珠鋼150t電爐除塵改造技術
來源(yuan)：無錫市東(dong)方工業環保有限公司(si) 閱讀(du)：2848 更新時間(jian)：2009-01-06 15:56內容提供：東方環(huan)境工程設計研究所
珠江鋼(gang)鐵(tie)有限(xian)責任公司(si)是現代化大型鋼(gang)鐵(tie)企業，一期工程擁(yong)有150t電爐連(lian)鑄(zhu)連(lian)軋短流程薄板生(sheng)產(chan)線，二期工程亦投產(chan)在即(ji)。
珠(zhu)鋼數百名員工，在其不足(zu)一(yi)(yi)平方(fang)(fang)公(gong)里的廠區(qu)面積內，將每年將生產(chan)200萬噸優質鋼材(cai)，創(chuang)造(zao)100億人民(min)幣的產(chan)值……珠(zhu)鋼正(zheng)在朝(chao)全方(fang)(fang)位“國際一(yi)(yi)流”冶(ye)金企業迅速邁進(jin)。當然環境保(bao)護(hu)也(ye)不例外，對于(yu)一(yi)(yi)期工程150t電爐除塵的改造(zao)，是其實現環境保(bao)護(hu)“國際一(yi)(yi)流”戰略目標的重要(yao)舉措。
東方環境工程設計(ji)研究(jiu)所的(de)技術(shu)人員(yuan)經過長期的(de)實(shi)地調研，對(dui)150t電(dian)爐除塵系統作了較為細仔(zi)的(de)技術(shu)診斷。
一、技術診斷
內排煙捕集
現有系統(tong)(tong)內(nei)(nei)排煙采(cai)用豎井抽(chou)風方式，作為廢鋼預熱(re)的主要工藝(yi)條件，內(nei)(nei)排系統(tong)(tong)必須保留且保證其滿足(zu)原設計要求(qiu)。從實際運行情況來分析，內(nei)(nei)排豎井抽(chou)風跟傳統(tong)(tong)的內(nei)(nei)排四孔（二孔）抽(chou)風方式比(bi)，既(ji)有優勢，也存(cun)在不少弊端(duan)。
* 優勢。豎井(jing)廢(fei)(fei)鋼預(yu)熱不僅節約了煉鋼能(neng)耗，而且因為有(you)廢(fei)(fei)鋼的存在，阻(zu)擋了大(da)顆粒煙塵(chen)及(ji)泡沫渣進入內排煙管(guan)道，避免(mian)了管(guan)道的沖刷(shua)與堵塞；同時(shi)，也容易控(kong)制內排煙氣(qi)的溫度，確保(bao)不燒布(bu)袋。
* 弊端。豎(shu)井內因為(wei)有大量(liang)廢鋼(gang)存在，阻(zu)力很大，造成內外(wai)(wai)排(pai)系(xi)統(tong)阻(zu)力不(bu)(bu)(bu)匹配。為(wei)保(bao)證內排(pai)煙(yan)系(xi)統(tong)克服阻(zu)力、風(feng)(feng)量(liang)達到設計值(zhi)，往往通過關(guan)小(xiao)外(wai)(wai)排(pai)系(xi)統(tong)管道的調節閥，這就(jiu)導致整(zheng)個系(xi)統(tong)阻(zu)力居(ju)高(gao)不(bu)(bu)(bu)下，尤其是當廢鋼(gang)料(liao)差(cha)，透(tou)氣性不(bu)(bu)(bu)好(hao)時，除(chu)塵(chen)(chen)效果更(geng)不(bu)(bu)(bu)理想(xiang)。而且(qie)關(guan)小(xiao)外(wai)(wai)排(pai)閥門(men)，降低外(wai)(wai)排(pai)風(feng)(feng)量(liang)，還造成進入除(chu)塵(chen)(chen)器的混(hun)合煙(yan)氣溫度偏高(gao)，又只能(neng)減少內排(pai)風(feng)(feng)量(liang)……，形(xing)成惡(e)性循環(huan)。
外排煙捕集
現有外排系統捕集(ji)由“大密閉罩+屋頂罩”構(gou)成，主(zhu)要存在如下缺陷(xian)：
* 原設計受豎爐(lu)條件(jian)限制(zhi)，大密(mi)閉罩(zhao)內氣流(liu)組織較(jiao)差，包(bao)括(kuo)罩(zhao)形導(dao)流(liu)性(xing)差，橫斷與容積比太大，排煙口(kou)的煙氣控制(zhi)范圍小(xiao)，罩(zhao)內壓力場(chang)不(bu)利煙氣進入排煙口(kou)等。
