不锈钢电炉烟气冷却与除尘工程实践.pdf

烟 气 污 染 治 理 不锈钢电炉烟气冷却与除尘工程实践 董彩虹 1 王海涛 2 1． 中冶天工上海十三冶金建设有限公司，上海 201900; 2． 中冶建筑研究总院有限公司，北京 100088 摘要 介绍了不锈钢电炉烟气的冷却降温方法设计参数， 技术特点以及除尘系统的组成、 每种设备的规格性能， 特别是 对脉冲除尘器做了详细阐述。对不锈钢电炉除尘工程的设计、 管理， 具有参考和借鉴作用。 关键词 不锈钢;电炉;烟气冷却;除尘 PRACTICE OF FLUE GAS COOLING AND DEDUSTING OF STAINLESS STEEL ELECTRIC FURNACE Dong Caihong1Wang Haitao2 1． MCC Tiangong Shanghai No． 13 Metallurgical Construction Co． ，Ltd，Shanghai 201900，China; 2． MCC Central Research Institute of Building and Construction Co． ， Ltd， Beijing 100088， China AbstractIt was introduced design parameters of flue gas cooling for a stainless steel electric furnace，technical characteristics and dedusting systems composition，as well as the size and property of each kind of equipment;particularly， the pulse dust remover was expounded in detail． Which provided reference and experience for design and management of stainless steel furnace dust removal projects． Keywordsstainless steel;electric furnace;flue gas cooling;dedusting 电炉主要是通过用不锈钢废钢、 铁合金和部分渣 料进行配料冶炼， 并接受高碳铬铁水和脱磷铁水， 然 后熔制出不锈钢转炉冶炼用的母液。另外电炉还可 作为全废钢电炉使用。 电炉公称容量为 100 t， 最大出钢量为 120 t， 电炉 的冶炼周期为 65 min， 不锈钢炼钢车间年作业天数为 350 d; 电炉年修炉时间为16 d; 电炉设备作业率为 0. 975; 电炉平均出钢量为 105. 5 t/炉; 电炉一次烟气 量为2 000 m3/min; 温度 ＞ 1 300 ℃ ; 粉尘粒径 ＜ 5 μm 占 80 以上。高温烟气经冷却降温再除尘净化达标 排放。 1烟气冷却与除尘工艺流程 电炉烟气冷却与除尘工艺流程如图 1 所示。 电炉在冶炼过程中， 会产生大量的高温烟气， 为降 低烟气温度， 同时为除尘工艺创造条件， 需在除尘系统 前设置一套烟气冷却装置， 包括可旋转弯管烟道、 燃烧 室、 水冷烟道等， 将高温烟气降至 620 ℃， 再经自然和 机械冷却器进一步降温后， 供除尘系统除尘。 1 － 电炉;2 － 密闭罩;3 － 屋顶罩;4 － 燃烧室;5 － 水冷烟道; 6 － 吹风冷却器;7 － 烟气混室;8 － 除尘器;9 － 风机; 10 － 烟囱;11 － 刮板机;12 － 斗提机;13 － 贮灰仓 图 1电炉烟气冷却和除尘工艺流程 电炉除尘主要包括对电炉加料、 出钢及熔炼时产 生的大量烟气进行捕集， 并对电炉上料和加料系统以 及修炉时产生的粉尘进行捕集， 采用干式袋式除尘系统 使电炉车间能够满足国家和地方严格的环境保护要求。 2烟气冷却系统组成和特点 2. 1烟道冷却装置 电炉烟气冷却系统 水冷 ， 是由可旋转弯管烟 94 环境工程 2013 年 4 月第 31 卷第 2 期 道、 燃烧室、 水冷烟道以及水分配器和循环管道等 组成。 