Consteel連續(xù)煉鋼電爐除塵技術(shù)綜述

1、Consteel連續(xù)煉鋼電爐除塵技術(shù)綜述Consteel連續(xù)煉鋼電爐除塵技術(shù)綜述通風(fēng)室薛曉丁張宇清/阿勇VI喉I本文扼要地介紹TConsteel電妒工藝和電妒煙氣中的有毒物. 并針對(duì)其除塵系統(tǒng)的流程設(shè)備配王，運(yùn)行控制等方面進(jìn)行T空面蜻連，以使有關(guān)設(shè)計(jì).科研工作 者對(duì)遺種節(jié)能，環(huán)保型電妒的除塵技術(shù)有較為奎面的了群.硼ConsteelYP竺 7(1 閘.” -F7Ij,J, J.仁 JcomprehensiveDescripti0nontheDedustingTechnologyf7/forContinuousSteelmakingEAFofConsteelTypel。XueXiaodingZha

2、ngYuqingHeYongAbstractThispaperhasbrieflydesibcdprocessofConsteelEAFandpoisono usmaterialinfumefromEAF,andgivencomprehensiveintroductionintermo力tsdeducingsystemow,equipmentconfiguration,operationconUoL-tc.s0thattherelateddesigningandresearchingpersonsCallhaveacomprehensiveunderstandingofthededusting

3、technologyforthiskindofEAFwithenergysavingandenvironmentprotectionfeamres.KeywordaConsteelEAFDedustingScrappreheating1Consteel電爐工藝90年代電爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的主要特鈕E之一是利用電爐煙氣預(yù)熱廢鋼以降低噸鋼能耗和生產(chǎn)成本.目前廢鋼預(yù)熱電爐的類(lèi)型主要有：雙殼爐,Fuchs豎爐和Consteel連續(xù)煉鋼爐.Consteel連續(xù)煉鋼技術(shù)是由意大利德興集團(tuán)公司(THETBCHINTGR0UPCOldPANIES)所屬的英特制鋼公司(I既STEEL)開(kāi)發(fā)的新技術(shù).其主要特點(diǎn)是連續(xù)

4、加料，連續(xù)廢鋼預(yù)熱和連續(xù)冶煉.它具有高生產(chǎn)率和低生產(chǎn)成本兩太優(yōu)點(diǎn).圖1是Consteel電爐的工藝簡(jiǎn)圖.廢鋼，生鐵等爐料通過(guò)預(yù)熱段輸送機(jī)和連接小車(chē)連續(xù)不斷地加A電爐熔池同時(shí)電爐抽出的高溫?zé)煔馀c廢鋼逆向而行.利用煙氣的顯熱和化學(xué)熱對(duì)爐料進(jìn)行連續(xù)預(yù)熱.預(yù)熱后的廢鋼溫度可 高返600c .連續(xù)加入電爐后迅速熔化， 使電爐在整個(gè)煉鋼過(guò)程都處于“熔清”狀 態(tài)，沒(méi)有廢鋼”穿井”期.從而電爐可以一直在全功率F冶煉，實(shí)現(xiàn)了電弧的平穩(wěn) 操作.提高了變壓器的1.作效率和功率岡 數(shù)，縮短了冶煉周期.減少了煉鋼耗電.自第一套L業(yè)性Consteel裝置于1985年 投運(yùn)后，在美國(guó)，日本，意大利等地已有另外4座Const

5、eel電爐相繼建成投產(chǎn).并 取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益.由于煉鋼過(guò)程電弧的平穩(wěn)操作，爐前噪聲可降到100分貝以r,無(wú)需普通電爐常 用的隔噪措施一大密cjj罩(doghouse)并 且與傳統(tǒng)的頂加料電爐相比,Consteel電 爐產(chǎn)生的煙氣量較少，除塵設(shè)備的配置可 比普通電爐小3040.因此.Consteel電爐是一種典型的環(huán)保，節(jié)能型 煉鋼電爐.?40偉岡鐵技術(shù)1999年第6期2煙氣中的主要污染物Consteel電爐的主要污染物有 vOC,NOx,CO,二惡烷,味喃和電爐粉 塵等,熟悉這些污染物的生成條件和特性將有助于我們對(duì)Consteel電爐除塵技術(shù)更 深入的了解和掌握田IConsteel連饋煉鋼

