轉爐煙氣

轉爐爐氣成分CO86%，CO₂10%，N₂3.5%，O₂0.5%；温度為1400～1600℃。煙塵含量在80～150g/m³範圍其成分見表；煙塵約10～20μm，為細微顆粒，難於分離。煙氣的温度很高，若不加以利用，會浪費許多熱量；而爐氣中的CO如能回收，也是很好的燃料和化工原料；煙塵如果直接排放到大氣中，會對大氣造成嚴重污染，若能將其回收，製成燒結礦或球團礦，則是很好的鍊鐵原料。因此，轉爐煙氣的淨化回收具有很大的經濟價值。

轉爐煙氣的收集方法有燃燒法和未燃法。燃燒法是使含有大量CO的爐氣，在出爐口時與吸入的空氣混合，在煙道內燃燒，生成高温廢氣，利用其所含熱量發電，再經冷卻淨化後排散到大氣中去。未燃法是用可升降活動煙罩和控制抽氣系統的調節裝置（包括用控制爐口微正壓和氮封的方法等），使煙氣出爐口時不與空氣接觸（因而不燃燒或燃燒量處於極低限），經過冷卻、淨化，抽入回收系統貯存起來，加以利用。未燃法與燃燒法相比，其煙氣量少、温度低，淨化設備體積小、佔地少、投資少；由於爐氣未燃，所以煙塵的顆粒較大，易於淨化。

20世紀60～70年代，未燃法剛問世的初期，有3種未燃法在工業中得到採用：一種是日本的OG法，一種是法國的CAFL法，另一種是德國的Krupp法。3種方法的最主要區別在煙罩部分。OG法採用活動唇罩，CAFL法採用大容量活動裙罩；Krupp法則採用雙層式煙罩，將煙氣收集分成主副兩個系統。經過若干年的應用比較，迄今Krupp法已基本被淘汰，CAFL法的應用已日趨減少。應用最多的是OG法。OG法的煙罩構造示於圖1。由圖1可以看出，該罩的特點之一是固定罩直徑大、罩身長，二是唇罩呈管狀，可降至水冷爐口頂部，整個煙罩容積比較大，有利於適應爐子產氣量的波動及進行微差壓調控。

圖2所示為未燃法爐氣淨化回收系統。爐氣經文氏管除塵系統進入貯氣櫃，再由貯氣櫃流出經加壓機加壓後，供給用户使用。微差壓調控的目的，是使煙氣系統的抽風量與爐口排氣量接近一致。具體做法是在煙罩上開設測壓點，根據罩口內外氣壓差，通過差壓變送器和調節單元帶動執行機構動作，用改變文氏管喉口大小的辦法來改變風機抽力。採用“未燃法”收集煙氣系統時須特別注意安全問題。因為CO氣的爆炸界限範圍寬。爐氣中的自由氧含量必須嚴格保證不超過2%。為此，除需保持良好的微差壓調控外，還需設置磁氧分析儀和採用正確的回收爐氣工藝制度。此外，槍口和料口均需設置氮封，將爐氣與空氣隔絕。在日本還採用通入氮氣來沖淡和清洗管路的制度。

由於轉爐吹煉時只是在碳氧化期生成大量CO，而吹煉初期和臨近終點時爐氣生成量少而且CO含量也低，所以回收爐氣只在碳激烈氧化期（中期）進行。前、後期的爐氣可與一定比例的空氣混合燃燒，然後排入高空大氣。為保證回收的爐氣質量，同時也是為了安全，在不回收爐氣的前、後期要抬高煙罩，以增加抽引進入的空氣量，使爐氣完全燃燒生成CO₂和N₂。它們通過回收管路系統時，清掃了管路中原有的空氣和煤氣，既能防止爆炸又提高了回收煤氣的純度。

細小彌散的煙塵顆粒必須從爐氣中分離出來。爐氣排入大氣時，允許的含塵量≤120mg/m³；回收的爐氣送入貯氣櫃時，允許的含塵量≤50mg/m³。隨着對環境保護認識水平的提高，允許含塵量標準有更加嚴格的趨勢。

淨化爐氣的方法有濕法與幹法之分，濕法是將煙氣中的塵粒通過水力機械作用，將其轉移到水中。再將被污染並含有大量塵粒的污水進行淨化處理，然後返回除塵淨化系統中繼續使用。處理污水的方法，通常採用沉澱池沉澱，並配合粗顆粒分離器、磁盤分離器以及加藥處理等方法。經沉積變濃的污水自沉澱池底部流出，進入真空過濾器進一步濃縮，濃縮後的污泥，大約含30%～40%水，可以通過加石灰消化濃縮後送燒結廠燒結，也可以通過烘烤成形，供轉爐使用。 ^[2] 

靜電除塵能在乾燥狀態下除去其中塵粒，原理如圖3所示。高壓靜電源的兩電極間有極大電位差（約4kV/cm），使通過其間的含塵氣體遊離帶電，帶電荷的塵粒被吸引到沉澱極放電沉落。乾式電除塵效率高，阻力損失小，不消耗水並且免除污水的淨化。乾式除塵在不可燃廢氣上廣泛應用，如有色金屬冶煉、電爐和平爐鍊鋼。轉爐爐氣是可燃的，隨着控制技術的提高，也可以用靜電除塵。奧鋼聯（VAI）所開發的LT法就是轉爐爐氣乾式除塵法。乾式除塵法可使回收的爐氣含塵量<10mg/m³。而且當煙塵含鋅（在轉爐中使用鍍鋅板廢鋼將使煙塵帶有鋅）時容易將鋅分離回收。由於乾式除塵系統中沒有文式管所造成的巨大阻力損失，除塵系統電耗大約只有濕法除塵系統的一半。再加上乾式除塵節約水的優點。其應用範圍正日趨擴大。