100吨电炉烟气多重捕集除尘新技术
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摘要：本文以某钢铁企业100t电炉除尘系统项目为例，介绍了100吨电炉烟气多重捕集技术，实践证明通过多种捕集罩的联合运用，效果良好；此外，本文对该系统采用的余热回收及变频节能的设计也做了简单介绍。
关键词：电炉烟气；多重捕集；余热；变频；节能
中图分类号： TE08 文献标识码： A
1 概况
钢铁企业的电炉炼钢除尘技术发展至今，已日趋成熟。随着科技的不断发展，电炉炼钢除尘工艺技术也呈现多样化发展，技术更加完善。
之前配套的马钢110t电炉、宝钢浦钢2套100t电炉、安阳钢厂的100t电炉、韩国的140t电炉等的除尘设备，除尘工艺技术各有特点，本次某钢厂100t直流电弧炉除尘系统项目，采用多种捕集除尘新技术，同时还采用了变频、余热回收等节能措施，这也符合了国内正提倡的“四节一环保”的理念。此项目采用的新技术，已有4个申请到了相关专利，并得到了国外客户的认可。电炉烟气多重捕集除尘新技术与以往电炉除尘技术有所不同，下面进行逐一介绍。
本项目的100吨电炉除尘系统中电炉除尘设计的除尘能力用户要求能满足电炉最大能吃70%的铁水量,另该系统还包括2台100吨LF精炼炉的烟气治理。本项目共设置3套除尘系统，分别是：
（1）电炉炉内一次排烟除尘系统，附PID图，见图1；
（2）炉外二次排烟除尘系统，附PID图，见图2；
（3）2台100吨LF、EAF/LF上料及钢水扒渣等除尘系统。
图1 电炉炉内一次排烟除尘系统
图2 电炉炉外二次排烟除尘系统
2 100吨电炉除尘系统方案及工艺描述
2.1 电炉炉内一次排烟除尘系统方案及工艺描述
电炉冶炼时，烟气温度高达1300℃左右，高温烟气通过炉顶水冷弯头进入燃烧室，烟气中的粗颗粒在燃烧室中沉降，同时高温烟气中的部分CO在燃烧室中燃烧成CO2，接着通过余热锅炉回收蒸汽，余热回收后烟气温度被冷却到150℃左右再与来自屋顶罩的低温烟气混合冷却，然后进入炉内一次排烟除尘器，净化达标后排放。
该系统为“余热锅炉+除尘器”形式，采用了余热利用的设计理念；同时还融入了节能变频的设计理念，主风机采用变频电机，该系统控制根据电炉炼钢的实际工艺状况，进行变频控制运行。
2.2 电炉炉外二次排烟除尘系统方案及工艺描述
该系统的电炉烟气导流集成捕集技术采用“半密闭导流烟罩+屋顶贮留集尘罩+兑铁水协同拟尘罩”的联合方式捕集电炉在加废钢、兑铁水和出钢过程中产生的大量烟气，以及电炉冶炼时从电极孔溢出的烟气，在半密闭导流烟罩及兑铁水协同拟尘罩导流的作用下，烟气流经屋顶大罩及系统进风管，由炉外二次排烟除尘器净化达标后排放。
2.3 LF、LF/EAF上料除尘及钢水扒渣等除尘系统方案及工艺描述
（1）LF除尘采用炉内排烟和炉外移动半密闭罩相结合的形式进行排烟除尘。
（2）EAF和LF上料除尘系统，卸矿车卸料时烟尘采用移动总风管形式实现对烟气的捕集。
（3）本系统还采用了地下料仓烟气治理及钢水扒渣等烟气捕集治理技术。
该系统中LF采用了炉内一次除尘与炉外移动半密罩相结合的捕集罩的形式；上料系统采用移动总风管的除尘技术，同时设置了汽车受料除尘罩、钢水扒渣罩等各种形式的收尘罩及收尘技术进行联合烟气捕集。
2.4 该电炉除尘系统控制采用的是目前较先进的全自动PLC控制模式。
3 电炉除尘系统中的新技术
3.1 大容量屋顶贮留集尘罩技术
该技术为本公司一项实用新型专利技术，此屋顶烟气贮留集尘罩技术的设计理念是：尽可能增加屋顶大罩的贮留容积，以增加烟气在屋顶大罩内的贮留时间，此罩范围包括电炉厂房上的集尘罩，厂房集尘罩以下与车间的行车以上的车间部分均设有围挡，一方面可增加屋顶大罩的贮留容积，另一方面还可减少电炉烟气的横向气流。
3.2 兑铁水除尘工艺中采用的兑铁水协同拟尘罩专有技术
就目前国内水平来说，在治理电炉平台上炉前移动小车兑铁水时产生的大量烟气时，设置排烟罩还存在技术难点。主要由于该技术限制因素过多，具体有以下几方面：
