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一家鋼鐵企業的節能之道
http://www.debgrams.com 2012-12-27 16:27 來源：中國科學報
西門子在承鋼創造了全球首次將干法除塵技術同時應用于提釩、煉鋼轉爐上的歷史。李惠鈺攝
為了滿足日益嚴苛的排放標準和節能要求，對于鋼鐵企業來說，節省一次性投資、減少除塵系統的維護量以及保持長期高效運行，就顯得尤為重要。
在承鋼，轉爐除塵既有濕法除塵系統也有干法除塵系統，但經過一段時間運行，西門子干法除塵系統的效果及優越明顯顯現。
黑色的污水、灰色的粉塵，濃煙蔽日、氣味刺鼻。在大多數人印象中，這樣的場景就等同于國內鋼鐵企業的生產環境。然而，當記者日前走進河北鋼鐵集團承德分公司（簡稱承鋼）的一個新項目基地時發現，這里的煙塵明顯減少，甚至都看不到污水、污泥的排放。
更讓國內有些鋼鐵企業難以比肩的是，承鋼不僅在排放上完全滿足國家環保要求，排出的廢氣還可進行供熱和發電，大顆粒粉塵也可重復利用，為企業節省了大量資金。
據記者了解，承鋼能夠走出這條既環保又節能的新路子，正是歸功于西門子冶金技術部為其提供的干法除塵系統，以及采用世界首創的120噸轉爐提釩煉鋼應用干法除塵技術。
如今，該技術已經成功投入運行，這也是西門子冶金技術部在中國執行的首個集設計、采購和施工為一體的工程總包項目，成為西門子本土化戰略的一座重要里程碑。
干法除塵促產業升級
在鋼鐵企業，由于煙氣和粉塵的多樣性和復雜性，例如煙氣中含有大量水分、焦油物質、高溫顆粒、有毒物質、可燃物質等，所以這些煙塵過去往往采用濕法除塵措施進行處理。
然而，濕法除塵卻需要經過復雜的水處理過程，還可能會造成二次污染，而且該方法除塵效率相對較低，不能達到理想的程度。另一個問題是，濕法除塵的管道設備經過長期腐蝕，幾年后就銹跡斑斑，容易老化。
為了滿足日益嚴苛的排放標準和節能要求，對于鋼鐵企業來說，節省一次性投資、減少除塵系統的維護量以及保持長期高效運行，就顯得尤為重要。
承鋼鋼軋二廠副廠長閆杰告訴《中國科學報》記者，在承鋼，轉爐除塵既有濕法除塵系統也有干法除塵系統，但經過一段時間運行，西門子干法除塵系統的效果及優越明顯顯現。
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到10mg/Nm3以下，最高為25mg/Nm3，遠低于濕法除塵的100mg/Nm3，完全能夠滿足國家環保要求。
“干法除塵是一項成熟的技術，西門子冶金技術部在過去10年間已經在世界各地的冶金行業成功推廣了該項目。”西門子股份公司冶金技術部煉鋼、環境技術和短流程業務副總裁翟玉友博士說，“承德項目在減少排放和保護環境方面都獲得了令人滿意的成效。”
據翟玉友介紹，與濕法除塵系統相比，干法除塵系統的主要優點包括除塵效率高(含塵量低至15mg/Nm3)、能耗低和不需要水處理廠。這些優點能夠幫助客戶每年節省超過1000萬元的運行成本。
靜電除塵器則是干法除塵系統的關鍵設備。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行電離，使其中的灰塵分別帶有正電荷和負電荷，分別向陰極線和陽極板上移動，最終達到除塵效果。
“我們將靜電除塵器改用不銹鋼極板，并對高壓及設備都進行了優化。”翟玉友說。此外，干法除塵系統操作簡單，設備使用壽命長，易維護，系統結構緊湊，占地面積也小。
干法除塵系統的優勢還在于，從蒸發冷卻器和電除塵系統排出的都是干塵，可直接排入燒結料倉，經除塵后排放出的CO還可以再次利用，進行供熱和發電。鋼鐵公司也不需要再設置龐大的污水、污泥處理系統，減少了資金投入，也節約了能源和場地。
因地制宜的技術突破
不過，承鋼是首次在半鋼煉鋼工藝上采用干法除塵工藝，國內也沒有半鋼煉鋼采用干法除塵的先例，管理人員對設備選型等缺乏經驗。當初對于項目能否成功實施，承鋼也頗為擔心。
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，在常規冶煉之前還需要對鐵水中的釩進行提取；提釩后的鐵水再進行半鋼冶煉；第三種工藝則是直接進行常規鐵水冶煉。
西門子面對的棘手難題就在于此，因為這項120噸轉爐干法除塵工藝必須要確保一套除塵系統能夠同時滿足提釩、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，煙氣管道、電除塵器內部未經廢氣吹掃，容易形成爆炸性混合氣體；煙氣溫度上升快，蒸發冷卻器出口溫度、粗灰的濕度均不易控制，會出現粗灰結塊、堵灰問題等原因，提釩后脫碳模式頗為復雜。
為了解決這些難題，西門子從設備進場接收到施工安裝、監督、指導、驗收每一環節都嚴格管理，確保工程質量。同時，通過對煤氣冷卻方式等多項工藝進行優化，解決一系列的技術難題，并數次優化施工組織方案，調配施工人員最終高效率地完成了承鋼干法除塵項目，創造了在全球首次將干法除塵技術同時應用于提釩、煉鋼轉爐上的歷史。
“除塵服務于煉鋼，但會對煉鋼產生影響。我們的優勢在于，充分了解煉鋼的整體工藝流程，這在設備選型時非常關鍵。”翟玉友說。
目前，承鋼120噸轉爐干法除塵系統運行情況良好，半鋼冶煉噸鋼轉爐煤氣回收達到115立方米,噸鋼電耗最好指標達到2.155千瓦時，噸鋼水耗0.06噸，平均煙塵排放低于20mg/Nm3, 與傳統濕法除塵系統運行綜合成本相比噸鋼節約3元以上，取得了良好的經濟效益和環境效益。
閆杰表示，希望西門子能繼續延長產業服務鏈，不僅提供售后服務，還能提供維修包線、備件包線等服務，幫助企業解決維修資源不足、備件占用資金等困難。
西門子（中國）有限公司工業業務領域冶金技術部總經理呂崇德則表示：“鋼鐵行業如今面臨的諸多挑戰促使我們的客戶在產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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