翁玉水

（福建冶金工業(yè)設(shè)計(jì)院有限公司，福建福州350011）

摘要：針對(duì)三寶鋼鐵有限公司電爐煉鋼工藝發(fā)生變化，原有的除塵能力難以滿足越來越高的環(huán)保要求，通過電爐除塵系統(tǒng)的改造和增設(shè)余熱鍋爐系統(tǒng)回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，不僅使得電爐除塵系統(tǒng)更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，也提高了電爐煉鋼能源循環(huán)利用。

關(guān)鍵詞：電爐煉鋼；布袋除塵；改造節(jié)能減排

1 現(xiàn)狀概述

福建三寶鋼鐵有限公司煉鋼車間（簡(jiǎn)稱三寶鋼鐵）現(xiàn)有70t 電爐（1# 電爐）和90t 電爐（2# 電爐）各1 座,配有1 座90tLF 精煉爐（LF 精煉爐），設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力分別為50 萬(wàn)t 和80 萬(wàn)t。原除塵系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的電爐第四孔水冷煙道加屋頂罩形式，電爐一次高溫?zé)煔饨?jīng)爐蓋第四孔排煙—水冷煙道—燃燒沉降室—水冷煙道—布袋除塵器—煙囪排放。

近幾年，由于電爐生產(chǎn)工藝發(fā)生較大的變化，采用廢鋼加兌鐵水冶煉工藝，兌鐵水比例最大可達(dá)70%，供氧強(qiáng)度也隨著急劇加強(qiáng)，最大供氧強(qiáng)度可達(dá)4800Nm³/h, 電爐產(chǎn)生的煙氣量急劇增大，原除塵系統(tǒng)的除塵能力難以滿足越來越高的環(huán)保要求；同時(shí)電爐高溫?zé)煔庵械拇罅匡@熱沒有回收利用，不僅造成能源浪費(fèi)，而且原除塵系統(tǒng)運(yùn)行成本高。為進(jìn)一步提高電爐生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本，三寶鋼鐵決定對(duì)現(xiàn)有電爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 改造方案

（1）電爐除塵系統(tǒng)采用電爐第四孔排煙（一次除塵）+密閉罩及屋頂罩（二次除塵）的總體結(jié)構(gòu)形式，四孔排煙（一次除塵）設(shè)置余熱回收系統(tǒng)。

（2）電爐一次除塵采用獨(dú)立除塵系統(tǒng)：電爐第四孔排煙—水冷煙道—燃燒沉降室—余熱回收裝置—布袋除塵器—煙囪排放，除塵器利舊改造，改造后除塵器處理風(fēng)量為244000 Nm³/h。

（3）電爐二次除塵采用密閉罩+屋頂罩捕集煙氣—布袋除塵器—煙囪排放；除塵器處理風(fēng)量設(shè)計(jì)為1200000 Nm³/h。

（4）LF 精煉爐與1# 電爐二次除塵共用一套除塵系統(tǒng)，精煉爐水冷爐蓋爐內(nèi)排出的煙氣與爐頂罩捕集的煙氣混合后經(jīng)煙氣管道并入1# 電爐二次除塵管道。除塵器利舊改造，改造后除塵器處理風(fēng)量由原來的690000 Nm³/h 增加為1200000 Nm³/h；2# 電爐二次除塵新增一套除塵器，除塵器處理風(fēng)量為1200000 Nm³/h。

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 電爐一次煙氣系統(tǒng)

一次煙氣建設(shè)余熱回收系統(tǒng)，工藝流程：電爐四孔煙氣→水冷煙道（兼做余熱鍋爐預(yù)熱器）→燃燒沉降室→絕熱管道→余熱鍋爐→布袋除塵器。

電爐出口水冷煙道設(shè)置為移動(dòng)式，水冷煙道與爐口間隙范圍為50mm～300mm，可調(diào)節(jié)。燃燒沉降室位于電爐操作平臺(tái)下方，設(shè)計(jì)為耐熱混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火磚。沉降室出口由絕熱管道連接進(jìn)入余熱鍋爐，一對(duì)一設(shè)2 臺(tái)15t/h熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽參數(shù)設(shè)計(jì)為2.45MPa、250℃，蒸汽并入企業(yè)發(fā)電系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)。沉降室設(shè)有水冷清渣門，余熱鍋爐出口煙氣溫度設(shè)計(jì)為≤180℃。

3.2 電爐密閉罩及屋頂排煙系統(tǒng)

電爐冶煉期外溢煙氣及電爐加料期煙氣設(shè)置密閉罩加屋頂罩捕集。冶煉期煙氣設(shè)置電爐密閉罩捕集以確保以最低捕集效率保證98%以上。密閉罩為可開啟式消聲密閉罩，吸聲及隔熱材料為高溫硅酸鋁氈。密閉罩可開啟部分為前面板和頂板，開啟方向?yàn)橄騼蓚?cè)開啟。密閉罩關(guān)閉后，操作室內(nèi)通過觀察窗口可以觀察到爐內(nèi)冶煉情況。

