內(nèi)容提供：東方環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究所

珠江鋼鐵有限責(zé)任公司是現(xiàn)代化大型鋼鐵企業(yè)，一期工程擁有150t電爐連鑄連軋短流程薄板生產(chǎn)線，二期工程亦投產(chǎn)在即。

珠鋼數(shù)百名員工，在其不足一平方公里的廠區(qū)面積內(nèi)，將每年將生產(chǎn)200萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)鋼材，創(chuàng)造100億人民幣的產(chǎn)值……珠鋼正在朝全方位“國(guó)際一流”冶金企業(yè)迅速邁進(jìn)。當(dāng)然環(huán)境保護(hù)也不例外，對(duì)于一期工程150t電爐除塵的改造，是其實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)“國(guó)際一流”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要舉措。

東方環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究所的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)地調(diào)研，對(duì)150t電爐除塵系統(tǒng)作了較為細(xì)仔的技術(shù)診斷。

一、技術(shù)診斷

內(nèi)排煙捕集

現(xiàn)有系統(tǒng)內(nèi)排煙采用豎井抽風(fēng)方式，作為廢鋼預(yù)熱的主要工藝條件，內(nèi)排系統(tǒng)必須保留且保證其滿足原設(shè)計(jì)要求。從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)分析，內(nèi)排豎井抽風(fēng)跟傳統(tǒng)的內(nèi)排四孔（二孔）抽風(fēng)方式比，既有優(yōu)勢(shì)，也存在不少弊端。

* 優(yōu)勢(shì)。豎井廢鋼預(yù)熱不僅節(jié)約了煉鋼能耗，而且因?yàn)橛袕U鋼的存在，阻擋了大顆粒煙塵及泡沫渣進(jìn)入內(nèi)排煙管道，避免了管道的沖刷與堵塞；同時(shí)，也容易控制內(nèi)排煙氣的溫度，確保不燒布袋。

* 弊端。豎井內(nèi)因?yàn)橛写罅繌U鋼存在，阻力很大，造成內(nèi)外排系統(tǒng)阻力不匹配。為保證內(nèi)排煙系統(tǒng)克服阻力、風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)值，往往通過(guò)關(guān)小外排系統(tǒng)管道的調(diào)節(jié)閥，這就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)阻力居高不下，尤其是當(dāng)廢鋼料差，透氣性不好時(shí)，除塵效果更不理想。而且關(guān)小外排閥門(mén)，降低外排風(fēng)量，還造成進(jìn)入除塵器的混合煙氣溫度偏高，又只能減少內(nèi)排風(fēng)量……，形成惡性循環(huán)。

外排煙捕集

現(xiàn)有外排系統(tǒng)捕集由“大密閉罩+屋頂罩”構(gòu)成，主要存在如下缺陷：

* 原設(shè)計(jì)受豎爐條件限制，大密閉罩內(nèi)氣流組織較差，包括罩形導(dǎo)流性差，橫斷與容積比太大，排煙口的煙氣控制范圍小，罩內(nèi)壓力場(chǎng)不利煙氣進(jìn)入排煙口等。

* 在大密閉罩捕集效果差的情況下，又將有限的風(fēng)量分配到大密閉罩和屋頂罩(雖然可調(diào))，不但發(fā)揮不了相互補(bǔ)充的功能，反而削弱了各自的作用。在現(xiàn)場(chǎng)觀察時(shí)，有時(shí)可以看到大密罩完全打開(kāi)停用時(shí)，系統(tǒng)的排煙能力與實(shí)際效果要比大密閉罩閉合時(shí)好，也就是這個(gè)原因。

* 屋頂罩截面過(guò)大，深度不夠，容積太小，蓄煙能力差。罩面流速過(guò)低，最高時(shí)僅為0.48m/s，加之罩口離電爐之間距離大，煙氣抬升的過(guò)程中，混入大量冷空氣，并使熱抬升力迅速衰減，造成大量煙氣未上升到屋頂罩罩口就彌漫發(fā)散，或者即使上升到屋頂罩，還會(huì)再溢出罩外，即使橫向氣流干擾小時(shí)也達(dá)不到好的捕集效果。加之現(xiàn)有電爐冶煉時(shí)外排煙氣量大大增加，捕集效果更難保證。加料出鋼時(shí)瞬時(shí)產(chǎn)生大量煙氣，由于罩面流速過(guò)低，而大罩又沒(méi)有足夠大的容積在較短的一段時(shí)間內(nèi)容納、控制這部分煙氣，必然造成煙氣無(wú)組織擴(kuò)散。