6、電爐工藝茴圈VOC,NOx 和 c0VOC（V olatileOrganicCompounds 一 揮發(fā)性有機(jī)化臺(tái)物）產(chǎn)生于廢鋼中的油 污,涂漆,橡膠等有機(jī)物 在典型的電爐 裝料條件F.剛進(jìn)入預(yù)熱段的廢鋼會(huì)產(chǎn)生 丈量的VOC.該類(lèi)有機(jī)物大多數(shù)具有毒性 部分被列為致癌物質(zhì)，如氯乙烯,苯等， 部分對(duì)大氣臭氧層具有破壞作用.如氯氟 炫和氫氯氟炫等.電爐煉鋼時(shí)向爐內(nèi)吹氧，噴碳的過(guò)程 使得爐內(nèi)排煙含有大量的CO（一氧化碳）, co與廢鋼預(yù)熱段內(nèi)噴入的空氣燃燒時(shí)將產(chǎn) 生NOx（氮氧化物的混合物）.NOx排入 大氣后在陽(yáng)光照射下與氧反應(yīng)將生成一種有毒化學(xué)煙霧，能刺激人的眼，鼻粘膜，引起病變.過(guò)量的排放還將引

7、起“酸性雨” 產(chǎn)生.對(duì)于VOC,NOx和C0國(guó)內(nèi)外均有相應(yīng)的政府法令對(duì)其排放進(jìn)行管制.VOC和cO是可燃?xì)?，一般在排放前可將其燃燒掉，而NOx則需要通過(guò)合理地控制預(yù)熱段內(nèi) CO 的燃燒過(guò)程.以降低其產(chǎn)生量.二惡烷(DIOx)和味喃(FURANS)二惡烷和味喃在 280c480c的溫度范圍內(nèi)可從廢鋼中的多種有機(jī)物中生成，其成分為聚氯二苯并毗一二惡烷(PCDD)和聚氯二苯井毗一味喃(PCI)F),分別有75和135種獨(dú)立的但非常相似的氯化物.常溫下兩者均為固態(tài),具有高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn)，以及有限的水 溶性二惡烷和味哺是有毒致癌物質(zhì)，一旦生成后就必須在高溫F與中間有機(jī)化合1999年第6期鋼鐵技術(shù)？4l?物

8、一起完全氧化燃燒，生成C0z和H20.歐共體(E.E.C)制定了對(duì)l7種二惡烷和味哺同類(lèi)物的限制標(biāo)準(zhǔn)，具體限制是 以2,3,7,8四氯二并毗一二惡烷的 0.ing/m的毒性當(dāng)量（TEQ）為排放極限， 我國(guó)目前暫時(shí)還沒(méi)有制定相應(yīng)的排放標(biāo) 準(zhǔn).電爐粉塵在Consteel電爐的廢鋼預(yù)熱段中，煙氣的流速比較低，煙氣中的大量金屬塵粒 沉降在廢鋼表面又返回到電爐內(nèi)，從而大 大降低了進(jìn)入除塵系統(tǒng)煙氣中的含塵量 而且粉塵粒度也比較細(xì).據(jù)有關(guān)資料介紹 Consteel電爐的平均產(chǎn)塵量為llkg/t鋼. 比傳統(tǒng)工藝減少了 30%左右.3ConsteeI電爐除塵技術(shù)要點(diǎn)3.1降塵系統(tǒng)工藝流程Consteel電爐的除

9、塵方式通常為爐內(nèi)排煙+屋頂罩，圖2是典型的Consteel電 爐除塵系統(tǒng)流程圖.為了更有效地捕集電 爐出鋼時(shí)產(chǎn)生的煙氣，國(guó)外有的廠商也有 設(shè)出鋼罩的.電爐在正常冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的一次煙 塵（即爐內(nèi)排煙）通過(guò)連接小車(chē)進(jìn)入預(yù)熱段（亦稱(chēng)一次燃燒室）.預(yù)熱段入口處的 煙氣溫度約為1300c，煙氣與廢鋼逆向而 行，預(yù)熱廢鋼，煙氣達(dá)到預(yù)熱段末端時(shí)溫 度降至1000 C左右.隨后煙氣進(jìn)入二次燃 燒室.氣流速度降低.煙氣中的大顆粒粉 塵得以沉降，各種有害物質(zhì)進(jìn)一步燃盡. 二二次燃燒室后的煙氣冷卻采用混風(fēng)”急 冷”的方法.即利用來(lái)自屋頂罩的冷空氣 混風(fēng)將煙氣溫度瞬間降至約 500 C （一次 混風(fēng)）.然后煙氣進(jìn)入

