內容提供：東方環(huán)境工程設計研究所

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

珠鋼數百名員工，在其不足一平方公里的廠區(qū)面積內，將每年將生產200萬噸優(yōu)質鋼材，創(chuàng)造100億人民幣的產值……珠鋼正在朝全方位“國際一流”冶金企業(yè)迅速邁進。當然環(huán)境保護也不例外，對于一期工程150t電爐除塵的改造，是其實現環(huán)境保護“國際一流”戰(zhàn)略目標的重要舉措。

東方環(huán)境工程設計研究所的技術人員經過長期的實地調研，對150t電爐除塵系統作了較為細仔的技術診斷。

一、技術診斷

內排煙捕集

現有系統內排煙采用豎井抽風方式，作為廢鋼預熱的主要工藝條件，內排系統必須保留且保證其滿足原設計要求。從實際運行情況來分析，內排豎井抽風跟傳統的內排四孔（二孔）抽風方式比，既有優(yōu)勢，也存在不少弊端。

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

* 弊端。豎井內因為有大量廢鋼存在，阻力很大，造成內外排系統阻力不匹配。為保證內排煙系統克服阻力、風量達到設計值，往往通過關小外排系統管道的調節(jié)閥，這就導致整個系統阻力居高不下，尤其是當廢鋼料差，透氣性不好時，除塵效果更不理想。而且關小外排閥門，降低外排風量，還造成進入除塵器的混合煙氣溫度偏高，又只能減少內排風量……，形成惡性循環(huán)。

外排煙捕集

現有外排系統捕集由“大密閉罩+屋頂罩”構成，主要存在如下缺陷：

* 原設計受豎爐條件限制，大密閉罩內氣流組織較差，包括罩形導流性差，橫斷與容積比太大，排煙口的煙氣控制范圍小，罩內壓力場不利煙氣進入排煙口等。

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

* 屋頂罩截面過大，深度不夠，容積太小，蓄煙能力差。罩面流速過低，最高時僅為0.48m/s，加之罩口離電爐之間距離大，煙氣抬升的過程中，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，還會再溢出罩外，即使橫向氣流干擾小時也達不到好的捕集效果。加之現有電爐冶煉時外排煙氣量大大增加，捕集效果更難保證。加料出鋼時瞬時產生大量煙氣，由于罩面流速過低，而大罩又沒有足夠大的容積在較短的一段時間內容納、控制這部分煙氣，必然造成煙氣無組織擴散。

除塵系統工藝

現有除塵系統是傳統內外排混合長流程工藝路線，具有高阻、小流量的本質缺陷。

根據原廠商提供的風機曲線參數和測試的實際運行參數，證實原系統存在“高阻、小流量”的本質缺陷，即系統風機配置2×1300Kw電機條件下，基本滿負荷運行。因系統阻力很高，僅能得到80×104m³/h風量，折合每得到一萬風量所需配置的電機功率為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、小流量。

根據基本公式N=QP/η，可知

當流量一定時，假設風機在高效區(qū)工作，η較高時，且輸出流量Q一定時，這時風機的壓頭(系統阻力)決定了功率N的大小，即阻力越大，消耗的功越多。

原系統風機在1440r/min時，當風量為40.86×104m³/h時，其壓頭為8638Pa(120℃)，即除塵系統的阻損為8638Pa。根據測試數據(已經增加了除塵器面積) ，當風量為40×104m³/h,系統阻力與原參數接近。然而系統阻力如此高的問題在內外排混合長流程除塵系統中普遍存在。國內如此，國外也如此。造成原系統阻力高達8600Pa左右的原因是什么？主要有：

（1） 內排系統有豎井、沉降室、機冷器，流程長、阻力大，而外排系統阻力相對小，造成內外排系統不匹配。為確保豎井風量而關小外排閥門，致使阻力更高。

（2） 機力冷卻器高阻。現有機力冷卻器煙氣流程為上進上出，阻力較高。

（3） 除塵器“高阻癥”。具體情況將在4.3中作詳細分析。

（4） 系統各單元局部阻力系數過高，特別是風機進出口各節(jié)點，設計明顯不盡合理。

（5） 動壓頭過高

由公式動壓頭為ρυ2/2可知，ρ由氣體本身決定，而流速決定了動壓頭，而且為平方關系，該系統各管段的流速均較高，如總管道為28.3m/s，則當煙氣溫度為120℃時，動壓頭為339Pa，而先進的“低阻、中溫、大流量”工藝總管流速為15m/s左右，動壓僅為93Pa。