* 在大密(mi)閉(bi)罩(zhao)(zhao)捕集效(xiao)果差的情況下，又將(jiang)有限的風量(liang)分配(pei)到(dao)大密(mi)閉(bi)罩(zhao)(zhao)和屋頂罩(zhao)(zhao)(雖然可調)，不但發揮不了(le)(le)相互補(bu)充的功能(neng)，反(fan)而削弱了(le)(le)各自的作(zuo)用。在現場(chang)觀察時(shi)(shi)，有時(shi)(shi)可以(yi)看到(dao)大密(mi)罩(zhao)(zhao)完全(quan)打開停用時(shi)(shi)，系(xi)統的排(pai)煙能(neng)力與實際效(xiao)果要比大密(mi)閉(bi)罩(zhao)(zhao)閉(bi)合時(shi)(shi)好，也就是(shi)這個原因。
* 屋頂罩(zhao)截面過(guo)大，深(shen)度不夠，容積太小，蓄煙(yan)(yan)(yan)能力(li)差。罩(zhao)面流(liu)速(su)過(guo)低，最(zui)高時(shi)僅為0.48m/s，加(jia)之(zhi)罩(zhao)口離電(dian)爐(lu)之(zhi)間距離大，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)抬升(sheng)的過(guo)程中，混入大量冷(leng)空(kong)氣(qi)，并使熱抬升(sheng)力(li)迅(xun)速(su)衰減，造成大量煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)未(wei)上升(sheng)到屋頂罩(zhao)罩(zhao)口就彌漫發(fa)散，或者(zhe)即(ji)使上升(sheng)到屋頂罩(zhao)，還會再溢出罩(zhao)外，即(ji)使橫向氣(qi)流(liu)干(gan)擾小時(shi)也達不到好的捕(bu)(bu)集(ji)(ji)效果。加(jia)之(zhi)現有電(dian)爐(lu)冶(ye)煉時(shi)外排煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)量大大增加(jia)，捕(bu)(bu)集(ji)(ji)效果更難保證(zheng)。加(jia)料出鋼時(shi)瞬時(shi)產生大量煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)，由(you)于罩(zhao)面流(liu)速(su)過(guo)低，而大罩(zhao)又沒有足夠大的容積在較短(duan)的一段時(shi)間內(nei)容納、控制這部分煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)，必然(ran)造成煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)無組(zu)織擴散。
除塵系統工藝
現有除塵系(xi)統是傳統內外排混合長流程工藝(yi)路線(xian)，具有高阻(zu)、小流量(liang)的本(ben)質(zhi)缺陷。
根據原廠商提供的風機曲線參數和測試的實際運行參數，證實原系統存在“高阻、小流量”的本質缺陷，即系統風機配置2×1300Kw電機條件下，基本滿負荷運行。因系統阻力很高，僅能得到80×104m3/h風量，折合每得到一萬風量所需配置的電機功率為31.9kw即功流比為31.9(功率(Kw)/流量 (104m3/h))。故(gu)稱之為(wei)“高阻、小流量”工藝(yi)，即大電機、小流量。
根據基本公式N=QP/η，可(ke)知
當流(liu)量(liang)(liang)一定時(shi)，假設風機(ji)在(zai)高(gao)效(xiao)區工(gong)作(zuo)，η較高(gao)時(shi)，且輸(shu)出流(liu)量(liang)(liang)Q一定時(shi)，這時(shi)風機(ji)的(de)壓頭(系統(tong)阻力)決定了功率N的(de)大(da)小(xiao)，即阻力越大(da)，消耗的(de)功越多。
原系統風機在1440r/min時，當風量為40.86×104m3/h時，其壓頭為8638Pa(120℃)，即除塵系統的阻損為8638Pa。根據測試數據(已經增加了除塵器面積) ，當風量為40×104m3/h,系(xi)統(tong)(tong)阻(zu)力與原參數接近。然而(er)系(xi)統(tong)(tong)阻(zu)力如(ru)此(ci)高(gao)的問題在內(nei)外排混合長流程(cheng)除塵系(xi)統(tong)(tong)中(zhong)普遍存在。國(guo)內(nei)如(ru)此(ci)，國(guo)外也如(ru)此(ci)。造成原系(xi)統(tong)(tong)阻(zu)力高(gao)達8600Pa左右的原因是什(shen)么？主(zhu)要(yao)有：
