对中小除尘设施的解析及讨论

　　2017-04-19 宁波常青环保科技有限公司

　　结合多年来从事中、小型电炉除尘治理的实践经验，对电炉除尘系统的一些关键性问题提出认识和探讨。

　　1电炉烟尘的基本特征及除尘的难点

　　1.1电炉炼钢工艺过程电炉炼钢的主要工艺是：在电炉内熔炼回收废钢铁，并通过添加合金元素来调节金属的化学成分。用于熔炼的能源主要是电力，也可以直接喷入电炉氧气和其他矿物燃料来替代和补充电能。

　　电炉冶炼一般分熔化、氧化及还原3个冶炼期。

　　在熔化期废钢中的油脂类可燃物质及金属在高温时的气化，产生烟气为黑褐色;在氧化期，因吹氧、加矿将炉内熔化的金属剧烈氧化脱碳，此时烟气为红褐色;在还原期，将钢水中氧和硫去除，调整钢水化学成分，加入炭粉或硅铁等造渣材料，烟气呈白色或黑色。

　　3个冶炼周期中以氧化期产生的烟气量大，含尘浓度高，烟气温度高，粉尘粒度细，因此冶炼期的烟气也就成为治理的对象。

　　1.2电炉烟气烟尘的基本特点

　　1.2.1电炉烟尘的主要技术参数1000千克钢产生的烟气量700～900m3烟气温度1250～1400℃1000千克钢产尘量12～16kg。

　　1.2.2烟气成分烟气成分波动较大，受吹氧强度、吹氧时间，炉料种类，添加料及喷入燃料种类、数量而变化，一般氧化阶段情况下各成分所占体积分数处理难。电炉烟尘温度高、附着性强，采用布袋除尘器进行处理时，如果系统设计不合理很容易出现烧袋及阻力过高的状况。

　　3)运行效率低。由于系统阻力大，风机工作在低效区，运行费用高。

　　针对以上3个难题，本着低温，中阻的设计原则，进行以下几点探讨。

　　2除尘器的选择目前使用广泛的除尘器有湿法除尘器、电除尘器、袋式除尘器。针对中、小型电炉的特点，分别对各自适应性进行以下分析。

　　2.1湿法除尘湿法除尘具有投资省、上马快、运行费用低的特点，操作维护简单，但除尘效率低，很难实现达标排放，而且存在二次水污染问题，现已基本淘汰。

　　2.2电除尘电收尘器是利用高压电场的作用，使含尘气体的粉尘与气体分离。该除尘器对烟气温度的要求很严格，过低会导致结露爬电，过高则会造成粉尘比电阻增加，降低收尘效率，板易受热变形，影响收尘器的正常操作。此外一次性投资大也限制了电除尘器在中、小型电炉除尘中的应用。

　　2.3袋式除尘袋式除尘器作为过滤式除尘设备的一种，用于捕集非粘结性、非纤维性工业粉尘，具有除尘效率高且稳定、设备造价低、管理简单、维修方便等优点，适宜收集各种粉尘，并且能完全满足环保要求的值得信赖的一种除尘设备。袋式除尘目前在中、小型电炉除尘中使用多，该方式除尘效率高，一般在百分之九九以上，可长期稳定达标排放，实现无烟、无尘、无气味生产。

　　3烟尘的收集

　　3.1吸尘罩的种类烟尘的捕集是电炉除尘系统中重要的一环，是否能有效地克服电炉生产工艺操作的控制及电炉冶炼过程不同阶段烟尘变化影响是选择吸尘罩的关键。目前普遍采用的吸尘罩有以下几种：

　　3.1.1开放式吸尘罩及屋顶吸尘罩此法是将烟罩悬挂在厂房顶构架上，距炉顶很远，烟尘自炉内自由溢出，利用热抬升由吸尘罩收集进入除尘系统。

　　优点：1)完全不干扰电炉操作;2)设计简单;3)由于烟尘与车间冷空气一起吸入除尘系统，因此不需要专门设置烟气冷却系统。

　　缺点：1)对烟尘的捕集效率低;2)烟气量很大，系统体积大。

　　由于较低的捕集效率很难达到越来越严格的环保要求以及庞大烟气量带来的高能耗，因此开放式吸尘罩对中小型电炉除尘并不适用。

　　3.1.2密闭罩或半密闭罩此法是将电炉全部或部分罩起来 。

　　优点：1)有很好的捕集效率;2)有一定的隔声、隔热作用;3)可以用较小的风量吸走绝大部分烟尘，风机功率小，能耗低。

　　缺点：1)全密闭罩由于几乎没有野风进入除尘系统，烟气温度高，因此对烟气冷却系统要求较高。

　　2)吸尘罩固定影响电炉的正常操作。在电炉的除尘中首先应该考虑到的问题就是不影响电炉冶炼的正常操作，因此固定式的密闭罩或半密闭罩用在电炉除尘上并不合适。而且对于全密闭罩对烟气冷却系统的高要求，中、小型电炉在有限的资金下很难做到。

