電弧爐煙氣治理技術(shù)及其應(yīng)用研究

劉云照 付春寶 龍仕美

（貴州創(chuàng)普環(huán)保科技有限公司，貴州 貴陽 550000）

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)的重要保障。然而，由于高能耗、高排放等問題一直影響著居民生活。在鋼鐵廠電弧爐生產(chǎn)中，會產(chǎn)生大量的煙氣，其具有很強(qiáng)的毒性，對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和消費(fèi)能力的提升，生活和工業(yè)中產(chǎn)生的污染煙氣越來越多，其中，電弧爐煙氣對于環(huán)境的影響較大。因此，對電弧爐煙氣治理技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究迫在眉睫。

1 電弧爐煙氣的形成機(jī)理

電弧爐煙氣的形成可分為兩個階段：第一，少量細(xì)小的爐料被尾氣帶走，或者金屬液滴從熔池中飛濺而出，并被尾氣帶走；第二，各類物理反應(yīng)或者化學(xué)反應(yīng)，比如小顆粒凝聚、晶體相沉淀等等。電弧爐煙氣的形成機(jī)理主要包括以下幾點(diǎn)：（1） 電弧爐中高溫區(qū)元素的揮發(fā)作用，比如碳化反應(yīng)區(qū)、電弧區(qū)等；（2） 在脫碳反應(yīng)或者電弧波動所產(chǎn)生的爐渣液滴飛濺、金屬液滴飛濺，金屬液還會發(fā)生脫碳破裂，進(jìn)而形成更小的煙塵；（3） 被尾氣直接帶走的細(xì)小顆粒爐料，比如鐵合金、石灰等等。

2 電弧爐煙氣治理技術(shù)

在電弧爐煙氣治理中，常用設(shè)備有旋風(fēng)除塵器、濕式除塵器、電除塵器以及袋式除塵器等。旋風(fēng)除塵器是利用離心力來去除煙氣中的顆粒物，對大粒徑顆粒物效果良好，若以它為主要除塵設(shè)備來治理電弧爐排放的細(xì)小粉塵肯定不能達(dá)標(biāo)，因此，不宜在本工程中作主要除塵設(shè)備使用。濕式除塵器對粒徑小的顆粒物除塵效果也不理想，并且需消耗大量水，同時還需對污水、污泥進(jìn)行處理，易產(chǎn)生二次污染，也不合適在本工程中應(yīng)用。電除塵器對微米、亞微米粉塵有較好的捕集效果，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需使用大量的鋼材，同時還需配備一套高壓電源，一次性投資較大，適合于在大煙氣量下使用。袋式除塵器除塵效率較高，對微米、亞微米粉塵捕集率可達(dá)99%以上，且操作方便，運(yùn)行可靠，特別適用于中、小煙氣量的治理。

3 電弧爐煙氣治理技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

3.1 電弧爐鋼廠概述

某鋼廠現(xiàn)有東、南、北三個生產(chǎn)廠區(qū)，東廠區(qū)的第一煉鋼分廠現(xiàn)有3 臺5t 煉鋼電弧爐，每年向大氣排放大量含塵煙氣，主要污染物為鐵的氧化物粉塵，直接危害附近居民的身體健康和污染大氣環(huán)境。在本次煙氣治理中，首先對2#電弧爐進(jìn)行治理。2#煉鋼電弧爐為爐蓋旋轉(zhuǎn)加料，變壓器額定容量3200kVA，公稱容量為5t，實(shí)際最大裝料量為15t，裝料次數(shù)4 次，冶煉周期為210min，其中熔化期90～180min，氧化期30～60min，還原、出鋼、加料約40min。吹氧時間170min，吹氧壓力4～6kg/cm2。

3.2 捕集罩形式選擇

目前，中小型電爐煙氣捕集方式多采用的有爐蓋罩、上部旋轉(zhuǎn)罩、可開行大密閉罩等。根據(jù)2#電爐的特點(diǎn)及廠方要求，結(jié)合以上捕集罩的特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用的是可開行大密閉罩。

3.3 除塵器主體結(jié)構(gòu)

除塵器劃分為4 個倉室，布置成一列，下部進(jìn)風(fēng)，上部出風(fēng)；各倉室進(jìn)風(fēng)口與濾袋之間設(shè)擋風(fēng)板，在箱體內(nèi)部取上進(jìn)風(fēng)方式；每個倉室設(shè)150 條濾袋，濾袋尺寸為120mm×6000mm。4 個倉室共計(jì)600 條；濾袋材質(zhì)選用滌綸針刺氈；脈沖閥為Dg80 型直通式快速脈沖閥，其壓力輸出口為雙扭線結(jié)構(gòu)；上箱體頂部設(shè)有落水坡度和落水槽，以防止頂蓋積水；每個倉室設(shè)一個灰斗，設(shè)有一臺倉壁振動器和一個人孔門。

