孫瑞波 石楠 高策 馬廣棟
（西王特鋼有限公司）
摘要：在電爐煉鋼生產(chǎn)中為了對煙氣粉塵進(jìn)行排除和凈化，達(dá)到節(jié)能減排的目的效果，采用煙氣除塵技術(shù)，不僅可以使電爐煉鋼生產(chǎn)中的煙氣粉塵得到有效控制與減少，還能有效確保鋼鐵冶煉和生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，并減少對外界環(huán)境的污染，除塵系統(tǒng)在電爐煉鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，在接下來的文章中，將圍繞電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵系統(tǒng)改造各個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠給相關(guān)人士提供重要的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：電爐煉鋼；生產(chǎn)煙氣排塵；煙氣除塵系統(tǒng)改造；
0 引言
鋼鐵工業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中主要是采用電爐煉鋼，本文就對電爐電鋼生產(chǎn)中煙氣除塵系統(tǒng)中遇到的一系列問題進(jìn)行探析。
1 煙氣除塵運(yùn)行工作內(nèi)容
煙氣除塵運(yùn)行工作主要內(nèi)容包括過濾、排灰和清灰，其中過濾主要是對于在煉鋼生產(chǎn)中空氣所產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行過濾，排灰則是對于煙氣除塵系統(tǒng)中將過濾的粉塵排除系統(tǒng)，清灰則主要是對于除塵器表面的灰塵進(jìn)行輕撫，在除塵器作業(yè)中對灰塵進(jìn)行清理。設(shè)備在工作時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)壓主要是由設(shè)備主風(fēng)機(jī)提供，煤塵通過吸塵口吸入，并根據(jù)過濾沙袋將氣流中所含有的粉塵過濾掉，經(jīng)過螺旋輸送機(jī)將粉塵輸送到卸灰閥管道進(jìn)行排除。除此之外，在煙氣除塵器作業(yè)中清灰系統(tǒng)具有重要作用，清灰系統(tǒng)主要是由導(dǎo)氣管、空壓機(jī)和脈沖閥所組成，在作業(yè)過程中會(huì)形成一股脈沖氣流，并對濾塵布袋中所累積的灰塵進(jìn)行噴吹，使布袋中的煤塵及粉塵進(jìn)入到排灰系統(tǒng)中去，從而提高布袋過濾效果，有效對設(shè)備中所堆積的粉塵進(jìn)行過濾。電爐融化溫度通常在1250-1500℃，煙氣成分主要有；硫化物、錳、氧化鐵、硅粉塵和一氧化碳，煙氣濃度約為8-13g/m3，煙氣林格曼黑度為3-5級(jí)，粉塵比分布狀態(tài)約占70-85%，小于15µm.在煙氣處理后，應(yīng)確保煙氣林格曼黑度＜1級(jí)，粉塵＜50mg/m3，崗位粉塵＜10mg/m3。
2 電爐煉鋼煙氣除塵系統(tǒng)中的改造項(xiàng)目內(nèi)容
2.1 主風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓變頻系統(tǒng)改造
主風(fēng)機(jī)電機(jī)高壓變頻系統(tǒng)改造之前，主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整主要通過液力耦合器實(shí)現(xiàn)的，這種調(diào)速方式調(diào)節(jié)響應(yīng)速度慢，調(diào)節(jié)響應(yīng)精度低，主電機(jī)運(yùn)行始終是50赫茲全速運(yùn)行，電能消耗大，主電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速不能根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏變化而變化。為了實(shí)現(xiàn)通過調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的作用，因此我們引進(jìn)了高壓變頻器的技術(shù)在煙氣除塵系統(tǒng)的應(yīng)用，我們這次除塵系統(tǒng)的重點(diǎn)改造主要就是應(yīng)用高壓變頻器在系統(tǒng)中的加裝及應(yīng)用。