由电炉第四孔出来的电炉炉气， 经炉盖弯管和可 旋转弯管烟道之间的间隙， 进入可旋转弯管烟道。并 同时抽入一定量的炉外空气， 以燃尽炉气中的 CO 等 可燃气体。可旋转弯管烟道直径  2 200 mm， 展开 长度5 m， 结构为密排管式， 该烟道可根据电炉的出钢 等不同状况， 通过液压系统来控制弯管烟道的倾动， 来满足电炉冶炼工艺要求。 燃烧室直径 4 600 mm， 高度 h 6 000 mm， 结 构为密排管式， 烟气进入燃烧室后流速变慢， 这可使 烟气中的 CO 在燃烧室中充分燃烧， 同时还可使烟气 中的灰尘因惯性作用而沉降。在燃烧室下设有一个 用耐热混凝土制成的贮灰室， 设有清灰小车一辆， 可 定期将沉灰清除。另外， 为防可能发生的残存 CO 等 可燃气体爆炸， 在燃烧室上设置防爆装置一套。 水冷烟道为直径 2 200 mm、 长度 40 m 的水平 烟道， 结构为密排管式， 整个烟道按分段考虑， 每段烟 道均设有进、 出口水分配联箱。为检修方便， 在部分 烟道上， 设有检修孔盖， 以便对烟道内部进行检修， 另 外在烟道上还设有膨胀节、 支吊架等。 整个电炉烟气冷却系统 水冷 设进、 出水分配 器各一只， 冷却水供应采用并联连接， 总冷却水经水 分配器后， 再供各冷却部件使用。每个循环系统的 进、 出口， 均设置温度计、 流量表以及调节阀， 以便观 察和调节系统流量。 为防止烟气冷却系统 水冷 内结垢， 冷却水采 用软水， 整个冷却系统循环水用量约1 000 t/h， 供水 压力 0. 5 ～ 0. 6 MPa， 冷却水最大温升15 ℃ 。 2. 2强制吹风冷却器 强制吹风冷却器设置在电炉除尘系统的水冷烟 道后， 用于电炉除尘系统的高温烟气冷却。冷却器外 形如图 2 所示。 冷却器处理烟气量 120 000 m3/h; 进口烟气温度 620 ℃ ; 出口烟气温度 380 ℃ ; 外形尺寸 高 长 宽 20 500 mm 4 170 mm 5 100 mm。 强制吹风冷却器配 4 台冷却风机 风机型号 SWF-Ⅲ高效低燥声混流式风机。 风量 77 000 m3/h;风压 1 000 Pa;功 率 37 kW /台。 图 2强制吹风冷却器 作用 将经水冷烟道后的电炉烟气通过 4 台冷却 风机强制冷却到320 ℃ 以下。 冷却风机开闭受冷却器出口温度控制 当出口温度 ＞ 200 ℃1 号风机开; 当出口温度 ＞ 250 ℃1 号、 2 号风机开; 当出口温度 ＞ 300 ℃1 号、 2 号、 3 号风机开; 当出口温度 ＞ 350 ℃1 号、 2 号、 3 号、 4 号风 机开; 当温度每下降 50 ℃ ， 经 1 min 延迟后， 相对应的 一台风机关闭。 3除尘系统的组成和特点 除尘系统的主要设备由屋顶罩和密闭罩排烟装 置、 水冷移动管、 燃烧室、 燃烧室配管、 水冷烟道、 水冷 烟道配管、 强制吹风冷却器、 烟气混合室、 电炉料除尘 增压风机、 主排烟风机、 消声器、 长袋脉冲除尘器、 输 灰设备、 贮 灰 仓、 调 节 阀、 事 故 阀、 卸 灰 阀、 烟 囱 等 组成。 3. 1电炉炉内一次烟气 电炉熔炼时从炉顶第 4 孔排出的高温含尘烟气， 经水冷烟道系统冷却至 620 ℃ ， 并在强制吹风冷却器 内进行进一步的强制冷却。根据冷却器的出口烟气 温度设定 380 ℃ 左右 ， 调节冷却器上轴流风机的开 启台数。另外为了控制电炉炉内压力， 在强制吹风冷 却器进口管路上设置炉压调节阀进行开度调节， 在出 钢过程中， 调节阀开度位置在预设置处。 3. 2二次烟气捕集 密闭罩排烟装置用于捕集电炉在加料、 出钢和熔 炼时产生的二次烟气。屋顶罩排烟装置主要用于捕 集电炉加料 包括兑铁水 和密闭罩门打开时的二次 烟气。另外电炉料系统的除尘由设置在车间内的增 压风机加压后送至电炉除尘系统， 修炉时产生的烟气 05 环境工程 2013 年 4 月第 31 卷第 2 期 通过修炉排烟罩管道进入电炉除尘系统。 3. 3烟气混合室 该设备设置在袋式除尘器进口段， 用于电炉除尘 系统的高低温烟气的混合， 以便降低高温烟气的温 度。