（6） 風機并聯，相互干擾大。

現有系統二臺風機共用一組除塵器，而且除塵器的出口先合并再分開進入二臺風機，必然造成不匹配、不平衡，出現二臺風機相互干擾。從現有的自動控制人機界面中可以看出兩臺風機沒有工作在同一工作點上，具體表現為一臺超功率，一臺還未運行至額定功率。

（7） 系統的高阻決定了風機工作在高壓頭工作點

在設計風量的前提下，為克服系統的阻力，只能配置高壓頭的風機，相應配置大容量的電機。

煙氣凈化

根據實際運行參數，當系統風量接近設計風量時，除塵器阻力已達2000Pa左右，雖然這一數值在國內并不算很高，但與東方所研制的低阻抗結露脈沖除塵器的1000～1200Pa阻力相比已高出很多。其主要原因為:

a、 結構阻力偏大。現有除塵器的進出風管結構不合理，局部阻力系數ξ值高；

b、 清灰功能不理想?，F有除塵器是在線清灰，經過一段時間的運行，其阻力有明顯的持續(xù)上升；

c、 氣源未作溫度調節(jié)，布袋易結露。廣州氣候潮濕，而且煉鋼出渣采用熱潑渣工藝，出渣時產生的大量水蒸汽進入除塵器后，壓縮空氣在進行噴吹清灰時，與熱煙氣迅速接觸，經過熱交換，熱煙氣中的水份冷凝后析出，導致布袋結露板結。

二、改造措施

針對發(fā)現的問題，我們提出了切實可行的改造方案。

改造采用的關鍵技術：

* 煙氣捕集——“天車通過式”電爐煙氣捕集專利技術；

* 系統工藝——“低阻、中溫、大流量”先進工藝；

* 煙氣凈化——“抗結露低阻脈沖除塵器”專利技術。

改造方案總體框架：

煙氣捕集形式由“豎井內排+大密閉罩+屋頂罩”改造為“豎井內排+天車通過式集煙罩”。

工藝流程：

改造原系統，確保豎井內排風量保持原設計；剩余的風量作為二次煙氣捕集用，并確保與內排混合后能控制進入除塵器的煙氣溫度。

新增外排系統，保證二次效果。

總風量達到140×104m³/h。

系統工藝

* 通過降低現有除塵系統整體阻力，實現風機降低轉速、功耗下降而風量保持現有水平80×104m³/h不變；從而保證在新增一個裝機功率為710Kw新系統后風量達到140×104m³/h，而能耗沒有相應的大幅上漲，并通過調速，進一步降低能耗。

* 降低內排系統阻力，改善內外匹配性，進一步保證內排的處理風量。

* 改造基本不改變現有除塵工藝，確保改造成功，萬無一失。

改造的基本措施：

第一步措施：

* 降低除塵系統風機進出口管道阻力；改變現有除塵器后至風機進口的風管組合，使兩臺風機由并聯狀態(tài)變?yōu)椴⒘袪顟B(tài)，把兩臺風機相互間的干擾降到最低；降低管道局部阻力系數，減少突變；降低動壓頭。

* 機力冷卻器進出管道改造，減小局部阻力系數，降低內排阻力。

* 確立新的控制工藝思路。新增一套獨立的外排煙系統，內排的風量、溫度控制，以現有系統控制為主；外排的控制以新系統為主。

* 消除現有除塵器的“高阻癥”。降低結構阻力，并對脈沖氣源進行加熱處理。

* 通過改造現有系統，達到在風量為80×104m³/h時，系統阻力為7100Pa。

第二步措施：

* 增加現有液力偶合器的調速功能

* 通過調速，改變現有風機的工作點

* 實現降低風機轉速，節(jié)省能耗，同時風量達到現有的80×104m³/h。

系統工藝流程

將原有的“豎井+大密閉罩+屋頂罩”工藝流程改造成“豎井+天車通過式集煙罩”工藝，并在外排系統新增一套單獨的系統。

之所以將新增風量單獨設一個系統，是因為現有除塵系統雖然除塵效果不是很理想，但是內外排風量混合后的煙氣處于中溫狀態(tài)，不能再混入過多的冷空氣，否則易造成除塵器布袋結露?；诟脑毂M量不改變老系統的工藝，通過增設一套單獨系統，以滿足外排風量。