除塵系統(tǒng)工藝

現(xiàn)有除塵系統(tǒng)是傳統(tǒng)內(nèi)外排混合長(zhǎng)流程工藝路線，具有高阻、小流量的本質(zhì)缺陷。

根據(jù)原廠商提供的風(fēng)機(jī)曲線參數(shù)和測(cè)試的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，證實(shí)原系統(tǒng)存在“高阻、小流量”的本質(zhì)缺陷，即系統(tǒng)風(fēng)機(jī)配置2×1300Kw電機(jī)條件下，基本滿負(fù)荷運(yùn)行。因系統(tǒng)阻力很高，僅能得到80×104m³/h風(fēng)量，折合每得到一萬(wàn)風(fēng)量所需配置的電機(jī)功率為31.9kw即功流比為31.9(功率(Kw)/流量 (104m³/h))。故稱之為“高阻、小流量”工藝，即大電機(jī)、小流量。

根據(jù)基本公式N=QP/η，可知

當(dāng)流量一定時(shí)，假設(shè)風(fēng)機(jī)在高效區(qū)工作，η較高時(shí)，且輸出流量Q一定時(shí)，這時(shí)風(fēng)機(jī)的壓頭(系統(tǒng)阻力)決定了功率N的大小，即阻力越大，消耗的功越多。

原系統(tǒng)風(fēng)機(jī)在1440r/min時(shí)，當(dāng)風(fēng)量為40.86×104m³/h時(shí)，其壓頭為8638Pa(120℃)，即除塵系統(tǒng)的阻損為8638Pa。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)(已經(jīng)增加了除塵器面積) ，當(dāng)風(fēng)量為40×104m³/h,系統(tǒng)阻力與原參數(shù)接近。然而系統(tǒng)阻力如此高的問(wèn)題在內(nèi)外排混合長(zhǎng)流程除塵系統(tǒng)中普遍存在。國(guó)內(nèi)如此，國(guó)外也如此。造成原系統(tǒng)阻力高達(dá)8600Pa左右的原因是什么？主要有：

（1） 內(nèi)排系統(tǒng)有豎井、沉降室、機(jī)冷器，流程長(zhǎng)、阻力大，而外排系統(tǒng)阻力相對(duì)小，造成內(nèi)外排系統(tǒng)不匹配。為確保豎井風(fēng)量而關(guān)小外排閥門(mén)，致使阻力更高。

（2） 機(jī)力冷卻器高阻?，F(xiàn)有機(jī)力冷卻器煙氣流程為上進(jìn)上出，阻力較高。

（3） 除塵器“高阻癥”。具體情況將在4.3中作詳細(xì)分析。

（4） 系統(tǒng)各單元局部阻力系數(shù)過(guò)高，特別是風(fēng)機(jī)進(jìn)出口各節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)明顯不盡合理。

（5） 動(dòng)壓頭過(guò)高

由公式動(dòng)壓頭為ρυ2/2可知，ρ由氣體本身決定，而流速?zèng)Q定了動(dòng)壓頭，而且為平方關(guān)系，該系統(tǒng)各管段的流速均較高，如總管道為28.3m/s，則當(dāng)煙氣溫度為120℃時(shí)，動(dòng)壓頭為339Pa，而先進(jìn)的“低阻、中溫、大流量”工藝總管流速為15m/s左右，動(dòng)壓僅為93Pa。

（6） 風(fēng)機(jī)并聯(lián)，相互干擾大。

現(xiàn)有系統(tǒng)二臺(tái)風(fēng)機(jī)共用一組除塵器，而且除塵器的出口先合并再分開(kāi)進(jìn)入二臺(tái)風(fēng)機(jī)，必然造成不匹配、不平衡，出現(xiàn)二臺(tái)風(fēng)機(jī)相互干擾。從現(xiàn)有的自動(dòng)控制人機(jī)界面中可以看出兩臺(tái)風(fēng)機(jī)沒(méi)有工作在同一工作點(diǎn)上，具體表現(xiàn)為一臺(tái)超功率，一臺(tái)還未運(yùn)行至額定功率。

（7） 系統(tǒng)的高阻決定了風(fēng)機(jī)工作在高壓頭工作點(diǎn)

在設(shè)計(jì)風(fēng)量的前提下，為克服系統(tǒng)的阻力，只能配置高壓頭的風(fēng)機(jī)，相應(yīng)配置大容量的電機(jī)。

煙氣凈化

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)量接近設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，除塵器阻力已達(dá)2000Pa左右，雖然這一數(shù)值在國(guó)內(nèi)并不算很高，但與東方所研制的低阻抗結(jié)露脈沖除塵器的1000～1200Pa阻力相比已高出很多。其主要原因?yàn)?

