小型电炉烟气治理问题探讨

张辉

山东义升环保设备有限公司山东省淄博市255000

摘要：随着电炉炼钢工艺的快速发展，电炉炼钢技术转炉化，全过程吹氧、喷煤、喷油、热装铁水、炉外精炼等冶炼技术的应用及超高功率电炉的普及，电炉冶炼时间大幅度缩短，电炉瞬间烟气量成倍增加，烟气含尘浓度迅速增加，最高可达30g/m3，烟气变得更加难以捕集，污染急剧加重，原有的电炉除尘设施已不能适应现代电炉炼钢技术的发展。

关键词：小型电炉；烟气治理；问题；分析

引言：在电炉冶炼的过程中，要产生大量的高温烟气，其最高温度可达2100℃，含尘量高，且所含氧化铁尘具有工业回收价值。高温含尘烟气携带的热量约为电炉输入总能量的11%，有的甚至高达20%。这些高温烟气不仅带走大量的热，而且给电炉的除尘系统带来了巨大的负担，不但降低了氧化铁尘的回收率，而且造成了严重的污染问题。随着钢铁行业的发展，电炉炼钢的铁水比例逐渐上升，有的甚至超过了30%。铁水比例的升高，引起电炉炼钢烟气量增加、热量浪费和除尘问题的日趋严重。

1.电炉烟气治理中的几个问题

1.1捕集罩形式的选择

目前，国内外电炉烟气捕集形式有侧吸罩、第四孔、密闭罩、第四孔+屋顶大罩及天车通过式吸气罩等几种形式，现代炼钢电炉由于全过程强化吹氧、一定比例的热装铁水，电炉烟气具有烟气量大、温度高、浓度大的特点，炉内烟气从电极孔以15-17m/s的速度向上喷出，采用侧吸罩捕集烟气，其罩口产生的负压根本无法改变气流的方向，其控制速度不能达到要求;对于第四孔炉内排烟，结果也是同样的原因，由于受冶炼工艺的影响，其排烟量在炉内造成的负压无法改变高速喷出的烟气流方向，且由于炉内排烟烟气温度在1000℃左右、烟气中还含有一定浓度的CO，需要安装水冷系统及防止CO爆炸装置。对于小型电炉采用天车通过式集气罩可有效地避免这些问题。天车通过式集气罩主要由导流罩和顶吸罩两部分构成，导流罩罩顶距天车下缘100-200mm，顶吸罩距天车上缘约100mm，中部断开留有能使天车自由通过的空间，故称为天车通过式集气罩。导流罩包括固定导流罩和移动导流罩，移动的导流罩和固定的导流罩在电炉的上方形成一个导流口，罩口的面积根据电炉热辐射流的气流断面公式进行设计，这样把原来的高悬罩变成了低悬罩，大大地减小于顶吸罩的设计风量。顶吸罩由主罩和辅罩组成，使其罩面风速按要求保持一定的均匀。电炉冶炼时，产生的大量烟气在热射流的作用下向上运动，导流罩使烟气在一定的范围内上升，减少了烟气与周围空气的混合，因势利导。

1.2除尘器的选择

1.2.1除尘器过滤风速的选择

脉冲布袋除尘器过滤风速的选择一般应控制在1.0m/min以下，同时还要考虑滤料材质、加工处理的情况及烟气中烟尘的浓度来选择适宜的过滤速度。如果除尘器进口烟尘浓度≥3g/Nm3时，应适当降低除尘器的过滤风速，增大其过滤面积。考虑到炼钢电炉冶炼过程中烟气量和烟尘浓度呈周期性的变化，如果设计过滤速度偏大，就可能导致除尘器有时清灰不彻底，导致除尘器阻力不断升高，系统风量不断减小，从而导致炼钢电炉产生的烟气量不能完全被捕集，降低系统捕集效率。

1.2.2脉冲系统的设计

脉冲系统的设计关键在于脉冲阀的选择和脉冲气源的处理。脉冲阀是脉冲布袋除尘器的关键部件，其好坏直接关系到除尘系统的正常运行。在选择脉冲阀时首先应考虑到膜片的使用寿命，确保其使用次数≥100万次，脉冲阀的易耗件为膜片，更换的频次直接关系到清灰效果、关系到除尘系统运行的成本；其次是考虑其承压范围，钢铁企业压缩空气压力一般为0.4-0.8MPa，所选脉冲阀应保证其能长期在0.03-0.06MPa范围内正常运行，以保证喷吹气流能到达滤袋底部。脉冲气源的处理关系到滤袋的正常使用。

2.烟气脱硫脱销技术

2.1烟气脱硫技术

湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90％，技术成熟，适用面广。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的80％以上。

2.2烟气脱硝技术

脱硝技术主要是减少烟气中的氮氧化合物，主要方法是从燃烧的过程中减少氮氧化合物的生成，另外还有对燃烧后氮氧化合物的生成。首先减少氮氧化合物的生成可以从减少锅炉内氧气的密度出发，减少煤气在高温环境下的时间。

脱硝技术主要是通过两个方面来进行烟气脱硝，一是利用氮氧化合物气体在某些酸（稀硝酸、稀硫酸）或某些碱（氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等）中具有较高的溶解度，直接通过这些吸收剂进行溶解吸收；二是利用某些强氧化性的酸（主要为次氯酸、硝酸）将烟气中的NOx氧化为性质稳定且易于碱液反应的N2O3，再通过碱液与其进行酸碱中和反应来进行吸收，从而达到脱硝的目的。

2.3烟气同时脱硫脱硝技术

燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物的浓度都不太高，但总量却非常大。国内外现有烟气净化技术中除尘、脱硫、脱硝往往是在多个独立系统中分别完成，不但占地面积大，而且投资、操作费用高，并且随着烟气脱硫的普及，大气中氮氧化物危害所占的比例将越来越大。因此，同时脱硫脱硝技术日益受到各国的重视。

3.低阻、中温、大流量的工艺选择

3.1低阻工艺的选择

降低布袋除尘器的阻力，布袋除尘器的阻力损失主要来源于除尘器的结构阻力损失和滤料的阻力损失两个方面。过去人们往往只注意到过滤风速对除尘器的阻力损失的影响，而没有注意到布袋除尘器内部不合理结构对布袋除尘器阻力的影响。合理布置脉冲布袋除尘器内部阀门数量、大小，减少烟气流向改变的次数，合理安装导流片等是减小布袋除尘器结构阻力损失的主要措施。

3.2电炉烟气温度的控制

由于布袋除尘器使用过程中滤料受温度的限制较大，一般来说能承受比较高温度的滤料相对来说价格较高，受成本的影响，在布袋除尘器系统设计中要把温度作为一个重要的指标参数进行考虑。既要保证不烧布袋，又要保证布袋不结露，不同的电炉冶炼工艺、不同的捕集罩有不同的冷却方式和混风比，要根据实际情况进行综合考虑。

总结：炼钢电炉烟气治理工程是一个系统工程，设计的成功与否涉及到诸多方面的因素，除了前面谈到的这些因素外，在设计过程中还应注意风量的核算、设备的安装、自动控制、节能变频调速和设备运行调试等多方面的因素。经历了几次电炉除尘系统的改造及设计、施工，得到了一些经验和教训，对于机械铸造行业中小型电炉除尘系统设计采用天车通过式集气罩+脉冲布袋除尘器系统捕集效率高，通过处理后能够满足国家相关标准的要求。

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