（1）往电炉里兑铁水的小车是移动的，炉前导流罩门也都是移动的，所以此处既要考虑除尘罩的设计，又要考虑除尘罩与除尘风管的接合，故除尘罩设计难度较大。
（2）此处除尘罩设置往往受空间限制，一般此处的密闭罩门或导流罩门外不允许有构件突出，主要是为电炉维修时预留足够的走道空间。
（3）炉前平台，既是铁水包的路径，也是废钢加料的路径，同时也是兑铁水车来回移动的位置，也是电炉电极更换的吊装位置及电炉维修时电炉炉壳进出的路径，所以考虑安全，电炉的炉前平台一般不允许设置其他设备。
所以到目前为止，国内电炉项目中大多数电炉兑铁水时，均未考虑设置排烟罩及铁水溜槽排烟罩。多数状况是：如密闭罩形式的电炉除尘工艺中，兑铁水时产生的烟气中，密闭罩内部份就靠电炉密闭罩内抽风点抽走，而大部分密闭罩外烟气依靠屋顶大罩在密闭罩，尽量多地将烟气抽走。例如马钢的110t电炉等。当然也有做过兑铁水排烟罩的，如90年代时，鞍钢某竖炉，设置了一个排烟罩，但效果不好，同时也不方便，最后以废弃告终。
本项目中兑铁水拟尘罩是一种配合导流罩使用的专有捕集兑铁水排烟的除尘系统专有技术，功能是将兑铁水时产生的烟气引入导流罩或密闭罩内，不需要额外增加其他除尘设备，具有规模小、投资少、能耗低，操作管理方便，风量小、捕集效率高等特点。
3.3 电炉烟气导流集成捕集专有技术
本技术通过导流罩、屋顶贮留集尘罩、兑铁水溜槽拟尘罩的联合烟气捕集方式，投资省、电炉操作维护方便、车间横向气流干扰少、风向相对较小，还能降低电炉的部分噪声和减少电弧光辐射。
3.4 LF精炼炉烟尘捕集罩专有技术
本项目中LF精炼炉烟气治理采用的是炉内、炉外相结合的烟气治理方式，这里重点介绍的是LF精炼炉炉外烟气治理用的烟尘捕集罩专有技术。
LF精炼炉炉外烟尘捕集罩通过LF精炼炉外固定罩、移动半密闭罩相结合能够有效的捕集LF精炼炉炉外烟气，对移动半密闭罩的要求大大降低，方便了其打开和关闭，便于工艺操作和电缆维护，同时有效捕集烟尘，实际现场效果比较好。
LF移动半密闭导流罩，主要捕集的是100t级及以上的LF精炼炉精炼时产生的炉内一次烟气及炉外二次烟气，具有减少车间横向气流干扰、风量相对较小等优点，同时还具有降低精炼炉噪声和减少辐射等功能。
3.5 本次项目中电炉炉内一次除尘主风机采用的是变频节能电机，可根据电炉冶炼的生产工艺特点，进行变频运行，过程中可明显节省电能耗。
3.6 本次项目炉内一次除尘系统还考虑采用了一次烟气余热回收功能，回收到的蒸汽可发电并入电网，产生效益。
3.7 该项目的部分现场照片见图3-图6。
图3 电炉除尘罩图4 LF精炼炉外罩
图5 炉内一次除尘系统 图6 100t电炉除尘器
4 设备参数及选型
设备参数及选型见表1。
表1 设备参数及选型
工艺点
参数 炉内一次
排烟除尘 炉外二次
排烟除尘 LF及EAF/LF
上料及钢水扒渣除尘 备注
粉尘性质 电炉灰 电炉灰 LF粉尘、合金上料粉尘、钢水扒渣粉尘
烟气量 580000 m3/h 1450000 m3/h 650000 m3/h
过滤面积 10050 m2 22600 m2 10350 m2
滤袋数量 4096 9216 4224
除尘器型号 LCMD-10050 LCMD-22600 LCMD-10350
5 主要节能措施方法
该项目采用了多种节能措施：具有余热回收、变频节能、冷却循环用水，粉尘回收综合利用，类似规模耗钢量少，捕集罩简洁，效果好等优点。
6 运行效果
本项目具有结构简单可靠，收尘效果好等特点，已具备经济运行及测试报告，系统投运后，各项技术指标优良，环境效益良好，三套除尘系统治理后实际排放浓度均小于16mg/Nm3，除尘效率可达99.9%，是值得推广应用的示范工程。经济效益、社会效益、环保效益良好。
参考文献
[1] 王永忠、宋七棣.电炉炼钢除尘.北京：冶金工业出版社，2003.
[2] 冶金工业部建设协调司、中国冶金建设协会.钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，1996.12