a、 結(jié)構(gòu)阻力偏大?，F(xiàn)有除塵器的進(jìn)出風(fēng)管結(jié)構(gòu)不合理，局部阻力系數(shù)ξ值高；

b、 清灰功能不理想?，F(xiàn)有除塵器是在線清灰，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，其阻力有明顯的持續(xù)上升；

c、 氣源未作溫度調(diào)節(jié)，布袋易結(jié)露。廣州氣候潮濕，而且煉鋼出渣采用熱潑渣工藝，出渣時(shí)產(chǎn)生的大量水蒸汽進(jìn)入除塵器后，壓縮空氣在進(jìn)行噴吹清灰時(shí)，與熱煙氣迅速接觸，經(jīng)過(guò)熱交換，熱煙氣中的水份冷凝后析出，導(dǎo)致布袋結(jié)露板結(jié)。

二、改造措施

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，我們提出了切實(shí)可行的改造方案。

改造采用的關(guān)鍵技術(shù)：

* 煙氣捕集——“天車(chē)通過(guò)式”電爐煙氣捕集專利技術(shù)；

* 系統(tǒng)工藝——“低阻、中溫、大流量”先進(jìn)工藝；

* 煙氣凈化——“抗結(jié)露低阻脈沖除塵器”專利技術(shù)。

改造方案總體框架：

煙氣捕集形式由“豎井內(nèi)排+大密閉罩+屋頂罩”改造為“豎井內(nèi)排+天車(chē)通過(guò)式集煙罩”。

工藝流程：

改造原系統(tǒng)，確保豎井內(nèi)排風(fēng)量保持原設(shè)計(jì)；剩余的風(fēng)量作為二次煙氣捕集用，并確保與內(nèi)排混合后能控制進(jìn)入除塵器的煙氣溫度。

新增外排系統(tǒng)，保證二次效果。

總風(fēng)量達(dá)到140×104m³/h。

系統(tǒng)工藝

* 通過(guò)降低現(xiàn)有除塵系統(tǒng)整體阻力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)降低轉(zhuǎn)速、功耗下降而風(fēng)量保持現(xiàn)有水平80×104m³/h不變；從而保證在新增一個(gè)裝機(jī)功率為710Kw新系統(tǒng)后風(fēng)量達(dá)到140×104m³/h，而能耗沒(méi)有相應(yīng)的大幅上漲，并通過(guò)調(diào)速，進(jìn)一步降低能耗。

* 降低內(nèi)排系統(tǒng)阻力，改善內(nèi)外匹配性，進(jìn)一步保證內(nèi)排的處理風(fēng)量。

* 改造基本不改變現(xiàn)有除塵工藝，確保改造成功，萬(wàn)無(wú)一失。

改造的基本措施：

第一步措施：

* 降低除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道阻力；改變現(xiàn)有除塵器后至風(fēng)機(jī)進(jìn)口的風(fēng)管組合，使兩臺(tái)風(fēng)機(jī)由并聯(lián)狀態(tài)變?yōu)椴⒘袪顟B(tài)，把兩臺(tái)風(fēng)機(jī)相互間的干擾降到最低；降低管道局部阻力系數(shù)，減少突變；降低動(dòng)壓頭。

* 機(jī)力冷卻器進(jìn)出管道改造，減小局部阻力系數(shù)，降低內(nèi)排阻力。

* 確立新的控制工藝思路。新增一套獨(dú)立的外排煙系統(tǒng)，內(nèi)排的風(fēng)量、溫度控制，以現(xiàn)有系統(tǒng)控制為主；外排的控制以新系統(tǒng)為主。

* 消除現(xiàn)有除塵器的“高阻癥”。降低結(jié)構(gòu)阻力，并對(duì)脈沖氣源進(jìn)行加熱處理。

* 通過(guò)改造現(xiàn)有系統(tǒng)，達(dá)到在風(fēng)量為80×104m³/h時(shí)，系統(tǒng)阻力為7100Pa。

第二步措施：

* 增加現(xiàn)有液力偶合器的調(diào)速功能

* 通過(guò)調(diào)速，改變現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)

* 實(shí)現(xiàn)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)省能耗，同時(shí)風(fēng)量達(dá)到現(xiàn)有的80×104m³/h。

系統(tǒng)工藝流程

將原有的“豎井+大密閉罩+屋頂罩”工藝流程改造成“豎井+天車(chē)通過(guò)式集煙罩”工藝，并在外排系統(tǒng)新增一套單獨(dú)的系統(tǒng)。

之所以將新增風(fēng)量單獨(dú)設(shè)一個(gè)系統(tǒng)，是因?yàn)楝F(xiàn)有除塵系統(tǒng)雖然除塵效果不是很理想，但是內(nèi)外排風(fēng)量混合后的煙氣處于中溫狀態(tài)，不能再混入過(guò)多的冷空氣，否則易造成除塵器布袋結(jié)露?；诟脑毂M量不改變老系統(tǒng)的工藝，通過(guò)增設(shè)一套單獨(dú)系統(tǒng)，以滿足外排風(fēng)量。