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一家鋼鐵企業(yè)的節(jié)能之道

http://www.moduwu.com 2012-12-27 16:27 來源：中國科學(xué)報

西門子在承鋼創(chuàng)造了全球首次將干法除塵技術(shù)同時應(yīng)用于提釩、煉鋼轉(zhuǎn)爐上的歷史。李惠鈺攝

為了滿足日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能要求，對于鋼鐵企業(yè)來說，節(jié)省一次性投資、減少除塵系統(tǒng)的維護(hù)量以及保持長期高效運(yùn)行，就顯得尤為重要。

在承鋼，轉(zhuǎn)爐除塵既有濕法除塵系統(tǒng)也有干法除塵系統(tǒng)，但經(jīng)過一段時間運(yùn)行，西門子干法除塵系統(tǒng)的效果及優(yōu)越明顯顯現(xiàn)。

黑色的污水、灰色的粉塵，濃煙蔽日、氣味刺鼻。在大多數(shù)人印象中，這樣的場景就等同于國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境。然而，當(dāng)記者日前走進(jìn)河北鋼鐵集團(tuán)承德分公司（簡稱承鋼）的一個新項目基地時發(fā)現(xiàn)，這里的煙塵明顯減少，甚至都看不到污水、污泥的排放。

更讓國內(nèi)有些鋼鐵企業(yè)難以比肩的是，承鋼不僅在排放上完全滿足國家環(huán)保要求，排出的廢氣還可進(jìn)行供熱和發(fā)電，大顆粒粉塵也可重復(fù)利用，為企業(yè)節(jié)省了大量資金。

據(jù)記者了解，承鋼能夠走出這條既環(huán)保又節(jié)能的新路子，正是歸功于西門子冶金技術(shù)部為其提供的干法除塵系統(tǒng)，以及采用世界首創(chuàng)的120噸轉(zhuǎn)爐提釩煉鋼應(yīng)用干法除塵技術(shù)。

如今，該技術(shù)已經(jīng)成功投入運(yùn)行，這也是西門子冶金技術(shù)部在中國執(zhí)行的首個集設(shè)計、采購和施工為一體的工程總包項目，成為西門子本土化戰(zhàn)略的一座重要里程碑。

干法除塵促產(chǎn)業(yè)升級

在鋼鐵企業(yè)，由于煙氣和粉塵的多樣性和復(fù)雜性，例如煙氣中含有大量水分、焦油物質(zhì)、高溫顆粒、有毒物質(zhì)、可燃物質(zhì)等，所以這些煙塵過去往往采用濕法除塵措施進(jìn)行處理。

然而，濕法除塵卻需要經(jīng)過復(fù)雜的水處理過程，還可能會造成二次污染，而且該方法除塵效率相對較低，不能達(dá)到理想的程度。另一個問題是，濕法除塵的管道設(shè)備經(jīng)過長期腐蝕，幾年后就銹跡斑斑，容易老化。

承鋼鋼軋二廠副廠長閆杰告訴《中國科學(xué)報》記者，在承鋼，轉(zhuǎn)爐除塵既有濕法除塵系統(tǒng)也有干法除塵系統(tǒng)，但經(jīng)過一段時間運(yùn)行，西門子干法除塵系統(tǒng)的效果及優(yōu)越明顯顯現(xiàn)。

閆杰表示，采用干法除塵的綜合電耗更低，除塵效率明顯提高，煙氣中含塵量最低可以達(dá)到10mg/Nm3以下，最高為25mg/Nm3，遠(yuǎn)低于濕法除塵的100mg/Nm3，完全能夠滿足國家環(huán)保要求。

“干法除塵是一項成熟的技術(shù)，西門子冶金技術(shù)部在過去10年間已經(jīng)在世界各地的冶金行業(yè)成功推廣了該項目。”西門子股份公司冶金技術(shù)部煉鋼、環(huán)境技術(shù)和短流程業(yè)務(wù)副總裁翟玉友博士說，“承德項目在減少排放和保護(hù)環(huán)境方面都獲得了令人滿意的成效。”

據(jù)翟玉友介紹，與濕法除塵系統(tǒng)相比，干法除塵系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)包括除塵效率高(含塵量低至15mg/Nm3)、能耗低和不需要水處理廠。這些優(yōu)點(diǎn)能夠幫助客戶每年節(jié)省超過1000萬元的運(yùn)行成本。