高壓變頻器主要是應(yīng)用于主風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了主電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)節(jié)奏變化而變化，高壓變頻技術(shù)主要應(yīng)用在電機(jī)輸入電能部分，通過高壓變頻器的頻率調(diào)整，來調(diào)整電機(jī)運(yùn)行頻率及轉(zhuǎn)速，使主電機(jī)機(jī)運(yùn)作時(shí)帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將電力轉(zhuǎn)換成風(fēng)力。風(fēng)機(jī)內(nèi)的螺旋槳會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，在電爐煉鋼中帶動(dòng)生產(chǎn)煙氣粉塵系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并將粉塵輸送到凈化系統(tǒng)中去?？傮w來說，高壓變頻器的主要作用是調(diào)節(jié)主電機(jī)運(yùn)行頻率及轉(zhuǎn)速從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，如缺乏高壓變頻器的有效調(diào)節(jié)使電機(jī)帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)有效運(yùn)作，則在電爐冶煉中所產(chǎn)生的煙氣和粉塵則不能被聚攏，而后期煙氣粉塵的凈化也不能有效實(shí)施。為了便于對煙氣粉塵聚攏，主風(fēng)機(jī)的設(shè)置通常為管道式，在管道中將煉鋼中所產(chǎn)生的粉塵聚集到一起，并通過凈化系統(tǒng)將所堆積的廢氣進(jìn)行凈化，并通過電機(jī)帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的動(dòng)力將其排放到大氣中去，而所堆積的廢氣粉塵也會(huì)通過螺旋輸送機(jī)將其輸送到倉儲(chǔ)部門，并進(jìn)行包裝和排放。其中高壓變頻器的功率與主電機(jī)功率、主風(fēng)機(jī)功率與煙塵輸送功率是密切相關(guān)的，通常來說，高壓變頻器的功率越大，主電機(jī)功率越大，主風(fēng)機(jī)功率越大，則輸送煙塵速率和總量越大，在電爐煉鋼生產(chǎn)中煙氣除塵的效率高，消耗的電能大，只有通過高壓變頻器技術(shù)的應(yīng)用從而實(shí)現(xiàn)對主風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速及頻率的精確控制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)費(fèi)用的目標(biāo)，極大的提高經(jīng)濟(jì)效益。
2.2 凈化系統(tǒng)改造
凈化系統(tǒng)則主要是根據(jù)主風(fēng)機(jī)所提供的動(dòng)力將煙氣和粉塵輸送到電爐煉鋼中的布袋除塵系統(tǒng)中，并將所收集到的粉塵和煤塵進(jìn)行統(tǒng)一處理。由于在煙氣粉塵處理中含有一些有毒氣體，并將其與粉塵混合在一起，為了確保其安全性，則主要是通過兩個(gè)半封閉式的煙塵收集罩對煙塵進(jìn)行收集，最后主風(fēng)機(jī)在電力推動(dòng)下由管道將煙塵輸送到除塵器中，而根據(jù)除塵器自身的規(guī)格大小和濾網(wǎng)的規(guī)格不同，將不同顆粒大小的粉塵收集到相應(yīng)規(guī)格大小的過濾網(wǎng)中，并由粉塵收集袋對其進(jìn)行統(tǒng)一處理，經(jīng)過管道運(yùn)輸將灰塵收集到統(tǒng)一包裝中進(jìn)行統(tǒng)一排放。對于過濾的粉塵煙氣則通過過濾網(wǎng)將含毒煙氣中的有毒物質(zhì)充分吸收，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧崥怏w，最后由主風(fēng)機(jī)將氣體抽到煙囪中去，最后排到大氣中。