珠钢150t电炉除尘改造技术
来源：无锡市东方工业环保有限公司 阅读：2477 更新时间：2009-01-06 15:56内容提供：东方环境工程设计研究所
珠江钢铁有限责任公司是现代化大型钢铁企业，一期工程拥有150t电炉连铸连轧短流程薄板生产线，二期工程亦投产在即。
珠钢数百名员工，在其不足一平方公里的厂区面积内，将每年将生产200万吨优质钢材，创造100亿人民币的产值……珠钢正在朝全方位“国际一流”冶金企业迅速迈进。当然环境保护也不例外，对于一期工程150t电炉除尘的改造，是其实现环境保护“国际一流”战略目标的重要举措。
东方环境工程设计研究所的技术人员经过长期的实地调研，对150t电炉除尘系统作了较为细仔的技术诊断。
一、技术诊断
内排烟捕集
现有系统内排烟采用竖井抽风方式，作为废钢预热的主要工艺条件，内排系统必须保留且保证其满足原设计要求。从实际运行情况来分析，内排竖井抽风跟传统的内排四孔（二孔）抽风方式比，既有优势，也存在不少弊端。
* 优势。竖井废钢预热不仅节约了炼钢能耗，而且因为有废钢的存在，阻挡了大颗粒烟尘及泡沫渣进入内排烟管道，避免了管道的冲刷与堵塞；同时，也容易控制内排烟气的温度，确保不烧布袋。
* 弊端。竖井内因为有大量废钢存在，阻力很大，造成内外排系统阻力不匹配。为保证内排烟系统克服阻力、风量达到设计值，往往通过关小外排系统管道的调节阀，这就导致整个系统阻力居高不下，尤其是当废钢料差，透气性不好时，除尘效果更不理想。而且关小外排阀门，降低外排风量，还造成进入除尘器的混合烟气温度偏高，又只能减少内排风量……，形成恶性循环。
外排烟捕集
现有外排系统捕集由“大密闭罩+屋顶罩”构成，主要存在如下缺陷：
* 原设计受竖炉条件限制，大密闭罩内气流组织较差，包括罩形导流性差，横断与容积比太大，排烟口的烟气控制范围小，罩内压力场不利烟气进入排烟口等。
* 在大密闭罩捕集效果差的情况下，又将有限的风量分配到大密闭罩和屋顶罩(虽然可调)，不但发挥不了相互补充的功能，反而削弱了各自的作用。在现场观察时，有时可以看到大密罩完全打开停用时，系统的排烟能力与实际效果要比大密闭罩闭合时好，也就是这个原因。
* 屋顶罩截面过大，深度不够，容积太小，蓄烟能力差。罩面流速过低，最高时仅为0.48m/s，加之罩口离电炉之间距离大，烟气抬升的过程中，混入大量冷空气，并使热抬升力迅速衰减，造成大量烟气未上升到屋顶罩罩口就弥漫发散，或者即使上升到屋顶罩，还会再溢出罩外，即使横向气流干扰小时也达不到好的捕集效果。加之现有电炉冶炼时外排烟气量大大增加，捕集效果更难保证。加料出钢时瞬时产生大量烟气，由于罩面流速过低，而大罩又没有足够大的容积在较短的一段时间内容纳、控制这部分烟气，必然造成烟气无组织扩散。
除尘系统工艺
现有除尘系统是传统内外排混合长流程工艺路线，具有高阻、小流量的本质缺陷。
根据原厂商提供的风机曲线参数和测试的实际运行参数，证实原系统存在“高阻、小流量”的本质缺陷，即系统风机配置2×1300Kw电机条件下，基本满负荷运行。因系统阻力很高，仅能得到80×104m3/h风量，折合每得到一万风量所需配置的电机功率为31.9kw即功流比为31.9(功率(Kw)/流量 (104m3/h))。故称之为“高阻、小流量”工艺，即大电机、小流量。
根据基本公式N=QP/η，可知
当流量一定时，假设风机在高效区工作，η较高时，且输出流量Q一定时，这时风机的压头(系统阻力)决定了功率N的大小，即阻力越大，消耗的功越多。
原系统风机在1440r/min时，当风量为40.86×104m3/h时，其压头为8638Pa(120℃)，即除尘系统的阻损为8638Pa。根据测试数据(已经增加了除尘器面积) ，当风量为40×104m3/h,系统阻力与原参数接近。然而系统阻力如此高的问题在内外排混合长流程除尘系统中普遍存在。国内如此，国外也如此。造成原系统阻力高达8600Pa左右的原因是什么？主要有：
（1） 内排系统有竖井、沉降室、机冷器，流程长、阻力大，而外排系统阻力相对小，造成内外排系统不匹配。为确保竖井风量而关小外排阀门，致使阻力更高。