冶煉期密閉罩關(guān)閉，密閉罩除塵管道閥門開啟。加料期密閉罩開啟，屋頂罩除塵閥門開啟密閉罩除塵閥門關(guān)閉，四孔煙氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)連鎖降為低速運(yùn)行。密閉罩控制設(shè)置在電爐爐前控制室內(nèi)。

3.3 風(fēng)量的確定

電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期及還原期，其中氧化期冶煉產(chǎn)生的煙氣量最大，含塵濃度和氧氣濃度最高。因此，電爐排煙除塵系統(tǒng)風(fēng)量按氧化期進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）電爐一次煙氣量

一次煙氣是指為保持電爐內(nèi)微負(fù)壓而從電爐第四孔排出的煙氣。電爐煙塵的主要成分有CO、CO₂、N₂、FeO、Fe₂O₃、MgO、CaO、油脂燃燒物等。

1#、2# 電爐按平均出鋼量為70t，兌鐵水比例按最大70%計(jì)算，考慮到移動(dòng)煙道密封不嚴(yán)、燃燒沉降室混風(fēng)及動(dòng)態(tài)密封處混入的野風(fēng)，根據(jù)文獻(xiàn)〔1〕，并參考同類型電爐工程經(jīng)驗(yàn)，一次煙氣量（沉降室出口處）的設(shè)計(jì)值取154000Nm³/h，煙氣溫度低于800℃。

（2）LF 精煉爐煙氣量

LF 精煉爐采用水冷爐蓋爐內(nèi)排煙及爐頂罩相結(jié)合的捕集煙氣方式，爐內(nèi)排煙量與爐蓋罩的結(jié)構(gòu)、排氣孔的尺寸大小有關(guān)，煙氣量設(shè)計(jì)值取60000 Nm³/h，煙氣溫度為250℃左右；爐頂罩的煙氣量設(shè)計(jì)值取180000 Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右。

（3）電爐二次煙氣量

電爐二次煙氣量按加料及兌鐵水時(shí)最大煙氣量設(shè)計(jì)，1# 電爐二次煙氣量設(shè)計(jì)值取800000Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；2# 電爐二次煙氣量設(shè)計(jì)值取1000000 Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；

3.4 除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）系統(tǒng)規(guī)模

1#、2# 電爐一次除塵系統(tǒng)風(fēng)量設(shè)計(jì)為280000N m³/h，采用高壓變頻電機(jī)。1#、2# 電爐二次除塵系統(tǒng)風(fēng)量設(shè)計(jì)為1200000N m³/h，加料期風(fēng)量1200000Nm³/h，冶煉期風(fēng)量設(shè)計(jì)為750000Nm3/h，采用高壓變頻電機(jī)。LF 精煉爐除塵管道接入1# 電爐的二次除塵系統(tǒng)中。

（2）改造后的布袋除塵器參數(shù)

1#、2# 電爐一次煙塵布袋除塵器及1# 電爐二次除塵布袋除塵器采用利舊改造，2# 電爐二次除塵布袋除塵器為全新系統(tǒng)，改造后的除塵器參數(shù)見表1。

4 改造后的效果

（1）電爐除塵系統(tǒng)改造實(shí)施后，預(yù)計(jì)電爐、精煉爐冶煉崗位的顆粒粉塵濃度＜5.0mg/m3,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低于10 mg/m³ 的要求。

（2）投入運(yùn)行后，電爐冶煉煙塵收集率可達(dá)95%以上，除塵出口顆粒物排放濃度小于20 mg/m³，滿足《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB28664-2012）排放要求。

（3）采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，電爐噸鋼可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，可降低電爐工序能耗15.6kgce/t。

（4）減少除塵系統(tǒng)冷卻水量，傳統(tǒng)水冷煙道冷卻水量為1500m³/h，損失量按5%計(jì)算，節(jié)約補(bǔ)充水75 m³/h；減少冷卻水循環(huán)泵電機(jī)容量約300kW，平均小時(shí)可節(jié)約電耗300 kWh。

5 結(jié)論

電爐除塵系統(tǒng)改造實(shí)施后，電爐冶煉煙塵收集率可達(dá)95%以上，作業(yè)環(huán)境顯著改善，滿足了國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求；同時(shí)采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽， 電爐噸鋼可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，蒸汽并入企業(yè)發(fā)電系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)，起到循環(huán)經(jīng)濟(jì)和能源循環(huán)利用的作用，也為企業(yè)產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王永忠，宋七棣.電爐煉鋼除塵〔M〕.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.