除尘效率, 保证炉口处于微正压。

可调喉口文氏管的除尘效率很高，达到99%以上。这是因为烟气在极高的 喉速下产生了湍流，以相当大的一部分能量，在极短的时间内用于将喷入喉口的 水粉碎成亿万个水滴群，这些水滴在气流中与烟尘颗粒激烈地撞击，使尘粒和水 滴有足够的能量打破它们之间的气膜，而使尘粒进入水滴。此外在文氏管的扩张 段，由于喷水后烟气速度的降低和由气流速度降低而造成的静压增大这两方面的 因素，原来的饱和烟气处于过饱和状态，造成一部分蒸气从烟气中凝结出来，这 种凝云作用必须以微小尘粒或水滴为核心，这样就使得原来很细微的含尘小滴不 断变大，同样也使一些未进入水滴的微小尘粒由于以尘粒为核心的凝聚作用而进 人水滴，并得到增大。这种凝聚作用的总结果是使本来很难净化的细微烟尘进入 了水滴，而水滴又能不断"长大"，一直大到后面的脱水设备能将其除掉的程 度，最后是通过脱水器脱除含尘水滴而达到了净化除尘目的。

凝聚过程中蒸汽放出大量的汽化潜热，这部分热量被进入二文的大量的水带 走，因此通过二文后烟气中的热熔才真正降低，使烟气的温度达到67K左右。

在系统中，二文的凝聚水有的可达每小时4t,这每小时4t的水将从烟气中 带走大量的热量。可调喉口文氏管的阻力损失要比溢流文氏管大3~6倍，一般 为IOOoO ~15700Pa,这是它的主要缺点。

6. 2.6文氏管箱

所谓文氏管箱就是内装有许多小文氏管的箱子，用它来代替单个大文氏管进 行烟气冷却和净化。根据文氏管的结构特点可知，在一定的工艺条件下，当喉口 直径、人口直径、出口直径确定之后，总是对应着一定的收缩段长度和扩张度长 度，即一定的文氏管高度。当文氏管的喉口直径、入口直径、出口直径变小时, 其文氏管的高度也变小。采用文氏管箱时，就等于对烟气进行"分流"。当文氏 管箱的小文氏管喉口面积总和与单个大文氏管喉口面积相等时，它们允许的烟气 流量相等。这样利用文氏管箱代替单个大文氏管时，就可以使其高度降低2/3 ~

• 80 ∙ 6 转炉烟气净化的理论及主要设备  ^^^r^^^?^^^^^

3/4,相应地降低了厂房高度，减少了设备，节省建筑费用。

但是，这种文氏管箱的除尘效果不稳定，而且文氏管也容易积泥堵塞，对水 质要求很高，多用于燃烧法转炉烟气净化系统。因此，现在基本不再应用这种文 氏管箱。

6.3喷水装置

文氏管的供水方式有内喷和外喷两种，外喷文氏管的阻损比内喷文氏管的阻 损约大40%,在实际使用中多采用内喷形式，但伸入文氏管收缩段内的喷嘴供 水管的背面容易积灰，造成文氏管堵塞，因此，在供水管背面上应设冲水管，经 常冲洗，以防积灰堵塞。

一般喷水的方向都是顺着烟气流的方向，这时提高雾化效果只能依靠增大烟 气的流速来实现。如果将喷水的方向改为逆着烟气流的方向，就可以增大水与烟 气的接触面积，显著地改善喷水的雾化效果，从而提高了文氏管的除尘效率。但 是逆烟气流方向喷水将会增加系统的阻力。

文氏管用的喷嘴形式很多，如碗形喷嘴、渐开线喷嘴、炮弹形喷嘴等，最常 用的是碗形喷嘴。

6.3.1喷嘴的分类

喷嘴是气体清洗和降温设备的构件之一。随用途不同种类也很多，根据结构 形状可归纳成五类。

6. 3. 1. 1外壳为螺旋形的喷嘴

喷嘴外壳为圆筒形，成蜗牛壳状，水从与喷射方向垂直的方向接入，靠外壳 的螺旋形改变水流的直线运动为旋转运动，在离心力的作用下，把水分散成细 滴,如图6-5a所示。

常用的有螺旋形喷嘴、碗形喷嘴、渐伸型喷嘴和针形喷嘴。

图6-5螺旋形喷嘴（a）、碗形喷嘴（b）、 三线矩形螺旋芯喷嘴（C）示意图

y⅜∙>y⅛⅛抬修幸U^⅛'⅜代**⅛抬中g⅜*⅛∙p⅛代告抬华中4g 6. 3 喷水装置 ，8[.

6. 3. 1.2 芯子为螺旋形的喷嘴

在喷嘴壳内有一旋涡片（或称螺旋体）。水是从轴向（顺喷射向）进入喷嘴 的，借助旋涡片把水流由直线运动改为旋转运动。喷出后水在离心力的作用下分 散成细滴。喷嘴壳和旋涡片可以做成各种形状，但是它们的形状必须以有利于水 的旋转运动和减少阻力为原则。

6. 3. 1.3 喷溅型喷嘴

在渐近型（或直管口）喷口头部置一反射板（或反射锥、反射盘），中间留 一定距离，水自喷口喷至反射板上，冲击成碎滴四溅喷出，然后散成水滴。这种 喷嘴比较简单，水阻力也小，要求供水压力低，但喷出的水滴不会太细。这种带 反射体的喷嘴可以自行设计成各种形状。常用的有反射板型、反射盘型、反射锥 型和反射环型，如图6-6所示。

图6-6喷溅型喷嘴示意图

L反射板型；b-反射盘型；L反射锥型；d—反射环型

6. 3. 1.4喷洒型喷嘴

在喷嘴外壳上钻很多小孔，水靠压力从小孔中喷射出。喷嘴外壳做成圆筒形 （图6-7a）、半球形（图6-7b）、弹头形（图6-7C）和条缝形（图6-7d）等。喷

水