10、機(jī)力風(fēng)冷器，溫度 進(jìn)一步冷卻至300c以F,最后與屋頂罩 排風(fēng)管匯合（二次M風(fēng)）,煙氣溫度降至 120c左右，進(jìn)入布袋除塵器過(guò)濾凈化，經(jīng) 由土風(fēng)機(jī)，消音器排放至人氣.圈2ConsteeI電爐除塵系統(tǒng)流程圈 l翕I.?42偉岡鐵技術(shù)1999年第6期 從除塵系統(tǒng)配置上看，Consteel電爐 與普通電爐基本上是一致的，其主要區(qū)別 是對(duì)于1000c左右的爐內(nèi)排煙的冷卻普 通電爐采用的是水冷煙道，而Consteel電 爐卻不設(shè)水冷煙道，采用的是混風(fēng)冷卻的 方式,這樣做是為了 “急冷煙氣，防止 煙氣中的有害物再生顯然，水冷煙道的 內(nèi)表面及一些拐彎，死角紊流區(qū)域煙氣溫 度較低，適合二惡烷和味喃的再生條件，

11、 所以Consteel電爐爐內(nèi)排煙冷卻不采用水 冷煙道，這無(wú)疑是考慮因素之一.3.2除塵系統(tǒng)主要設(shè)備配置廢鋼預(yù)熱段廢鋼預(yù)熱段是Consteel工藝的技術(shù)關(guān) 鍵，它既是電爐的連續(xù)進(jìn)料裝置也是除塵 系統(tǒng)的煙氣流通通道.除了預(yù)熱廢鋼外， 焚燒有害物凈化煙氣也是預(yù)熱段的主要功 能.通常在預(yù)熱段與電爐加料口交接處設(shè) 有燒嘴，并且沿預(yù)熱段長(zhǎng)度方向布置了多 個(gè)助燃?jí)嚎s空氣噴吹點(diǎn)，用以輔助煙氣中 oo氣體的燃燒.這樣,c0的燃燒既產(chǎn)生熱 量強(qiáng)化了廢鋼預(yù)熱效果，義有利于對(duì)廢鋼 預(yù)熱產(chǎn)生的VOC一二惡烷和味喃等有害物 的燃燒凈化.廢鋼預(yù)熱段由預(yù)熱器（上部罩體），爐料輸送機(jī)，連接小車(chē)和氣動(dòng)密封裝置組 成.預(yù)熱器本體

12、的設(shè)計(jì)主要是考慮對(duì)爐料 輸送機(jī)的密封和保溫，外殼一般為鋼板結(jié) 構(gòu),內(nèi)襯耐火材料，通常高度為l_8m,寬 度為2m,長(zhǎng)度為20m30m.預(yù)熱段的末 端由一臺(tái)長(zhǎng)度約為4In的連接小車(chē)與電爐進(jìn) 料口連接起來(lái)，預(yù)熱段的始端設(shè)有一套氣 動(dòng)密封裝置，用以防止煙氣的泄漏和減少 熱損失.二次燃燒室煙氣進(jìn)入二次燃燒室時(shí)氣流速度突然 降低，使煙氣中的大顆粒粉塵得以沉降（有 時(shí)亦稱(chēng)沉降室）.煙氣在二次燃燒室內(nèi)至 少要停留2秒鐘以上，以確保預(yù)熱段后殘 留的VOC以及所有的碳質(zhì)化合物都被充分 燃盡.為了使有害物充分燃燒，燃燒室內(nèi) 的煙氣溫度需要維持在1000c以上，為此 倉(cāng)體的設(shè)計(jì)要最大限度地提高紊流程度 （采取設(shè)置擋

