孙瑞波 石楠 高策 马广栋
（西王特钢有限公司）
摘要：在电炉炼钢生产中为了对烟气粉尘进行排除和净化，达到节能减排的目的效果，采用烟气除尘技术，不仅可以使电炉炼钢生产中的烟气粉尘得到有效控制与减少，还能有效确保钢铁冶炼和生产的质量与效率，并减少对外界环境的污染，除尘系统在电炉炼钢生产中的应用具有重要的现实意义。为此，在接下来的文章中，将围绕电炉炼钢生产烟气除尘系统改造各个方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：电炉炼钢；生产烟气排尘；烟气除尘系统改造；
0 引言
钢铁工业在工业生产中发挥着重要的作用，在现代工业生产中主要是采用电炉炼钢，本文就对电炉电钢生产中烟气除尘系统中遇到的一系列问题进行探析。
1 烟气除尘运行工作内容
烟气除尘运行工作主要内容包括过滤、排灰和清灰，其中过滤主要是对于在炼钢生产中空气所产生的粉尘进行过滤，排灰则是对于烟气除尘系统中将过滤的粉尘排除系统，清灰则主要是对于除尘器表面的灰尘进行轻抚，在除尘器作业中对灰尘进行清理。设备在工作时所产生的负压主要是由设备主风机提供，煤尘通过吸尘口吸入，并根据过滤沙袋将气流中所含有的粉尘过滤掉，经过螺旋输送机将粉尘输送到卸灰阀管道进行排除。除此之外，在烟气除尘器作业中清灰系统具有重要作用，清灰系统主要是由导气管、空压机和脉冲阀所组成，在作业过程中会形成一股脉冲气流，并对滤尘布袋中所累积的灰尘进行喷吹，使布袋中的煤尘及粉尘进入到排灰系统中去，从而提高布袋过滤效果，有效对设备中所堆积的粉尘进行过滤。电炉融化温度通常在1250-1500℃，烟气成分主要有；硫化物、锰、氧化铁、硅粉尘和一氧化碳，烟气浓度约为8-13g/m3，烟气林格曼黑度为3-5级，粉尘比分布状态约占70-85%，小于15µm.在烟气处理后，应确保烟气林格曼黑度＜1级，粉尘＜50mg/m3，岗位粉尘＜10mg/m3。
2 电炉炼钢烟气除尘系统中的改造项目内容
2.1 主风机电机高压变频系统改造
主风机电机高压变频系统改造之前，主风机的转速调整主要通过液力耦合器实现的，这种调速方式调节响应速度慢，调节响应精度低，主电机运行始终是50赫兹全速运行，电能消耗大，主电机运行转速不能根据生产节奏变化而变化。为了实现通过调整风机转速而实现节能降耗的作用，因此我们引进了高压变频器的技术在烟气除尘系统的应用，我们这次除尘系统的重点改造主要就是应用高压变频器在系统中的加装及应用。高压变频器主要是应用于主风机电机变频调速，实现了主电机运行转速根据生产节奏变化而变化，高压变频技术主要应用在电机输入电能部分，通过高压变频器的频率调整，来调整电机运行频率及转速，使主电机机运作时带动主风机运转，从而将电力转换成风力。风机内的螺旋桨会产生旋转，在电炉炼钢中带动生产烟气粉尘系统的运转，并将粉尘输送到净化系统中去。总体来说，高压变频器的主要作用是调节主电机运行频率及转速从而实现调节风机转速，如缺乏高压变频器的有效调节使电机带动主风机有效运作，则在电炉冶炼中所产生的烟气和粉尘则不能被聚拢，而后期烟气粉尘的净化也不能有效实施。为了便于对烟气粉尘聚拢，主风机的设置通常为管道式，在管道中将炼钢中所产生的粉尘聚集到一起，并通过净化系统将所堆积的废气进行净化，并通过电机带动主风机运行所产生的动力将其排放到大气中去，而所堆积的废气粉尘也会通过螺旋输送机将其输送到仓储部门，并进行包装和排放。其中高压变频器的功率与主电机功率、主风机功率与烟尘输送功率是密切相关的，通常来说，高压变频器的功率越大，主电机功率越大，主风机功率越大，则输送烟尘速率和总量越大，在电炉炼钢生产中烟气除尘的效率高，消耗的电能大，只有通过高压变频器技术的应用从而实现对主风机电机转速及频率的精确控制，以实现节能降耗，降低生产费用的目标，极大的提高经济效益。