（2） 机力冷却器高阻。现有机力冷却器烟气流程为上进上出，阻力较高。
（3） 除尘器“高阻症”。具体情况将在4.3中作详细分析。
（4） 系统各单元局部阻力系数过高，特别是风机进出口各节点，设计明显不尽合理。
（5） 动压头过高
由公式动压头为ρυ2/2可知，ρ由气体本身决定，而流速决定了动压头，而且为平方关系，该系统各管段的流速均较高，如总管道为28.3m/s，则当烟气温度为120℃时，动压头为339Pa，而先进的“低阻、中温、大流量”工艺总管流速为15m/s左右，动压仅为93Pa。
（6） 风机并联，相互干扰大。
现有系统二台风机共用一组除尘器，而且除尘器的出口先合并再分开进入二台风机，必然造成不匹配、不平衡，出现二台风机相互干扰。从现有的自动控制人机界面中可以看出两台风机没有工作在同一工作点上，具体表现为一台超功率，一台还未运行至额定功率。
（7） 系统的高阻决定了风机工作在高压头工作点
在设计风量的前提下，为克服系统的阻力，只能配置高压头的风机，相应配置大容量的电机。
烟气净化
根据实际运行参数，当系统风量接近设计风量时，除尘器阻力已达2000Pa左右，虽然这一数值在国内并不算很高，但与东方所研制的低阻抗结露脉冲除尘器的1000～1200Pa阻力相比已高出很多。其主要原因为:
a、 结构阻力偏大。现有除尘器的进出风管结构不合理，局部阻力系数ξ值高；
b、 清灰功能不理想。现有除尘器是在线清灰，经过一段时间的运行，其阻力有明显的持续上升；
c、 气源未作温度调节，布袋易结露。广州气候潮湿，而且炼钢出渣采用热泼渣工艺，出渣时产生的大量水蒸汽进入除尘器后，压缩空气在进行喷吹清灰时，与热烟气迅速接触，经过热交换，热烟气中的水份冷凝后析出，导致布袋结露板结。
二、改造措施
针对发现的问题，我们提出了切实可行的改造方案。
改造采用的关键技术：
* 烟气捕集——“天车通过式”电炉烟气捕集专利技术；
* 系统工艺——“低阻、中温、大流量”先进工艺；
* 烟气净化——“抗结露低阻脉冲除尘器”专利技术。
改造方案总体框架：
烟气捕集形式由“竖井内排+大密闭罩+屋顶罩”改造为“竖井内排+天车通过式集烟罩”。
工艺流程：
改造原系统，确保竖井内排风量保持原设计；剩余的风量作为二次烟气捕集用，并确保与内排混合后能控制进入除尘器的烟气温度。
新增外排系统，保证二次效果。
总风量达到140×104m3/h。
系统工艺
* 通过降低现有除尘系统整体阻力，实现风机降低转速、功耗下降而风量保持现有水平80×104m3/h不变；从而保证在新增一个装机功率为710Kw新系统后风量达到140×104m3/h，而能耗没有相应的大幅上涨，并通过调速，进一步降低能耗。
* 降低内排系统阻力，改善内外匹配性，进一步保证内排的处理风量。
* 改造基本不改变现有除尘工艺，确保改造成功，万无一失。
改造的基本措施：
第一步措施：
* 降低除尘系统风机进出口管道阻力；改变现有除尘器后至风机进口的风管组合，使两台风机由并联状态变为并列状态，把两台风机相互间的干扰降到最低；降低管道局部阻力系数，减少突变；降低动压头。
* 机力冷却器进出管道改造，减小局部阻力系数，降低内排阻力。
* 确立新的控制工艺思路。新增一套独立的外排烟系统，内排的风量、温度控制，以现有系统控制为主；外排的控制以新系统为主。
* 消除现有除尘器的“高阻症”。降低结构阻力，并对脉冲气源进行加热处理。
* 通过改造现有系统，达到在风量为80×104m3/h时，系统阻力为7100Pa。
第二步措施：
* 增加现有液力偶合器的调速功能
* 通过调速，改变现有风机的工作点
* 实现降低风机转速，节省能耗，同时风量达到现有的80×104m3/h。
系统工艺流程
将原有的“竖井+大密闭罩+屋顶罩”工艺流程改造成“竖井+天车通过式集烟罩”工艺，并在外排系统新增一套单独的系统。
之所以将新增风量单独设一个系统，是因为现有除尘系统虽然除尘效果不是很理想，但是内外排风量混合后的烟气处于中温状态，不能再混入过多的冷空气，否则易造成除尘器布袋结露。基于改造尽量不改变老系统的工艺，通过增设一套单独系统，以满足外排风量。