13、板，改變煙氣流向等措施）, 燃燒室及其與預(yù)熱段之間的連接采用內(nèi)襯 耐火材料的管道結(jié)構(gòu)，并考慮要有良好的 保溫隔熱性能.風(fēng)冷器與普通電爐一樣，Consteel電爐內(nèi)排 煙系統(tǒng)配置的風(fēng)冷器也是用于冷卻二次燃 燒室后溫度為500c左右的煙氣，并將其 降溫至300 c以下.普通電爐在爐蓋排煙 彎管與活動(dòng)套管問(wèn)的縫隙處要吸入大量的野風(fēng)”將爐內(nèi)排煙溫度從大約1400c 冷卻至1000c左右,所以其內(nèi)排煙系統(tǒng)風(fēng) 量較大.而Consteel電爐爐內(nèi)排煙用于預(yù) 熱廢鋼，相應(yīng)的爐內(nèi)排煙系統(tǒng)風(fēng)量較小. 據(jù)有關(guān)資料介紹，Consteel電爐比相同規(guī) 格的普通電爐的內(nèi)排煙系統(tǒng)的排風(fēng)量少 30%左右,故其風(fēng)冷器的配置也比

14、較小.屋頂罩普通電爐一般采用料籃頂裝料，爐蓋 需要移開(kāi).爐料倒入電爐時(shí)將要產(chǎn)生大量 的煙氣，屋頂罩的最大排煙量一般都是按 裝料期設(shè)計(jì)的.而Consteel電爐是連續(xù)裝 料，不存在裝料期排劃的問(wèn)題，屋頂罩的 最大排煙量通常是按出鋼期考慮.一般地 講對(duì)于相同規(guī)格白電弧爐而言， Consteel電爐屋頂罩的排風(fēng)量比普通電爐少30如.除塵器，主風(fēng)機(jī)與普通電爐相同，Consteel電爐的煙 塵凈化通常采用脈沖布袋除塵器.由于煙 氣用于廢鋼預(yù)熱后其粉塵具有油性，又細(xì) 又粘，布袋除塵器的過(guò)濾風(fēng)速宜控制在 1.2m/min以?xún)?nèi)，并且宜采用具有強(qiáng)清灰特 性的高壓脈沖清灰裝置，壓縮空氣壓力為 5kg/cm7kg/

15、cm,清灰采用分室離線(xiàn)噴 吹的方式.如前所述，Consteel電爐無(wú)論是爐內(nèi)1999年第6期鋼鐵技術(shù)?43?排煙或是屋頂罩的排風(fēng)量均比普通電爐 小，因此除塵系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)的能力也比普通 電爐小.另外，.雖然我國(guó)冶金行業(yè)有關(guān)節(jié) 能規(guī)定要求20噸以上的煉鋼電爐除塵系統(tǒng) 主風(fēng)機(jī)必須配置液力耦臺(tái)器或其它調(diào)速裝 置，但是由于Consteel電爐冶煉全過(guò)程比 較平穩(wěn)，在裝料，冶煉和出鋼過(guò)程中產(chǎn)生 的煙氣量起伏不大.因此除塵系統(tǒng)的主風(fēng) 機(jī)一般不考慮調(diào)速運(yùn)行.綜上所述.除塵器和主風(fēng)機(jī)的處理風(fēng)量小而且除塵系統(tǒng)是定風(fēng)量運(yùn)行，因此除 塵系統(tǒng)的一次性投資和長(zhǎng)期的運(yùn)行費(fèi)用都 比較低，這是Consteel電爐除塵系統(tǒng)的主 要

16、特點(diǎn)之.據(jù)介紹，對(duì)于一個(gè)80萬(wàn)t/a 規(guī)模的煉鋼廠而言.Consteel比傳統(tǒng)電爐 除塵系統(tǒng)設(shè)備可節(jié)省投資60萬(wàn)美元左右. 33除塵系統(tǒng)的運(yùn)行控制由于Consteel電爐的冶煉全過(guò)程比較 平穩(wěn).排風(fēng)簟起伏不大，除n風(fēng)機(jī)定轉(zhuǎn) 數(shù)運(yùn)行，囪此除塵系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程控制比 較簡(jiǎn)單，而對(duì)煙氣的燃燒，冷卻，泄漏等 的控制是除塵控制系統(tǒng)涉及的主要內(nèi)容. 3.3.1有害物的燃燒控制如前所述，Consteel電爐煙氣中的有機(jī)有害物是通過(guò)焚燒進(jìn)行凈化的，因此煙 氣的燃燒控制是除塵系統(tǒng)尾氣排放能否返 標(biāo)的關(guān)鍵，而整個(gè)燃燒凈化過(guò)程基本上是 在預(yù)熱段內(nèi)完成的.一般認(rèn)為.c0含量在50mg/m左右進(jìn)行950 c1000c的氧