其外形尺寸 高21 500 mm; 直径  7 820 mm。 电炉二次烟气与来自电炉炉顶第 4 孔排出的一 次烟气混合后进入烟气混合室。为使除尘器滤袋免 受过高温度的损坏， 在除尘器进口前的烟气混合室上 设置一个紧急空气稀释阀， 它可在紧急情况下引入空 气使管道内过高的烟气温度得到有效的冷却。 3. 4脉冲除尘器 脉冲除尘器和除尘系统如图 3 所示。 图 3脉冲除尘器和除尘系统 除尘设备为脉冲袋式除尘器， 滤袋材料为经处理 的聚酯针刺毡覆膜。含尘气体首先由原始烟气管进 入设备下部的集尘斗， 随后至上部的过滤腔， 烟气由 滤袋外部进入滤袋里面， 过滤到允许的排放含尘浓 度。而粉尘则被积聚在滤袋的外表面， 随着滤袋外表 面粉尘厚度的增加， 除尘器压差达到一定的设定值 时， 采用离线清灰方式 压差清灰或定时清灰 ， 用压 缩空气进行脉冲喷吹。 该设备露天布置， 是电炉除尘的主要设备。 脉冲除尘器由除尘器本体 含滤袋室、 框架、 清 灰装置、 灰斗等 ， 压缩空气系统、 压差系统及梯子平 台等部分组成。 除 尘 器 由 18 室 组 成，双 排 布 置。 每 室 长 5 660 mm， 宽4 170 mm。 每 个 室 室 内 布 置 308 条 滤 袋， 滤袋长6 000 mm， 直径160 mm， 每室滤袋 22 组， 每组 14 条， 每室配一个检修门， 尺寸为1 780 mm 465 mm， 一共 22 个检修门。 除尘器滤袋材质是聚脂覆膜针刺毡。 脉冲除尘器作用 降温后的电炉烟尘≥3 g/m3 经过脉冲 袋 式 除 尘器处 理 烟 气， 出 口 含 尘 浓 度 ≤ 0. 03 g/m3。脉冲袋式除尘器性能见表 1。 表 1除尘器规格性能 项目性能 除尘器型式袋式、 脉冲、 负压 处理烟气 / m3h － 1 200 000 处理烟气温度 / ℃ ≤130 烟气入口含尘浓度 / g m － 3 3 烟气出口含尘浓度 / g m － 3 ≤0. 03 除尘器运行阻力 /Pa ≤1 500 保证值 1 800 本体耐压 /Pa － 8 000 滤袋窒数 /室18 每窒滤袋数 /条308 滤袋规格 /mm L/mm 160 6 000 滤袋总数 /条5 544 滤袋有效总面积 /m215 800 滤袋材质聚酯针剌毡覆膜 500 g/m2 过滤风速 全过滤 / m min － 1 1. 27 离线清灰时 / m min － 1 1. 38 清灰方式及喷吹压力 /MPa脉冲清灰， 0. 15 ～ 0. 4 除尘器泄漏率 静态 /≤2 外形尺寸长 /m 宽 /m 高 /m50. 94 12. 34 18. 61 设备总重 /t 约 795 3. 5主排烟风机 除尘系统所必需的抽吸压力由双支撑离心风机 提供。主排烟风机位于除尘器后， 将经过滤后的洁净 气体通过烟囱排入大气。除尘器进口前管道内的压 力设定值与液力偶合器转速调节有关， 2 台主排烟风 机并联使用， 风机配有稀油站和高位油箱等安全措 施。另外在风机出口处设有手动阀， 作为风机维修时 风机之间的隔绝。为降低噪音， 在每台风机的出口管 道上装有一个消声器。同时风机机壳本身设有隔声 措施。 风 机 采 用 双 支 撑 离 心 式 风 机。 处 理 风 量 600 000 m3/h两套风机并联使用， 电动机转速 990 r/ min， 电机功率1 400 kW， 配有液力偶合器， 进行无级调 速，风 机 风 压 6 800 Pa 进 口 －6 400 Pa;出 口 400 Pa 。 配有稀油润滑站， 对风机轴瓦进行润滑， 并配有 高位油箱， 能保证风机正常润滑至停机。 含尘烟气通过除尘器除尘净化后， 由风机送入烟 囱进行高空排放。烟囱高度 30 m， 烟囱上部设有粉 尘在线检测装置， 确保达标排放。 4粉尘的输送和贮存 粉尘输送设备性能见表 2。 15 环境工程 2013 年 4 月第 31 卷第 2 期 表 2粉尘输送设备性能 名称数量 规格 型号 电机 电压 /V功率 /kW 数量 1 号刮板输送机1YD370 38041 2 号刮板输送机1YD370 38041 3 号刮板输送机1YD310 3805. 