而布袋除塵系統(tǒng)則是在電力自動(dòng)控制技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，其中的任何一個(gè)部件出錯(cuò)都會(huì)使電路煉鋼生產(chǎn)中煙氣除塵系統(tǒng)出現(xiàn)問題，最終導(dǎo)致煙塵處理不合格。袋式除塵器是一種干式濾塵裝置。濾料使用一段時(shí)間后，由于篩濾、碰撞、滯留、擴(kuò)散、靜電等效應(yīng)，濾袋表面積聚了一層粉塵，這層粉塵稱為初層，在此以后的運(yùn)動(dòng)過程中，初層成了濾料的主要過濾層，依靠初層的作用，網(wǎng)孔較大的濾料也能獲得較高的過濾效率。隨著粉塵在濾料表面的積聚，除塵器的效率和阻力都相應(yīng)的增加，當(dāng)濾料兩側(cè)的壓力差很大時(shí)，會(huì)把有些已附著在濾料上的細(xì)小塵粒擠壓過去，使除塵器效率下降。另外，除塵器的阻力過高會(huì)使除塵系統(tǒng)的風(fēng)量顯著下降。因此，除塵器的阻力達(dá)到一定數(shù)值后，要及時(shí)清灰。清灰時(shí)不能破壞初層，以免效率下降。袋式除塵器高的除塵效率是與它的除塵機(jī)理分不開的。含塵氣體由除塵器下部進(jìn)氣管道，經(jīng)導(dǎo)流板進(jìn)入灰斗時(shí)，由于導(dǎo)流板的碰撞和氣體速度的降低等作用，粗粒粉塵將落入灰斗中，其余細(xì)小顆粒粉塵隨氣體進(jìn)入濾袋室，由于濾料纖維及織物的慣性、擴(kuò)散、阻隔、鉤掛、靜電等作用，粉塵被阻留在濾袋內(nèi)，凈化后的氣體逸出袋外，經(jīng)排氣管排出。濾袋上的積灰用氣體逆洗法去除，清除下來的粉塵下到灰斗，經(jīng)雙層卸灰閥排到輸灰裝置。濾袋上的積灰也可以采用噴吹脈沖氣流的方法去除,從而達(dá)到清灰的目的，清除下來的粉塵由排灰裝置排走。袋式除塵器的除塵效率高也是與濾料分不開的，濾料性能和質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到袋式除塵器性能的好壞和使用壽命的長短。而過濾材料是制作濾袋的主要材料，它的性能和質(zhì)量是促進(jìn)袋式除塵技術(shù)進(jìn)步，影響其應(yīng)用范圍和使用壽命，因此需要對布袋選用要進(jìn)行多次試驗(yàn)及選型，在除塵系統(tǒng)改造前，我們?nèi)渴褂梅浪瓜盗嗅槾虤植即?，這種氟美斯系列針刺氈布袋耐高溫效果不錯(cuò)，纖維網(wǎng)格密度適中，但是在我們使用過程中發(fā)現(xiàn)在高溫高酸性的環(huán)境中，氟美斯針刺氈布袋出現(xiàn)大量侵蝕損壞現(xiàn)象，特別是在風(fēng)口進(jìn)風(fēng)段的1#艙室段，大量出現(xiàn)布袋高溫環(huán)境下的酸性侵蝕，從而極大的降低了除塵的效果，增加了設(shè)備維修維護(hù)費(fèi)用。因此我們通過多方論證將除塵器內(nèi)1#2#3#艙內(nèi)的除塵布袋更換為玻璃纖維針刺氈布袋，考慮到經(jīng)濟(jì)費(fèi)用問題，我們將酸性度不強(qiáng)的4#艙內(nèi)保留氟美斯針刺氈布袋，這樣經(jīng)過改造后不僅減少了除塵布袋的損毀數(shù)量，降低了維修費(fèi)用，還提高了除塵效果。
2.3 煙氣及有害氣體監(jiān)測控制系統(tǒng)改造
在電爐煉鋼生產(chǎn)煙氣除塵中，對電氣自動(dòng)化控制進(jìn)程產(chǎn)生重要作用的是控制系統(tǒng)，而主風(fēng)機(jī)運(yùn)行與否，以及除塵系統(tǒng)凈化功能與效率都是通過控制系統(tǒng)來進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配的。其中控制系統(tǒng)主要是通過PLC技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在經(jīng)過計(jì)算后通過高壓變頻來對主風(fēng)機(jī)運(yùn)作功率進(jìn)行全面掌握，由于煙塵較多，因此在灰塵清除工作較為繁雜時(shí)，電功率較大，主風(fēng)機(jī)功率高，煙塵輸送速度快，在除塵系統(tǒng)中對煙塵的運(yùn)送速度和運(yùn)送量都顯著增加，同時(shí)也提高了過濾網(wǎng)中對粉塵過濾的速度和過濾量。在電爐煉鋼生產(chǎn)過程中如果所產(chǎn)生的煙塵量較小，控制系統(tǒng)則會(huì)使主風(fēng)機(jī)運(yùn)作效率和功率適度降低，從而降低整體的煙氣除塵系統(tǒng)的工作效率。