17、化燃燒時(shí)，可將VOC,二惡烷及其發(fā)生源有效地燃燒掉為 了維持預(yù)熱段末端煙氣有1000c以上的高 溫，沒(méi)計(jì)上采取了爐內(nèi)微負(fù)壓控制及預(yù)熱 段入口氣封控制的措施（詳述見(jiàn)后）.以 防止混入過(guò)多的冷空氣降低煙氣溫度，同 時(shí)也避免了有害氣體從預(yù)熱段外溢.并且 采用了二次燃燒室內(nèi)煙氣停留2秒鐘的設(shè) 計(jì)，進(jìn)一步保證了一次燃燒殘留的有害物 充分燃盡.NOx 一般容易在高氧含量的燃燒條件 下生成，所以預(yù)熱段內(nèi)必須控制過(guò)?？諝?量.首先預(yù)熱段內(nèi)用于c0燃燒噴入的空氣 要適量控制，其次空氣的噴入要沿預(yù)熱段 長(zhǎng)度方向上多點(diǎn)布置，讓c0在整個(gè)預(yù)熱段 中連續(xù)不斷地燃燒.使預(yù)熱段在2/3的長(zhǎng) 度上處于非氧化火焰，這樣就可以有

18、效地 降低煙氣中NOx的含量.Consteel除塵系統(tǒng)通常都配有連續(xù)監(jiān) 測(cè)攤放氣體的流量，溫度和化學(xué)成分的裝 置.并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相應(yīng)地調(diào)整爐壓，氣 封和燃燒空氣噴吹量，確保大氣環(huán)境的空 氣質(zhì)量.二次混風(fēng)閥控制如前所述，一次洗風(fēng)是為了 “急冷” 預(yù)熱段出來(lái)的高溫氣，將氣溫度從 1000c “急冷”至500c左也，以防I氣中二惡烷和味哺等有害物的再生為l 省系統(tǒng)總排風(fēng)聳.Consteel電爐的一玖 混風(fēng)管引自屋頂罩排風(fēng)總管.次洗風(fēng)喇一般采用開(kāi)栩j閥，即I爐正常冶煉時(shí)蚓 fj開(kāi)啟混風(fēng)“急冷”氣,而電爐山側(cè)時(shí) 裝料輸送機(jī)停返，爐內(nèi)不需要排，閥fj 處丁莢閉狀態(tài).二次混風(fēng)是為了控制進(jìn)入袋式除塵器 前的煙

19、氣溫度，確保除塵設(shè)備的安全返 行.-二次混風(fēng)閥通常是凋悟閥，其功能是 根據(jù)一次混風(fēng)后煙氣的溫度進(jìn)行凋即一次混風(fēng)后煙氣溫度降不到?jīng)]定值時(shí)二次 混風(fēng)閥將進(jìn)行“憋風(fēng)”調(diào).,將部分_1次 混風(fēng)擠入一次M風(fēng)管，加人一次混風(fēng) 量保證“急玲”效果.，-二次混風(fēng)閥的控制原理參見(jiàn)圖 2.爐壓控制Consteel電爐爐壓控制是為了防止?fàn)t 內(nèi)煙氣外溢污染車(chē)間環(huán)境，同時(shí)還要避免 爐外低溫空氣過(guò)多地通過(guò)電爐的電極孔進(jìn) 入爐內(nèi)降低煙氣溫度，影響煙氣的凈化燃 燒和廢鋼預(yù)熱效果.據(jù)有關(guān)專(zhuān)家介紹，?44偉岡鐵技術(shù)】999年第6期Consteel電爐正常冶煉時(shí)爐壓在一 60Pa一190Pa范圍內(nèi)比較合適.爐壓控制設(shè)施由 設(shè)在爐蓋內(nèi)側(cè)的測(cè)壓探頭.壓力傳感控制 器和爐壓調(diào)節(jié)閥組成.如圖2所示，爐壓 調(diào)節(jié)閥設(shè)在廢鋼預(yù)熱段末端的排煙管道 上.其閥板通常為水冷結(jié)構(gòu).電爐正常冶 煉時(shí).壓力傳感控制器根據(jù)涌壓探頭淵得 的爐