轉(zhuǎn)爐煙氣含水量對干法除塵效率的影響

轉(zhuǎn)爐煙氣含水量對干法除塵效率的影響摘要人們在總結轉(zhuǎn)爐干法除塵效率的影響因素時，常將重點放在靜電除塵器本體的機械、電氣設備上，而忽略了煙氣成分的變化與除塵效率的內(nèi)在關系。本文以重鋼一煉鋼廠轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中遇到的實際問題以及相應的技術參數(shù)為基礎，重點分析了煙氣含水量對除塵效率的影響，并結合實際給出一些改進建議。

關鍵詞 干法除塵；含水量；除塵效率

1概述

轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)主要由蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、煤氣風機、煤氣切換閥站以及煤氣冷卻塔組成（如圖1）。與傳統(tǒng)的濕法除塵（OG法）相比具有：淤除塵效率高，通過蒸發(fā)冷卻器粗除塵以及靜電除塵器精除塵可直接將粉塵降至25mg/m3以下；于在水、電消耗上較低；盂煤氣回收量大，降低了鋼鐵企業(yè)運行成本等優(yōu)勢，是一種目前廣泛應用的除塵方式。重鋼一煉鋼廠于2024年先后完成了3座210t轉(zhuǎn)爐干法除塵的建設工作，投產(chǎn)運行5年來很好的保證了干法除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但2024年以來常出現(xiàn)煤氣放散塔“冒黑煙”以及煤氣柜加壓機積灰等情況發(fā)生，因此從煙氣含水量對除塵效率的影響作了系統(tǒng)分析，并采取措施加以控制。

2煙氣含水量對除塵的影響

煙氣含水量對除塵效率的影響主要通過改變煙氣中粉塵比電阻來實現(xiàn)。

2.1靜電除塵器內(nèi)部結構及工作原理

靜電除塵器是整個干法除塵系統(tǒng)的核心設備，其主要由內(nèi)部機械結構件，例如陽極板、陰極線、分流板以及振打系統(tǒng)和外部高壓直流供電裝置，例如升壓變壓器、陰極振打瓷瓶等。當含粉塵煙氣通過靜電除塵器內(nèi)4個電場時，在高壓電場作用下經(jīng)過：

（1）高壓電場將氣體進行電離；

（2）煙氣中的粉塵進行荷電；

（3）帶有正負電荷粉塵分別向陽極板、陰極線移動；榆通過陰陽兩極以及振打系統(tǒng)將煙氣粉塵捕集；上述4個過程后回收利用。內(nèi)部結構如圖2所示。

2.2粉塵比電阻對靜電除塵效率的影響

粉塵比電阻是衡量粉塵導電性能的主要參數(shù)，由于導電性能差異，將直接影響煙氣中粉塵的荷電情況，從而影響靜電除塵器效率。粉塵比電阻的定義為：粉塵在疏松狀態(tài)下的視在電阻或當量電阻，在數(shù)值上等于單位面積、單位厚度粉塵電阻值。通過查閱資料可知，靜電除塵器最佳的粉塵比電阻范圍是104~1010贅·cm。粉塵比電阻過大或者過小，當煙氣通過靜電除塵器電場時都不利于粉塵的荷電。

2.2.1粉塵比電阻過低對靜電除塵效率的影響

當粉塵比電阻小于104贅·cm時，帶負電荷粉塵到達陽極板表面時會立即釋放電荷，同時在高壓電場的靜電感應下帶上與陽極板同極性的正電荷（如圖3中的A）。當同級電荷粉塵形成的斥力大于粉塵對陽極板的粘附力時，則已附著在陽極板上的粉塵會脫離而重返煙氣中，形成局部二次揚塵。重返煙氣中的粉塵在除塵器內(nèi)又與離子相碰撞，重新獲得與陰極同性的負電荷而再次向陽極板運行(如圖3中B),形成了在陽極板上的跳躍現(xiàn)象，不能很好的附著在陽極板和陰極線上，最后被氣流帶出除塵電器，出現(xiàn)放散塔“冒黑煙”現(xiàn)象或者直接進入煤氣柜，直觀表現(xiàn)為除塵效果差。

2.2.2粉塵比電阻過高對靜電除塵效率的影響

當比電阻高于1010贅·cm的粉塵進入靜電除塵器到達陽極板時，所帶電荷不易釋放，會在陽極板上形成一個負離子層。在引起陽極板積灰過快加大振打負荷的同時，屏蔽了部分通往陰極線的電力線，從而削弱陰極線附近的電場強度且提高了陽極板板面處的電場強度，造成電場內(nèi)電離減弱，電暈電流下降。殘余電荷分布的不均勻，就會發(fā)生局部擊穿、電離，產(chǎn)生反電離現(xiàn)象。如果局部擊穿頻繁發(fā)生，會使擊穿電壓大大降低同時電流異常減小或增大。異常的電流減小或增大，這種現(xiàn)象就是典型的反電暈。