2.2 净化系统改造
净化系统则主要是根据主风机所提供的动力将烟气和粉尘输送到电炉炼钢中的布袋除尘系统中，并将所收集到的粉尘和煤尘进行统一处理。由于在烟气粉尘处理中含有一些有毒气体，并将其与粉尘混合在一起，为了确保其安全性，则主要是通过两个半封闭式的烟尘收集罩对烟尘进行收集，最后主风机在电力推动下由管道将烟尘输送到除尘器中，而根据除尘器自身的规格大小和滤网的规格不同，将不同颗粒大小的粉尘收集到相应规格大小的过滤网中，并由粉尘收集袋对其进行统一处理，经过管道运输将灰尘收集到统一包装中进行统一排放。对于过滤的粉尘烟气则通过过滤网将含毒烟气中的有毒物质充分吸收，将其转变为清洁气体，最后由主风机将气体抽到烟囱中去，最后排到大气中。而布袋除尘系统则是在电力自动控制技术的重要环节，其中的任何一个部件出错都会使电路炼钢生产中烟气除尘系统出现问题，最终导致烟尘处理不合格。袋式除尘器是一种干式滤尘装置。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。袋式除尘器高的除尘效率是与它的除尘机理分不开的。含尘气体由除尘器下部进气管道，经导流板进入灰斗时，由于导流板的碰撞和气体速度的降低等作用，粗粒粉尘将落入灰斗中，其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室，由于滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用，粉尘被阻留在滤袋内，净化后的气体逸出袋外，经排气管排出。滤袋上的积灰用气体逆洗法去除，清除下来的粉尘下到灰斗，经双层卸灰阀排到输灰装置。滤袋上的积灰也可以采用喷吹脉冲气流的方法去除,从而达到清灰的目的，清除下来的粉尘由排灰装置排走。袋式除尘器的除尘效率高也是与滤料分不开的，滤料性能和质量的好坏，直接关系到袋式除尘器性能的好坏和使用寿命的长短。而过滤材料是制作滤袋的主要材料，它的性能和质量是促进袋式除尘技术进步，影响其应用范围和使用寿命，因此需要对布袋选用要进行多次试验及选型，在除尘系统改造前，我们全部使用氟美斯系列针刺毡布袋，这种氟美斯系列针刺毡布袋耐高温效果不错，纤维网格密度适中，但是在我们使用过程中发现在高温高酸性的环境中，氟美斯针刺毡布袋出现大量侵蚀损坏现象，特别是在风口进风段的1#舱室段，大量出现布袋高温环境下的酸性侵蚀，从而极大的降低了除尘的效果，增加了设备维修维护费用。因此我们通过多方论证将除尘器内1#2#3#舱内的除尘布袋更换为玻璃纤维针刺毡布袋，考虑到经济费用问题，我们将酸性度不强的4#舱内保留氟美斯针刺毡布袋，这样经过改造后不仅减少了除尘布袋的损毁数量，降低了维修费用，还提高了除尘效果。
2.3 烟气及有害气体监测控制系统改造