　　3.1.3移动式半密闭罩移动式半密闭罩是在吸取了半密闭罩较好的捕集效率和混风效果的基础上，改进其影响操作的缺点而形成的。

　　优点：1)在加料、倾倒钢水时可自动移开，不影响操作;在冶炼过程中又为闭合状态，有效地缓解烟尘的强扩散影响，取得较好的吸尘效果。

　　2)因为采用下部开放，上部密闭的形式，因此能混加一部分冷风，有效降低烟气温度。

　　缺点：对加料时产生的烟尘捕集效果较差。

　　3.2吸尘罩的选择移动式半密闭罩的优点较为明显，是目前普遍采用的吸尘方式，但为了强化对加料时烟尘的收集，大型电炉一般附加一个屋顶罩。也就是移动式半密闭罩+屋顶罩的形式对烟尘进行收集，这样能大程度的减少烟尘的扩散与外溢。当然由于屋顶罩的低效性，屋顶罩吸入的烟气量是半密闭罩吸入烟气量的2倍～3倍，也就是说系统的总风量要加大2倍～3倍。但这种方式不太适合中、小型电炉。电炉烟尘的产生主要集中在氧化阶段，而加料阶段产生的烟尘量不会超过烟尘排放总量的百分之五，排放浓度也很低。

　　大型电炉由于排放量的基数大，因此尽管加料阶段的烟尘排放比例很小，但烟尘排放的量也是很大的，需要进行收集处理。中、小型电炉如果要对加料阶段的排放量和质量分数都不超过百分之五的烟尘进行收集，所付出的代价就是将系统风量加大2倍～3倍，考虑到除尘效率、能源消耗、设备投资的多方面的因素，显然这是很不合算的。因此，在中、小型电炉上采用单一的移动式半密闭罩比采用移动式半密闭罩+屋顶罩的方式更加实用也更加易于推广。

　　4烟气温度的控制

　　4.1混风的影响在中、小型电炉除尘中，穿过半密闭罩未被密封处的负压面，进入半密闭罩内的空气，是把电炉本身产生的烟气温度降低到除尘器适用温度的主要因素。在电炉产生烟气一定的情况下，根据吸风直接冷却公式，可以确定需要进入半密闭罩内的空气。根据空气量利用半密闭罩抽风量计算公式就可以确定半密闭罩的相关参数。

　　江西铜业集团使用本公司设计制作的一套电炉除尘系统，根据冷却公式和半密闭罩的抽风量公式进行设计取得了很好的降温和抽风效果，电炉及除尘系统参数见表在烟气温度得到有效控制后，需要解决的问题就是防止大颗粒火星进入除尘器。为此采用了如下措施。

　　4.1设置燃烧室在电炉冶炼过程中，有CO等可燃性气体进入管道继续燃烧，如果在管道中未燃烧完全则进入除尘器会造成烧袋。设置燃烧室的目的是让CO在进入除尘器前完全燃烧，防止烧袋。

　　燃烧室设置在排烟罩后面，可由耐热材料砌筑而成，其主要作用是：1)除去烟尘中颗粒较大的飞尘(起到沉降室的作用);2)烧掉烟气中的CO，使系统的正常运行;3)烧掉烟气中所含油脂及部分有机物。

　　4.2为除尘器设置进风挡板在除尘器进风口设置进风挡板，也能一定程度上防止火星烧袋。如果有火星进入除尘器，与挡板发生撞击，改变运动方向，让其不能直接和滤袋接触。

　　5系统阻力的控制

　　5.1清灰频率的控制一般的除尘器都采用时间控制清灰的频率，这样就造成系统阻力是一个变量，因此在起初选用风机风压参数时不是偏小就是偏大，偏小则系统不能正常运行，偏大则造成不必要的能源消耗。改用压差控制清灰频率能够使这个问题得到解决，除尘系统始终保持在一个固定的压力损失下运行，这就为风机的选取提供了可靠的依据，让除尘系统能够稳定、效率、节能的运行。

　　5.2有针对地设置清灰方式除尘器正常运行时采用三态清灰的方式。需要停止使用除尘器时，控制系统设置在主风机停止后再进行一次清灰，这样能防止灰渣板结，延长布袋使用寿命。

　　6烟道的结灰与防止电炉烟气中含有大量的灰尘，如设计不当，很容易造成烟道的结灰，严重时可将烟道的1/2流通截面堵死，影响除尘系统的正常使用。

　　为防止结灰可每隔一段设置一个小的沉降室，利用惯性原理，将烟气的流速突然降低并改变流动方向，使灰粒沉降到沉降室底部，定期进行清理。

　　在水平管道上，控制烟气流速大于16m/s，使较小颗粒的灰尘随烟气带走，不沉积在水平管道内，为清灰方便，在水平管道前后等部位，设置清灰门，定期对烟道进行清灰。

　　7结束语

　　通过合理的设计，提高除尘系统的工作效率和稳定性并有效的降低成本，将会很大地提高企业主对中、小型电炉除尘的主动性，是对我国环境保护事业的巨大推动。