當粉塵比電阻超過1010贅·cm之后，電除塵器效率會隨著粉塵比電阻的增高而下降。根據(jù)歐姆定律，電流通過具有一定電阻的物質(zhì)，其電壓降可表示為：

式中：吟U為通過粉塵的電壓降；籽為粉塵比電阻；I為通過粉塵的電流；A為平板電極的面積；啄為粉板品厚度。

由上式可以得出，如果粉塵比電阻過高，靜電除塵器內(nèi)電壓降將會變得很大。當達到一定程度后會導致陽極板粉塵層局部擊穿并產(chǎn)生火花放電發(fā)生反電離。其結果就是粉塵飛揚嚴重，除塵效率惡化。

2.3煙氣含水量對粉塵比電阻的影響

實際試驗分析中，粉塵比電阻的影響因素包含粉塵成分、溫度以及濕度。在轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)的實際生產(chǎn)過程中，由于EC出口溫度的設定，可以使進入靜電除塵器內(nèi)的煙氣溫度穩(wěn)定保持在150益左右，同時由于轉(zhuǎn)爐冶煉工藝的穩(wěn)定性，也保證了進入靜電除塵器煙氣粉塵成分的穩(wěn)定性。因此，分析轉(zhuǎn)爐煙氣粉塵比電阻式可以定性考慮濕度對其的影響。取靜電除塵器內(nèi)第一電場陽極板上粉塵為樣本，分成5分，加熱至150益時測得不同濕度下的比電阻值（見表一）。

可以看出，在粉塵成分以及溫度不變的情況下，隨著含水量從5%增加到20%時，粉塵比電阻從1011數(shù)量級降低到108數(shù)量級，說明水分對粉塵比電阻有較大影響?？梢?，調(diào)節(jié)煙氣含水量是改變粉塵比電阻行之有效且簡單易行的方法。因此，在一定條件下適當改變煙氣含水量使粉塵比電阻處于較為適宜的收塵范圍內(nèi)是提高靜電除塵器效率的有效方法。

3控制煙氣含水量的措施

轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)煙罩汽化冷卻至800益-1000益后，進入干法除塵蒸發(fā)冷卻器。在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，工業(yè)水經(jīng)環(huán)形布置于蒸發(fā)冷卻器頂部的18支蒸汽霧化噴槍，通過蒸汽霧化噴出，將高溫煙氣直接冷卻至150益-200益。在此過程中，實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)爐煙氣的降溫、粗除塵以及調(diào)質(zhì)處理。在整個過程中，噴槍噴淋水量是利用EC出口溫度設定值以及煙氣溫度、流量值，通過PID（比例-積分-微分控制調(diào)節(jié)器）加以控制；同時，蒸汽霧化效果與噴槍設備狀況有關。上述兩點將直接影響煙氣含水量，因此如何控制煙氣含水量，使粉塵比電阻處于適宜范圍需采取相應措施。

3.1合理使用噴槍

噴槍長時間使用后，噴嘴會自然磨損，霧化性能下降，噴霧形狀、噴射角度，噴射覆蓋面也會發(fā)生改變。從而使霧化水顆粒變大，轉(zhuǎn)爐煙氣受熱不均，導致噴淋水不能充分蒸發(fā)，使設備結垢同時增加煙氣含水量。因此，蒸汽霧化噴槍在使用超過5000爐（約1季度）后應拆除檢查，及時更換磨損以及堵塞的噴槍。

3.2合理設定EC出口溫度值

噴淋水量是通過EC出口溫度設定值以及煙氣溫度、流量值綜合計算得到，在轉(zhuǎn)爐冶煉工藝特性數(shù)據(jù)呈線性變化的兩端，特別是在轉(zhuǎn)爐剛下槍開吹2min內(nèi)和轉(zhuǎn)爐冶煉后期，由于介質(zhì)煙氣溫度的急劇變化，PID控制因為計算的延時會造成噴水量的調(diào)節(jié)跟不上溫度的變化情況，致使噴淋水量偏小，使煙氣含水量偏低粉塵比電阻增加。因此要合理設定EC出口溫度值為200益-230益，以保證煙氣含水量。

4結語

本文通過倒推法，從靜電除塵器內(nèi)部結構原理到粉塵比電阻對其效率的影響，再到煙氣含水量對比電阻的影響，從而得出煙氣含水量對干法除塵效率的影響，并有針對性的提出了改進控制措施，以期對除塵效率的提高有借鑒作用。

參考文獻

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