在电炉炼钢生产烟气除尘中，对电气自动化控制进程产生重要作用的是控制系统，而主风机运行与否，以及除尘系统净化功能与效率都是通过控制系统来进行统一调配的。其中控制系统主要是通过PLC技术对相关数据进行采集，在经过计算后通过高压变频来对主风机运作功率进行全面掌握，由于烟尘较多，因此在灰尘清除工作较为繁杂时，电功率较大，主风机功率高，烟尘输送速度快，在除尘系统中对烟尘的运送速度和运送量都显著增加，同时也提高了过滤网中对粉尘过滤的速度和过滤量。在电炉炼钢生产过程中如果所产生的烟尘量较小，控制系统则会使主风机运作效率和功率适度降低，从而降低整体的烟气除尘系统的工作效率。我们在风道母管进口处安装烟尘监视仪，对烟尘排放和清洁工作进行监测，同时将烟气的浓度信号传输到PLC系统中去，通过变频调速系统，将变频器的下线频率设置为40Hz，同时对其进行闭环控制，在烟尘浓度较高时则增加其功率，当烟尘浓度较低时则使其输出功率降低，通过加装激光烟气分析仪，使其测量误差较小，测量范围广，对烟气最高温度的检测通常可以达到700度左右，安装环境温度则在零下50℃到零上80℃左右，与现场安装条件完全满足。此外，还要对烟尘器的故障问题进行考虑，除了闭环控制外，对其进行手动控制和开环控制，在烟尘仪存在故障时，操作人员可以对其运行频率进行设定，同时对除尘运行工作实行人为干预。通过PLC技术在除尘系统中的应用，实现了PID闭环控制，有效的提高了除尘系统的除尘效率，降低了烟气外排的浓度及有害物质，达到相当好的预期效果。
2.4 噪声污染系统改造
对电炉冶炼、LF炉冶炼噪声污染，炉侧烟气导流罩和屋顶集尘罩可以起到隔声作用，并且在电炉炉体周围全国首创加装分段式全包围除尘隔音隔热罩，使在冶炼过程产生的噪声污染得到有效控制，同时分段式全包围隔音隔热罩还能有效减少热能的放散损耗，减少冶炼过程中的热能损耗，提高冶炼效率。此外，有专家指出，Consteel（康斯丁）炼钢电弧炉采用废钢预热和连续加料方式，相比传统炼钢电弧炉，噪声影响会小很多[2]。石墨电极的端部插在泡沫渣中，电弧始终被包围在熔池钢液表面的泡沫渣内对钢液实施埋弧加热，而不直接接触固体废钢。因此，熔池工况十分平稳，电弧比较稳定，电压波动非常小，噪音也相对较低（95dB），工作环境明显改善。
2.5 废水循环再利用措施
电炉炼钢厂通常采用干法除尘，产生的废水主要包括间接冷却循环水和直接冷却循环水。电炉、LF炉、连铸机、空压机、氧压机和各种除尘风机等设备间接冷却为净环水，使用后仅水温升高，水质未受污染，经冷却后循环使用，为保持水质稳定，产生的少量排水补入浊环水系统。连铸坯二次冷却水含有氧化铁皮和少量油，经旋流沉淀池沉淀、化学除油器加药沉淀去除油及悬浮物后，泵至高速过滤器过滤，出水经冷却后循环使用，系统少量排污水可作为钢渣冷却用水，不外排。
3 结论
文章主要针对电炉炼钢烟气除尘系统的改造进行论述，重点阐述了干法除尘器在进行一系列改造中的内容及原因，通过一系列改造使除尘器的除尘效果得到极大提升，同时还进一步的降低能耗，实现节能减排的目标。积极响应国家节能减排的号召，是加快新旧动能转换的具体实施措施的体现，希望通过我们一系列的改造，实现习总书记所提倡的“绿水青山就是金山银山”的伟大号召！
参考文献
[1] 谈春，李黎，何春来.100t电炉冶炼噪声控制技术[J].噪声与振动控制，2018，34（4）：223-226.
[2] 张苏，董慧芹，王文利.钢铁行业二噁英减排技术分析[J].能源与环境，2016，（6）：70-71.
[3] 张文怡.Consteel（康斯丁）电弧炉连续炼钢设备[J].工业加热，2017，34（2）：50-52.