炼钢氧气转炉烟尘治理  (dustcontrolofba—sicoxygenfurnacesteelmaking)

消除或减少炼钢氧气转炉生产中产生的烟尘污染，并使其中的有价组分得到利用的过程。炼钢氧气转炉在吹炼过程中，氧气与熔于铁水中的碳元素发生化学反应，产生大量烟气，出炉口时烟气温度为1400～1600℃，其中主要成分为CO气体(含量为90％～95％)，因此又称转炉煤气。

烟尘的产生和性质烟气的产生量主要取决于吹氧量和铁水中含碳量。在一个冶炼周期中，烟气量和其中CO气体的含量都在变化(表1)。在吹炼前期，铁水温度较低，其中硅、锰、硫、磷等元素先后被氧化，随之少量铁水也被氧化，这一阶段氧气主要用于上述元素的氧化，碳的氧化速度较低，产生的烟气量较少，烟气中CO气体含量也较低。在吹炼中期，上述元素氧化反应大量放热，炉内温度相应提高，超过1400℃，形成碳元素和氧气的剧烈反应，烟气量增大，CO气体含量也增多。在吹炼后期，铁水中含碳量减少，烟气量也变小，CO气体含量也相应减少。

在吹炼中，伴随烟气也有大量烟尘产生，主要来自在高温作用下铁水蒸发和氧枪中喷射出的氧气流对铁水的冲击和搅拌，造成部分金属铁和其他金属元素以极细颗粒从铁水表面逸出，混人烟气。此外，冶炼过程中还有其他散状炉料(如石灰)粉尘也夹杂在烟气中。烟尘总质量约占金属炉料量的1％～2％，烟气含尘浓度为120～200g／m³(标准状态下)，烟尘化学成分见表2。

烟气逸出炉口进人烟罩时，燃烧状况与当时进入烟罩内的空气量有关，烟气中CO气体燃烧程度对烟气体积和烟尘粒径分布影响很大(表3)。

治理方法  根据烟气进入烟罩时的燃烧状况和对烟气中所含能量利用方式的不同，烟尘治理方法可分为燃烧法、半燃烧法和未燃烧法三类。在这些方法中，对烟气所含能量的利用方式、采用的除尘装置种类、烟气净化系统特征和安全性等列于表4。

燃烧法  在20世纪50年代初期，随着氧气转炉炼钢工艺一起产生。当烟气逸出炉口进入烟罩时，吸人大量空气，使烟气中CO气体完全燃烧，因此烟气体积增大很多，烟气温度高，回收热能的余热锅炉和除尘装置都很庞大，另外烟尘粒径很小，难于去除，采用这类方法的日趋减少。

半燃烧法  继燃烧法之后，在20世纪60年代一些国家和地区一方面因能源不紧张，燃料价格较低，对回收利用转炉煤气不迫切；另一方面为了减少烟气体积，简化热能回收和除尘装置的结构并使之轻量化，以及不使烟尘粒径变得太细而难于去除，采取了当烟气逸出炉口进入烟罩时，吸入部分空气，使烟气中CO气体部分燃烧，另一部分未燃烧的CO气体在排放烟囱出口处点燃放散。一些国家在建设时，为煤气回收设施预留了位置，考虑在能源紧张时加以改造，回收煤气。这类方法还有些国家采用。

未燃烧法  随着能源日趋紧缺以及转炉煤气自身的经济价值，回收利用转炉煤气受到关注。在60年代初期由日本、联邦德国、法国等创建了烟气在未燃烧状况下回收利用煤气的方法。通过仪表自动控制系统，不断改变烟罩内吸气的压力，尽量使之与烟罩外大气压力相等，限制空气的吸入，使烟气中CO气体不燃烧或极少燃烧。在这种情况下，烟气体积很小，烟气温度较低，烟尘粒径较粗，容易去除，而且能够保证烟气中CO气体含量较高，利于回收贮用。回收煤气的数量和质量主要与炉料、炼钢工艺、净化回收设施及其操作水平等因素有关，在常规条件下可回收煤气量在标准状态下每吨钢为80～100m³(发热值按8300kJ／m³)。这类方法已成为当今转炉烟尘治理的主要方法，其中典型的有日本的OG法和联邦德国的LT法。(1)日本OG法(OxygenConverTerGasRe—covery)。采用汽化冷却烟道冷却烟气，经两级文氏管除尘器净化后，进入煤气回收、放散系统。l962年开始用于工程，流程见图l。(2)联邦德国LT法(Lurgi—Thssen)。采用汽化冷却器冷却烟气，经圆筒形干式电除尘器净化后，进入煤气回收、放散系统。该法1981年开始用于回收煤气工程，流程见图2。类似0G法．采用湿式除尘器净化烟气的还有法国IC法(IR—SIDCAFL)，联邦德国Krupp法，联邦德国与日本技术合作的BD—OG法(Baumc0．Dema9—OG)等。中国于1966年开始采用OG法实现了转炉烟气净化和回收利用。

发展趋势  OG法在技术上比较成熟，运行比较安全可靠，通过改进炉口和烟罩的密封性、炉口微压差控制以及操作技术，正在向进一步提高转炉煤气回收的数量和质量方面发展。LT法由于采用了干式电除尘器，没有庞大的污水处理设施，动力消耗较小，回收的干烟尘容易利用，所以将会进一步得到推广应用。