靜電除塵器則是干法除塵系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。它主要通過對陰極線施加高壓電，使陰極框架和陽極板之間形成電場，將通過電場氣流中的顆粒進(jìn)行電離，使其中的灰塵分別帶有正電荷和負(fù)電荷，分別向陰極線和陽極板上移動，最終達(dá)到除塵效果。

“我們將靜電除塵器改用不銹鋼極板，并對高壓及設(shè)備都進(jìn)行了優(yōu)化。”翟玉友說。此外，干法除塵系統(tǒng)操作簡單，設(shè)備使用壽命長，易維護(hù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積也小。

干法除塵系統(tǒng)的優(yōu)勢還在于，從蒸發(fā)冷卻器和電除塵系統(tǒng)排出的都是干塵，可直接排入燒結(jié)料倉，經(jīng)除塵后排放出的CO還可以再次利用，進(jìn)行供熱和發(fā)電。鋼鐵公司也不需要再設(shè)置龐大的污水、污泥處理系統(tǒng)，減少了資金投入，也節(jié)約了能源和場地。

因地制宜的技術(shù)突破

不過，承鋼是首次在半鋼煉鋼工藝上采用干法除塵工藝，國內(nèi)也沒有半鋼煉鋼采用干法除塵的先例，管理人員對設(shè)備選型等缺乏經(jīng)驗。當(dāng)初對于項目能否成功實(shí)施，承鋼也頗為擔(dān)心。

閆杰表示，承鋼的冶煉工藝比較特殊，高爐以冶煉釩鈦磁鐵礦為主，鐵水條件波動較大，且鐵水中含釩，為了將這種稀有元素更好地加以利用，在常規(guī)冶煉之前還需要對鐵水中的釩進(jìn)行提取；提釩后的鐵水再進(jìn)行半鋼冶煉；第三種工藝則是直接進(jìn)行常規(guī)鐵水冶煉。

西門子面對的棘手難題就在于此，因為這項120噸轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝必須要確保一套除塵系統(tǒng)能夠同時滿足提釩、半鋼冶煉和鐵水冶煉3種工藝的需要。

更值得一提的是，由于半鋼溫度高，開吹即有碳氧反應(yīng)，煙氣管道、電除塵器內(nèi)部未經(jīng)廢氣吹掃，容易形成爆炸性混合氣體；煙氣溫度上升快，蒸發(fā)冷卻器出口溫度、粗灰的濕度均不易控制，會出現(xiàn)粗灰結(jié)塊、堵灰問題等原因，提釩后脫碳模式頗為復(fù)雜。

為了解決這些難題，西門子從設(shè)備進(jìn)場接收到施工安裝、監(jiān)督、指導(dǎo)、驗收每一環(huán)節(jié)都嚴(yán)格管理，確保工程質(zhì)量。同時，通過對煤氣冷卻方式等多項工藝進(jìn)行優(yōu)化，解決一系列的技術(shù)難題，并數(shù)次優(yōu)化施工組織方案，調(diào)配施工人員最終高效率地完成了承鋼干法除塵項目，創(chuàng)造了在全球首次將干法除塵技術(shù)同時應(yīng)用于提釩、煉鋼轉(zhuǎn)爐上的歷史。

“除塵服務(wù)于煉鋼，但會對煉鋼產(chǎn)生影響。我們的優(yōu)勢在于，充分了解煉鋼的整體工藝流程，這在設(shè)備選型時非常關(guān)鍵。”翟玉友說。

目前，承鋼120噸轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，半鋼冶煉噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收達(dá)到115立方米,噸鋼電耗最好指標(biāo)達(dá)到2.155千瓦時，噸鋼水耗0.06噸，平均煙塵排放低于20mg/Nm3, 與傳統(tǒng)濕法除塵系統(tǒng)運(yùn)行綜合成本相比噸鋼節(jié)約3元以上，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

閆杰表示，希望西門子能繼續(xù)延長產(chǎn)業(yè)服務(wù)鏈，不僅提供售后服務(wù)，還能提供維修包線、備件包線等服務(wù)，幫助企業(yè)解決維修資源不足、備件占用資金等困難。

西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域冶金技術(shù)部總經(jīng)理呂崇德則表示：“鋼鐵行業(yè)如今面臨的諸多挑戰(zhàn)促使我們的客戶在產(chǎn)能和效率之間尋求平衡，西門子將憑借其全面的總包能力更好地滿足客戶需求。”

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