51 4 号刮板输送机1YD310 3805. 51 集合刮板输送机1YD4003807. 51 1 号斗式提升机1DT400 3807. 51 贮灰仓卸灰阀1YXD3003802. 21 贮灰仓空气炮2AS100242 除尘器灰斗内粉尘通过空气炮防棚灰装置和星 型卸灰阀卸灰， 经 1 号和 2 号切出刮板输送机至 1 号 集合刮板输送机。 烟气混合室灰斗内粉尘通过电动振打装置和星 型卸灰阀卸灰， 经 3 号切出刮板输送机至 1 号集合刮 板输送机。 强制吹风冷却器灰斗内粉尘通过电动振打装置 和星型卸灰阀卸灰， 经 4 号切出刮板输送机至 1 号集 合刮板输送机。 来自 AOD 除尘输灰系统的 2 号集合刮板输送机 至 1 号集合刮板输送机; 1 号集合刮板输送机通过 1 号斗式提升机至 1 号贮灰仓。 贮灰仓顶上设简易袋式除尘装置 人工手动清 灰 ， 灰斗上设空气炮防棚灰装置， 配合星型卸灰阀 卸灰， 采用吸引压送罐车， 定期对储存在贮灰仓内的 粉尘进行吸引装载、 压力卸载， 粉尘集中统一处理。 另外贮灰仓还设有料位连续检测装置， 并对空仓和满 仓进行报警。 5结语 不锈钢电炉烟气冷却和除尘工程投产后半年， 环 保部门对整个系统进行测定。烟气冷却系统温度控 制较好。除尘系统排放浓度低于20 mg/m3， 除尘器 分室阻力 ＜ 600 Pa， 进出口压差 ＜ 900 Pa， 整体运行 良好。 参考文献 ［1］张殿印． 烟尘治理技术［J］． 环境工程， 1988， 6 1- 6 54， 51， 55， 57， 53， 57． ［2］董彩虹， 王海涛， 王冠． 不同类型除尘器改造为脉冲除尘器技术 ［J］． 环境工程， 2011， 29 5 60- 63． 作者通信处董彩虹201900上海市宝山区铁力路 2469 号中冶 天工上海十三冶建设有限公司 E- mail13681949500 139． com 2012 － 11 － 12 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 环境工程 作者指南 环境工程 杂志是综合性、 应用性的环保科技刊物。重点报道工业污染防治的先进实用技术。 一、 征稿内容 工业领域产生的污水、 烟尘、 有害气体、 固废、 噪声等的污染防治技术， 监测、 评价、 节能技术等; 工矿企业污 染防治和运行管理的经验。国外的或已引进的先进环保技术及国内示范工程的介绍。 二、 对稿件的要求 1. 格式可参照本刊。一般包括题目、 作者姓名及其单位名称、 邮编、 摘要、 关键词 包括以上各项的英译 、 正 文、 参考文献、 作者通信处等。标题最好不超过 20 个字。排版格式 篇名、 作者姓名、 单位、 摘要、 关键词 采用通栏排， 正文采用双栏排。 2． 中、 英文摘要按目的、 方法、 结果、 结论四方面撰写， 中、 英文内容要一致， 字数要求 100 ～ 150 字。 3． 说明所做项目的资金来源， 包括获得基金资助或国家及省部级奖励的项目论文， 并注明批准号或编号。 4． 论文篇幅以每篇不超过五千字 含图表 为宜。文内图表均应有序号和名称， 统一使用法定计量单位 SI 制 。 5． 正文的章节编排采用三级标题， 一般不超过四级。如“1” 、 “1． 1” 、 “1． 1． 1” 等。 6． 本刊投稿方式 在线投稿 www． hjgc． cbpt． cnki． net 及电子邮件投稿 E-mail hjgctg 163． com ， 建议作者 优先采用在线作者投稿系统进行投稿。 7． 参考文献按文内出现先后次序编号， 并用上角标在引用处标注， 文后按著录规范写明参考文献的详细资料。 8． 依照著作权法 规定， 本刊对来稿有文字修改、 删节权， 凡不允许本刊修改内容者， 请在投稿时说明。 9． 著作权授权声明 凡经环境工程 期刊刊录的论文， 其数字化、 复制权、 发行权、 汇编权及信息网络传播权 将转让予环境工程 期刊编辑部。 环境工程 编辑部 25 环境工程 2013 年 4 月第 31 卷第 2 期