轉(zhuǎn)爐煙塵靜電捕集效率實驗研究

梁 廣，賈彩清

（重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶市 400013）

轉(zhuǎn)爐煙塵靜電捕集效率實驗研究

梁 廣，賈彩清

（重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶市 400013）

由于煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)爐的煙塵特性呈周期性變化，靜電除塵器的收塵效率也不同。本文建立了熱態(tài)的靜電除塵器實驗臺，并從某煉鋼廠取樣轉(zhuǎn)爐煙塵，實驗研究了靜電除塵器對轉(zhuǎn)爐煙塵的收塵效率，測試了A型與B型兩種極板的極板間距、放電電壓對效率的影響，研究結(jié)果對于轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

轉(zhuǎn)爐；靜電除塵；效率；采樣；測試

改革開放以來，我國鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，截止到2009年，我國的轉(zhuǎn)爐數(shù)目超過600座，年產(chǎn)鋼超過4億噸。目前我國絕大多數(shù)轉(zhuǎn)爐除塵采用OG濕法[1]，OG濕法的排放很難達到鋼鐵工業(yè)新的排放標準，而且單位能耗、水耗都很高，煤氣回收的利用率也較低。除塵風(fēng)機等設(shè)備頻繁結(jié)垢，使維修量加大，從而影響生產(chǎn)。干法靜電除塵技術(shù)是德國魯奇公司與蒂森克虜伯鋼鐵廠研制成功的轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收的干式凈化系統(tǒng)，該除塵方式不用大量濁環(huán)水洗滌煤氣，而采用蒸發(fā)冷卻器+靜電除塵器+煤氣冷卻器的“干式”系統(tǒng)，具有凈化效率高、能耗低、干粉塵可設(shè)置壓塊系統(tǒng)，已經(jīng)被業(yè)界認定為今后的發(fā)展方向[2]。

1 對轉(zhuǎn)爐煙塵靜電捕集效率的研究必要

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，干法技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其排放能夠低于10～20 mg/Nm3，但由于轉(zhuǎn)爐煙塵的復(fù)雜性，目前轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計仍然缺乏詳細的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)爐煉鋼周期包括加料、吹氧前、吹氧中后、測溫取樣、補吹、出鋼、濺渣護爐、倒渣等過程[3]，每個過程的煙氣條件、粉塵特性都不盡相同，而靜電除塵器的除塵性能受到多種因素的影響，因為靜電除塵器的基本原理是電暈放電，而煙氣成分、煙氣溫度、煙氣濕度、煙塵濃度與電特性都會對放電過程有影響，因此其除塵性能也受到這些因素的影響。

現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計，由于研究的缺乏，其設(shè)計還未深入考慮轉(zhuǎn)爐煙塵的特性，仍然基于傳統(tǒng)的多依奇效率公式進行設(shè)計[4]，此外，其陽極板、放電陰極的選擇也缺乏轉(zhuǎn)爐直接數(shù)據(jù)的支持。本文將建立熱態(tài)的靜電除塵器實驗臺，并從煉鋼廠獲得實際的轉(zhuǎn)爐煙塵，實驗研究靜電除塵器對轉(zhuǎn)爐煙塵的收塵效率，考察A型與B型兩種極板、極板間距、放電電壓以及煙氣流速對收塵效率的影響，為轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

2 實驗系統(tǒng)和方法

2.1 實驗系統(tǒng)

靜電除塵效率測試系統(tǒng)如圖1所示，包括風(fēng)機、流量計、加熱段、給粉裝置與采樣裝置。

圖1 靜電除塵效率測試系統(tǒng)

實驗系統(tǒng)由風(fēng)機提供實驗所需要的風(fēng)量，風(fēng)量根據(jù)靜電除塵器的通過氣流速度決定；風(fēng)機上安裝有變頻器，同時采用一個蝶閥來共同調(diào)整所需要的流量，流量監(jiān)測采用流量計。實際的轉(zhuǎn)爐煙氣的溫度一般在120℃～180℃左右，為此在實驗中采用多根電阻絲來對氣流進行加熱，使得氣流溫度穩(wěn)定在120℃以上。給粉裝置采用文丘里原理，粉塵為實際轉(zhuǎn)爐排放的粉塵，將粉塵放置在一個盛灰盤中，通過一個文丘里噴管來吸取粉塵，通過調(diào)節(jié)文丘里噴管的壓縮空氣流量來控制給粉量。對于除塵效率的測試，采用煙氣分析儀進行采樣稱重實現(xiàn)的。實驗靜電除塵器包含兩根放電極，收塵極板之間的距離可以調(diào)節(jié)。