設(shè)備型號為CDY 型；處理風(fēng)量為110000m3/h；過濾面積為1357m2；過濾風(fēng)速為0.8m/min；入口煙氣溫度≤120℃；濾袋材質(zhì)為絳綸針刺氈；濾袋尺寸為120mm×6000mm；濾袋數(shù)量為600 條；噴吹壓力為0.15～0.25MPa；壓氣耗量≤3.2m3/min；設(shè)備阻力≤1800Pa；脈沖閥膜片使用壽命為15 萬次；濾袋使用壽命為2 年；除塵器漏風(fēng)率≤5%。

3.4 除塵工藝

2#電爐除塵系統(tǒng)主要由可開行大密閉罩、長袋低壓脈沖袋式除塵器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。除塵系統(tǒng)布置形式如圖1 所示，含塵煙氣由密閉罩收集經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入除塵器過濾后，再經(jīng)風(fēng)機(jī)由煙囪排出。粉塵消灰后落入灰斗，經(jīng)卸灰閥排出。除塵器前風(fēng)管上設(shè)有混風(fēng)閥，當(dāng)煙氣溫度過高（大于120℃） 時，由自動控制系統(tǒng)控制該閥打開，混入野風(fēng)，使溫度回到除塵器正常工作范圍。風(fēng)機(jī)入口前還設(shè)有風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，可按需要調(diào)整抽風(fēng)量。密閉罩分爐前罩和爐后罩兩半，電爐冶煉時兩罩合攏，加料、出鋼及更換電極時兩罩分開，罩子靠驅(qū)動機(jī)構(gòu)拖動。

3.5 控制設(shè)備

除塵器的控制設(shè)備采用BMC4 型計(jì)算機(jī)控制柜。袋式除塵器清灰自動控制；混風(fēng)閥及風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的自動控制；除塵卸灰控制；監(jiān)測和顯示除塵器進(jìn)出口壓差，超限報(bào)警；監(jiān)測和顯示除塵器進(jìn)出口煙氣溫度，超限報(bào)警；清灰顯示；清灰時脈沖閥閥號顯示。

主要性能指標(biāo)：（1） 清灰控制方式。在除塵器進(jìn)、出口總管上的壓力變送器連續(xù)監(jiān)測除塵器進(jìn)出口總壓差，壓差數(shù)顯范圍為0～5kPa。當(dāng)總壓差傳達(dá)到設(shè)定值（1800Pa） 時，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)啟動清灰程序，除塵器噴吹系統(tǒng)開始工作。清灰控制方式有定時、定壓差和單倉清灰三種，正常生產(chǎn)時，選擇定壓差方式，在設(shè)備檢修時選擇定時或單倉清灰方式。（2） 清灰狀態(tài)。脈沖間隔為1s～99h，可調(diào)；脈沖寬度為10～200ms，可調(diào)。（3） 溫度控制。溫度檢測與數(shù)顯范圍為0～300℃。（4）混風(fēng)閥及風(fēng)量調(diào)節(jié)控制方式為準(zhǔn)比例調(diào)節(jié)。

3.6 壓氣系統(tǒng)

除塵器清灰需壓縮空氣。廠方提供的氣源接至儲氣罐，通過調(diào)壓閥將壓力降至除塵器清灰所需壓力范圍（0.15～0.25MPa），然后經(jīng)油水分離器除去其中的油水，供脈沖閥使用，平均耗氣量≤3.2m3/min。

3.7 煙氣治理系統(tǒng)運(yùn)行效果

該煙氣治理系統(tǒng)運(yùn)行時間為兩年半，煉鋼廠房外看不見黃煙外溢，濾袋及膜片未更換。系統(tǒng)處理風(fēng)量為108000m3/h；除塵器漏風(fēng)率為3%；除塵器排放濃度為20mg/m3；除塵器阻力≤1800Pa。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著國家對大氣污染物排放限值的嚴(yán)格執(zhí)行，在工業(yè)發(fā)展中，必須嚴(yán)格控制污染煙氣治理和排放。對此，應(yīng)注意綜合考慮電弧爐自身的原料及冶煉工藝特點(diǎn)，采用半密閉罩、長袋低壓脈沖布袋除塵器，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制措施，有效控制污染煙氣。