（1） 內(nei)排(pai)(pai)系(xi)統(tong)有豎(shu)井(jing)、沉降室、機冷器，流(liu)程長、阻力大，而(er)外排(pai)(pai)系(xi)統(tong)阻力相對小(xiao)(xiao)，造成(cheng)內(nei)外排(pai)(pai)系(xi)統(tong)不匹配。為確保豎(shu)井(jing)風量而(er)關小(xiao)(xiao)外排(pai)(pai)閥門(men)，致使(shi)阻力更高。
（2） 機力冷卻(que)器高阻(zu)。現(xian)有機力冷卻(que)器煙氣(qi)流(liu)程為上進上出(chu)，阻(zu)力較高。
（3） 除塵器“高阻(zu)癥(zheng)”。具(ju)體情況將在4.3中(zhong)作詳細分析(xi)。
（4） 系統各單元(yuan)局部阻力(li)系數過高，特別是風機(ji)進出口各節點(dian)，設計明(ming)顯不(bu)盡合(he)理。
（5） 動壓頭過高
由公式(shi)動壓頭為(wei)ρυ2/2可知，ρ由氣體本身決(jue)定，而(er)流速決(jue)定了動壓頭，而(er)且為(wei)平方關系，該系統(tong)各管段(duan)的(de)(de)流速均較(jiao)高，如總管道為(wei)28.3m/s，則當煙氣溫度為(wei)120℃時，動壓頭為(wei)339Pa，而(er)先進的(de)(de)“低阻(zu)、中(zhong)溫、大流量”工(gong)藝總管流速為(wei)15m/s左右，動壓僅(jin)為(wei)93Pa。
（6） 風機并聯，相(xiang)互干擾大。
現(xian)有系統二(er)臺風機(ji)共(gong)用一(yi)(yi)組除塵(chen)器，而且除塵(chen)器的出口(kou)先合并再分(fen)開(kai)進入二(er)臺風機(ji)，必(bi)然(ran)造(zao)成不匹(pi)配、不平衡，出現(xian)二(er)臺風機(ji)相互(hu)干擾。從現(xian)有的自動控制人機(ji)界面中可以(yi)看出兩臺風機(ji)沒有工作(zuo)在同一(yi)(yi)工作(zuo)點上，具體表現(xian)為(wei)一(yi)(yi)臺超功率(lv)，一(yi)(yi)臺還未(wei)運行至額定功率(lv)。
（7） 系統的(de)高(gao)阻決定(ding)了(le)風機工作在高(gao)壓頭工作點
在設(she)計風量的前提下，為克服(fu)系統的阻(zu)力，只(zhi)能配置高壓頭的風機(ji)，相應配置大容量的電機(ji)。
煙氣凈化
根據實際運(yun)行參數，當系統風(feng)量接近設計風(feng)量時，除塵器(qi)阻(zu)力已(yi)達2000Pa左右，雖然(ran)這一數值在國內并不算很高，但(dan)與東方(fang)所研制的低阻(zu)抗結露脈沖(chong)除塵器(qi)的1000～1200Pa阻(zu)力相比已(yi)高出很多。其主要原因為:
a、 結(jie)構阻(zu)力偏大。現有(you)除塵器的(de)進出風(feng)管(guan)結(jie)構不合理(li)，局部阻(zu)力系數ξ值高；
b、 清灰功能不(bu)理(li)想。現(xian)有除塵(chen)器是在線清灰，經過一段時間的運(yun)行(xing)，其(qi)阻力有明顯的持續上升；
c、 氣(qi)源未作溫(wen)度調節，布(bu)袋易結(jie)露。廣州氣(qi)候潮濕，而且(qie)煉鋼出(chu)(chu)渣(zha)(zha)采用熱(re)潑渣(zha)(zha)工(gong)藝，出(chu)(chu)渣(zha)(zha)時(shi)產生的(de)大量水蒸汽進入除塵器(qi)后(hou)，壓縮空氣(qi)在進行噴吹清灰時(shi)，與(yu)熱(re)煙(yan)氣(qi)迅速接觸(chu)，經過熱(re)交(jiao)換，熱(re)煙(yan)氣(qi)中的(de)水份冷凝后(hou)析(xi)出(chu)(chu)，導致布(bu)袋結(jie)露板結(jie)。
二、改造措施
針對發現的(de)問題，我們提出了切實可行的(de)改(gai)造方案。
改(gai)造采用的關鍵(jian)技術：
* 煙(yan)氣(qi)捕集——“天車通過式”電爐煙(yan)氣(qi)捕集專(zhuan)利技(ji)術；
* 系(xi)統工藝——“低阻、中(zhong)溫、大(da)流量”先進工藝；