2.2 實驗方法

實驗靜電除塵器考慮A型與B型兩種極板，A型板基本上可以視為平板，而B型板是褶皺形狀，兩塊極板采取前后分別布置。實驗中，采用空氣作為模擬煙氣，空氣溫度控制在125℃，粉塵濃度約為5 g/m3，空氣含濕量約為13 g/kg。根據(jù)轉(zhuǎn)爐工藝，把實驗粉塵分為兩種，一種粉塵代表非吹氧階段，一種粉塵代表吹氧階段，吹氧階段的粉塵設(shè)定含有50%的鐵粉。除塵器風(fēng)速取1 m/s，這也是靜電除塵器常用的值；放電電壓考慮40 kV與60 kV。實驗還補充了流速為1.2 m/s、極板間距為450 mm的工況，以考察風(fēng)速的影響。

3 實驗結(jié)果與分析

如上所述，實驗測試了多個組合工況，所有工況的效率測試結(jié)果見表1所示。

表1 效率測試結(jié)果

可以看出相同放電電壓與風(fēng)速條件下，A型極板的收塵效率高于B型極板的效率，原因可能與極板的形狀有關(guān)系。A型板基本上可以視為平板，而B型板是褶皺形狀，在相同的平均間距下其與放電極的實際距離差別很大，對放電強度有影響。收塵極板間距350 mm時的收塵效率高于極板間距400 mm時。當(dāng)極板間距增加到450 mm，風(fēng)速增加到1.2 m/s時，除塵效率明顯降低。另外，極板間距與放電電壓對除塵效率的影響非常顯著。以A型板為例，極板間距400 mm、放電電壓40 kV時，非吹氧階段粉塵的收塵效率為41.5%，當(dāng)極板間距減少至350 mm時收塵效率提高了21.7%，當(dāng)極板間距不變放電電壓提高了60 kV時，其除塵效率提高了57.0%。

靜電除塵器的效率與放電電壓一般可以視為線性關(guān)系[5]，為了進一步分析靜電除塵器效率特性，將表2中的數(shù)據(jù)以放電電壓為橫坐標繪制曲線，如圖2與圖3所示。對于A、B兩種極板而言，其效率與放電電壓的關(guān)系是類似的。放電電壓為40 kV時，非吹氧與吹氧階段在極板間距為400 mm時是相近的，吹氧階段極板間距為350 mm時效率最高，非吹氧階段極板間距為350 mm時次之。放電電壓為60 kV時，非吹氧階段極板間距為400 mm時效率最低，吹氧階段極板間距為400 mm時較高，但與放電電壓為40 kV時不同，此時非吹氧階段極板間距為350 mm時效率最高，而吹氧階段極板間距為350 mm時效率稍低。吹氧階段與非吹氧階段的區(qū)別在與粉塵的成分，吹氧階段的粉塵含有50%的非吹氧階段的粉塵與50%的鐵粉，因為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中吹氧階段時煙道中氧氣含量極低，此時轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的大量鐵粉沒有被氧化而直接進入除塵器中。

圖2 A型板的除塵效率關(guān)聯(lián)因素曲線

圖3 B型板的除塵效率關(guān)聯(lián)因素曲線

4 結(jié)論

1）相同放電電壓與風(fēng)速條件下，A型極板的收塵效率高于B型極板的效率；

2）收塵極板間距350 mm時的收塵效率高于極板間距400 mm時；

3）當(dāng)極板間距增加到450 mm，風(fēng)速增加到1.2 m/s時，除塵效率明顯降低；

4）粉塵成分對靜電除塵效率有顯著影響。

[1] 鞏婉峰.轉(zhuǎn)爐一次除塵新OG法與LT法選擇取向探析[J].鋼鐵技術(shù),2009（2）:46-50.

[2] 王永剛,王建國,葉天鴻,等.轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在國內(nèi)鋼廠的應(yīng)用[J].重型機械,2006（1）:1-3.

[3] 張巖,張紅文.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[4] 唐國山.工業(yè)電除塵器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[5] 龍正偉,馮壯波,姚強.靜電除塵器數(shù)值模擬[J].化工學(xué)報, 2012,63(11):3393-3401.

Research on Electrostatic Dust Collecting Efficiency Test of Converting Furnace

LIANG Guang,JIA Caiqing
(CISDI R&D Co.,Ltd.,Chongqing,400013,China)

Due to complexity of CF production process,dust characteristic of CF reflects periodical change and dust collecting efficiency of Electrostatic collector is different.Thermal electrostatic collector test table is established,CF dust is taken as sample in a steel plant,dust collecting efficiency of CF dust can be researched in the test,polar plate spacing of Type A polar plate and Type B polar plate and the effect of discharge voltage on efficiency will be tested,research result has an important guiding significance for design of CF dry electrostatic dust collector.

converting furnace(CF);electrostatic dust collecting;efficiency;sampling;test

TF066.3+8

A

1004－4345(2015)02－0029－03

2014－02－20

梁廣（1978—），男，高級工程師，主要從事氣體凈化及除塵設(shè)計工作。