[科普中国]-转炉烟气

炉气和烟尘成分

转炉炉气成分CO86%，CO210%，N23.5%，O20.5%；温度为1400～1600℃。烟尘含量在80～150g/m3范围其成分见表；烟尘约10～20μm，为细微颗粒，难于分离。烟气的温度很高，若不加以利用，会浪费许多热量；而炉气中的CO如能回收，也是很好的燃料和化工原料；烟尘如果直接排放到大气中，会对大气造成严重污染，若能将其回收，制成烧结矿或球团矿，则是很好的炼铁原料。因此，转炉烟气的净化回收具有很大的经济价值。

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烟气的收集方式转炉烟气的收集方法有燃烧法和未燃法。燃烧法是使含有大量CO的炉气，在出炉口时与吸入的空气混合，在烟道内燃烧，生成高温废气，利用其所含热量发电，再经冷却净化后排散到大气中去。未燃法是用可升降活动烟罩和控制抽气系统的调节装置（包括用控制炉口微正压和氮封的方法等），使烟气出炉口时不与空气接触（因而不燃烧或燃烧量处于极低限），经过冷却、净化，抽入回收系统贮存起来，加以利用。未燃法与燃烧法相比，其烟气量少、温度低，净化设备体积小、占地少、投资少；由于炉气未燃，所以烟尘的颗粒较大，易于净化。

20世纪60～70年代，未燃法刚问世的初期，有3种未燃法在工业中得到采用：一种是日本的OG法，一种是法国的CAFL法，另一种是德国的Krupp法。3种方法的最主要区别在烟罩部分。OG法采用活动唇罩，CAFL法采用大容量活动裙罩；Krupp法则采用双层式烟罩，将烟气收集分成主副两个系统。经过若干年的应用比较，迄今Krupp法已基本被淘汰，CAFL法的应用已日趋减少。应用最多的是OG法。OG法的烟罩构造示于图1。由图可以看出，该罩的特点之一是固定罩直径大、罩身长，二是唇罩呈管状，可降至水冷炉口顶部，整个烟罩容积比较大，有利于适应炉子产气量的波动及进行微差压调控。

图2所示为未燃法炉气净化回收系统。炉气经文氏管除尘系统进入贮气柜，再由贮气柜流出经加压机加压后，供给用户使用。微差压调控的目的，是使烟气系统的抽风量与炉口排气量接近一致。具体做法是在烟罩上开设测压点，根据罩口内外气压差，通过差压变送器和调节单元带动执行机构动作，用改变文氏管喉口大小的办法来改变风机抽力。采用“未燃法”收集烟气系统时须特别注意安全问题。因为CO气的爆炸界限范围宽。炉气中的自由氧含量必须严格保证不超过2%。为此，除需保持良好的微差压调控外，还需设置磁氧分析仪和采用正确的回收炉气工艺制度。此外，枪口和料口均需设置氮封，将炉气与空气隔绝。在日本还采用通入氮气来冲淡和清洗管路的制度。

由于转炉吹炼时只是在碳氧化期生成大量CO，而吹炼初期和临近终点时炉气生成量少而且CO含量也低，所以回收炉气只在碳激烈氧化期（中期）进行。前、后期的炉气可与一定比例的空气混合燃烧，然后排入高空大气。为保证回收的炉气质量，同时也是为了安全，在不回收炉气的前、后期要抬高烟罩，以增加抽引进入的空气量，使炉气完全燃烧生成CO2和N2。它们通过回收管路系统时，清扫了管路中原有的空气和煤气，既能防止爆炸又提高了回收煤气的纯度。

炉气除尘细小弥散的烟尘颗粒必须从炉气中分离出来。炉气排入大气时，允许的含尘量≤120mg/m3；回收的炉气送入贮气柜时，允许的含尘量≤50mg/m3。随着对环境保护认识水平的提高，允许含尘量标准有更加严格的趋势。

净化炉气的方法有湿法与干法之分，湿法是将烟气中的尘粒通过水力机械作用，将其转移到水中。再将被污染并含有大量尘粒的污水进行净化处理，然后返回除尘净化系统中继续使用。处理污水的方法，通常采用沉淀池沉淀，并配合粗颗粒分离器、磁盘分离器以及加药处理等方法。经沉积变浓的污水自沉淀池底部流出，进入真空过滤器进一步浓缩，浓缩后的污泥，大约含30%～40%水，可以通过加石灰消化浓缩后送烧结厂烧结，也可以通过烘烤成形，供转炉使用。2

静电除尘能在干燥状态下除去其中尘粒，原理如图3所示。高压静电源的两电极间有极大电位差（约4kV/cm），使通过其间的含尘气体游离带电，带电荷的尘粒被吸引到沉淀极放电沉落。干式电除尘效率高，阻力损失小，不消耗水并且免除污水的净化。干式除尘在不可燃废气上广泛应用，如有色金属冶炼、电炉和平炉炼钢。转炉炉气是可燃的，随着控制技术的提高，也可以用静电除尘。奥钢联（VAI）所开发的LT法就是转炉炉气干式除尘法。干式除尘法可使回收的炉气含尘量