我們在風(fēng)道母管進(jìn)口處安裝煙塵監(jiān)視儀，對煙塵排放和清潔工作進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)將煙氣的濃度信號(hào)傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)中去，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)，將變頻器的下線頻率設(shè)置為40Hz，同時(shí)對其進(jìn)行閉環(huán)控制，在煙塵濃度較高時(shí)則增加其功率，當(dāng)煙塵濃度較低時(shí)則使其輸出功率降低，通過加裝激光煙氣分析儀，使其測量誤差較小，測量范圍廣，對煙氣最高溫度的檢測通?？梢赃_(dá)到700度左右，安裝環(huán)境溫度則在零下50℃到零上80℃左右，與現(xiàn)場安裝條件完全滿足。此外，還要對煙塵器的故障問題進(jìn)行考慮，除了閉環(huán)控制外，對其進(jìn)行手動(dòng)控制和開環(huán)控制，在煙塵儀存在故障時(shí)，操作人員可以對其運(yùn)行頻率進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)對除塵運(yùn)行工作實(shí)行人為干預(yù)。通過PLC技術(shù)在除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了PID閉環(huán)控制，有效的提高了除塵系統(tǒng)的除塵效率，降低了煙氣外排的濃度及有害物質(zhì)，達(dá)到相當(dāng)好的預(yù)期效果。
2.4 噪聲污染系統(tǒng)改造
對電爐冶煉、LF爐冶煉噪聲污染，爐側(cè)煙氣導(dǎo)流罩和屋頂集塵罩可以起到隔聲作用，并且在電爐爐體周圍全國首創(chuàng)加裝分段式全包圍除塵隔音隔熱罩，使在冶煉過程產(chǎn)生的噪聲污染得到有效控制，同時(shí)分段式全包圍隔音隔熱罩還能有效減少熱能的放散損耗，減少冶煉過程中的熱能損耗，提高冶煉效率。此外，有專家指出，Consteel（康斯?。掍撾娀t采用廢鋼預(yù)熱和連續(xù)加料方式，相比傳統(tǒng)煉鋼電弧爐，噪聲影響會(huì)小很多[2]。石墨電極的端部插在泡沫渣中，電弧始終被包圍在熔池鋼液表面的泡沫渣內(nèi)對鋼液實(shí)施埋弧加熱，而不直接接觸固體廢鋼。因此，熔池工況十分平穩(wěn)，電弧比較穩(wěn)定，電壓波動(dòng)非常小，噪音也相對較低（95dB），工作環(huán)境明顯改善。
2.5 廢水循環(huán)再利用措施
電爐煉鋼廠通常采用干法除塵，產(chǎn)生的廢水主要包括間接冷卻循環(huán)水和直接冷卻循環(huán)水。電爐、LF爐、連鑄機(jī)、空壓機(jī)、氧壓機(jī)和各種除塵風(fēng)機(jī)等設(shè)備間接冷卻為凈環(huán)水，使用后僅水溫升高，水質(zhì)未受污染，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，為保持水質(zhì)穩(wěn)定，產(chǎn)生的少量排水補(bǔ)入濁環(huán)水系統(tǒng)。連鑄坯二次冷卻水含有氧化鐵皮和少量油，經(jīng)旋流沉淀池沉淀、化學(xué)除油器加藥沉淀去除油及懸浮物后，泵至高速過濾器過濾，出水經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，系統(tǒng)少量排污水可作為鋼渣冷卻用水，不外排。
3 結(jié)論
文章主要針對電爐煉鋼煙氣除塵系統(tǒng)的改造進(jìn)行論述，重點(diǎn)闡述了干法除塵器在進(jìn)行一系列改造中的內(nèi)容及原因，通過一系列改造使除塵器的除塵效果得到極大提升，同時(shí)還進(jìn)一步的降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。積極響應(yīng)國家節(jié)能減排的號(hào)召，是加快新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的具體實(shí)施措施的體現(xiàn)，希望通過我們一系列的改造，實(shí)現(xiàn)習(xí)總書記所提倡的“綠水青山就是金山銀山”的偉大號(hào)召！
參考文獻(xiàn)
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