* 煙氣凈化——“抗結露低阻脈沖除塵器”專(zhuan)利(li)技(ji)術。
改造方案總體框架：
煙氣(qi)捕(bu)集形式由“豎(shu)井內(nei)排(pai)+大密閉罩+屋頂罩”改造為“豎(shu)井內(nei)排(pai)+天車通過式集煙罩”。
工藝流程：
改造原系(xi)統，確(que)保豎井內排(pai)風量(liang)保持(chi)原設計；剩余(yu)的風量(liang)作為二次煙(yan)氣(qi)捕集用，并(bing)確(que)保與內排(pai)混合(he)后能控(kong)制進入除塵器(qi)的煙(yan)氣(qi)溫度(du)。
新增外排(pai)系統，保證(zheng)二次(ci)效果。
總風量達到140×104m3/h。
系統工藝
* 通過降低現有除塵系統整體阻力，實現風機降低轉速、功耗下降而風量保持現有水平80×104m3/h不變；從而保證在新增一個裝機功率為710Kw新系統后風量達到140×104m3/h，而能(neng)耗沒有相應的大幅上(shang)漲，并通過調(diao)速，進一步降低能(neng)耗。
* 降(jiang)低(di)內排系統(tong)阻力，改善(shan)內外匹(pi)配性，進一(yi)步(bu)保證(zheng)內排的(de)處理風(feng)量。
* 改造(zao)基本不改變(bian)現有除塵(chen)工藝，確保(bao)改造(zao)成功(gong)，萬無一(yi)失。
改造的基本措施：
第一步措施：
* 降(jiang)低(di)除(chu)塵系(xi)統風(feng)(feng)機進出(chu)口(kou)管道(dao)阻力；改變(bian)(bian)(bian)現(xian)有(you)除(chu)塵器后(hou)至風(feng)(feng)機進口(kou)的(de)風(feng)(feng)管組合(he)，使(shi)兩臺風(feng)(feng)機由(you)并聯狀(zhuang)態變(bian)(bian)(bian)為并列狀(zhuang)態，把(ba)兩臺風(feng)(feng)機相互間的(de)干擾降(jiang)到最低(di)；降(jiang)低(di)管道(dao)局部阻力系(xi)數，減少突變(bian)(bian)(bian)；降(jiang)低(di)動壓頭。
* 機(ji)力(li)(li)冷(leng)卻器進出(chu)管道改(gai)造(zao)，減小局部阻力(li)(li)系數(shu)，降(jiang)低(di)內排(pai)阻力(li)(li)。
* 確立新的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)工藝思(si)路。新增(zeng)一(yi)套獨立的(de)外(wai)排(pai)(pai)煙系(xi)統，內排(pai)(pai)的(de)風量(liang)、溫度控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，以現有系(xi)統控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)為主；外(wai)排(pai)(pai)的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)以新系(xi)統為主。
* 消除(chu)現有除(chu)塵器的“高阻癥”。降低結構(gou)阻力，并對(dui)脈沖氣源進行(xing)加熱處理。
* 通過改造現有系統，達到在風量為80×104m3/h時，系統阻(zu)力為7100Pa。
第二步措施：
* 增(zeng)加現有液力(li)偶合器的調(diao)速功能(neng)
* 通過調速，改變現有風(feng)機(ji)的(de)工作點
* 實現降低風機轉速，節省能耗，同時風量達到現有的80×104m3/h。
系統工藝流程
將(jiang)原有的“豎(shu)井+大密閉罩+屋頂(ding)罩”工藝流程改(gai)造成(cheng)“豎(shu)井+天車通過式集煙罩”工藝，并在外排系統新增(zeng)一套單獨的系統。
之所以將新(xin)增風量單獨設一個系(xi)統，是因為現(xian)有除塵系(xi)統雖(sui)然除塵效果不(bu)是很(hen)理(li)想，但是內外排(pai)風量混(hun)合后的煙氣(qi)處于中(zhong)溫狀態，不(bu)能再混(hun)入過多的冷空氣(qi)，否則易造(zao)成除塵器布袋(dai)結(jie)露。基于改(gai)造(zao)盡量不(bu)改(gai)變老系(xi)統的工藝，通(tong)過增設一套單獨系(xi)統，以滿(man)足外排(pai)風量。
