電弧爐煙氣治理技術及其應用研究

劉云照 付春寶 龍仕美

（貴州創普環保科技有限公司，貴州 貴陽 550000）

鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，是實現現代化建設的重要保障。然而，由于高能耗、高排放等問題一直影響著居民生活。在鋼鐵廠電弧爐生產中，會產生大量的煙氣，其具有很強的毒性，對人體健康構成嚴重的威脅。隨著我國經濟的快速發展和消費能力的提升，生活和工業中產生的污染煙氣越來越多，其中，電弧爐煙氣對于環境的影響較大。因此，對電弧爐煙氣治理技術及其應用進行詳細探究迫在眉睫。

1 電弧爐煙氣的形成機理

電弧爐煙氣的形成可分為兩個階段：第一，少量細小的爐料被尾氣帶走，或者金屬液滴從熔池中飛濺而出，并被尾氣帶走；第二，各類物理反應或者化學反應，比如小顆粒凝聚、晶體相沉淀等等。電弧爐煙氣的形成機理主要包括以下幾點：（1） 電弧爐中高溫區元素的揮發作用，比如碳化反應區、電弧區等；（2） 在脫碳反應或者電弧波動所產生的爐渣液滴飛濺、金屬液滴飛濺，金屬液還會發生脫碳破裂，進而形成更小的煙塵；（3） 被尾氣直接帶走的細小顆粒爐料，比如鐵合金、石灰等等。

2 電弧爐煙氣治理技術

在電弧爐煙氣治理中，常用設備有旋風除塵器、濕式除塵器、電除塵器以及袋式除塵器等。旋風除塵器是利用離心力來去除煙氣中的顆粒物，對大粒徑顆粒物效果良好，若以它為主要除塵設備來治理電弧爐排放的細小粉塵肯定不能達標，因此，不宜在本工程中作主要除塵設備使用。濕式除塵器對粒徑小的顆粒物除塵效果也不理想，并且需消耗大量水，同時還需對污水、污泥進行處理，易產生二次污染，也不合適在本工程中應用。電除塵器對微米、亞微米粉塵有較好的捕集效果，但結構復雜，需使用大量的鋼材，同時還需配備一套高壓電源，一次性投資較大，適合于在大煙氣量下使用。袋式除塵器除塵效率較高，對微米、亞微米粉塵捕集率可達99%以上，且操作方便，運行可靠，特別適用于中、小煙氣量的治理。

3 電弧爐煙氣治理技術應用實例

3.1 電弧爐鋼廠概述

某鋼廠現有東、南、北三個生產廠區，東廠區的第一煉鋼分廠現有3 臺5t 煉鋼電弧爐，每年向大氣排放大量含塵煙氣，主要污染物為鐵的氧化物粉塵，直接危害附近居民的身體健康和污染大氣環境。在本次煙氣治理中，首先對2#電弧爐進行治理。2#煉鋼電弧爐為爐蓋旋轉加料，變壓器額定容量3200kVA，公稱容量為5t，實際最大裝料量為15t，裝料次數4 次，冶煉周期為210min，其中熔化期90～180min，氧化期30～60min，還原、出鋼、加料約40min。吹氧時間170min，吹氧壓力4～6kg/cm2。

3.2 捕集罩形式選擇

目前，中小型電爐煙氣捕集方式多采用的有爐蓋罩、上部旋轉罩、可開行大密閉罩等。根據2#電爐的特點及廠方要求，結合以上捕集罩的特點，本系統采用的是可開行大密閉罩。

3.3 除塵器主體結構

除塵器劃分為4 個倉室，布置成一列，下部進風，上部出風；各倉室進風口與濾袋之間設擋風板，在箱體內部取上進風方式；每個倉室設150 條濾袋，濾袋尺寸為120mm×6000mm。4 個倉室共計600 條；濾袋材質選用滌綸針刺氈；脈沖閥為Dg80 型直通式快速脈沖閥，其壓力輸出口為雙扭線結構；上箱體頂部設有落水坡度和落水槽，以防止頂蓋積水；每個倉室設一個灰斗，設有一臺倉壁振動器和一個人孔門。

設備型號為CDY 型；處理風量為110000m3/h；過濾面積為1357m2；過濾風速為0.8m/min；入口煙氣溫度≤120℃；濾袋材質為絳綸針刺氈；濾袋尺寸為120mm×6000mm；濾袋數量為600 條；噴吹壓力為0.15～0.25MPa；壓氣耗量≤3.2m3/min；設備阻力≤1800Pa；脈沖閥膜片使用壽命為15 萬次；濾袋使用壽命為2 年；除塵器漏風率≤5%。

3.4 除塵工藝

2#電爐除塵系統主要由可開行大密閉罩、長袋低壓脈沖袋式除塵器及計算機控制系統組成。除塵系統布置形式如圖1 所示，含塵煙氣由密閉罩收集經風管進入除塵器過濾后，再經風機由煙囪排出。粉塵消灰后落入灰斗，經卸灰閥排出。除塵器前風管上設有混風閥，當煙氣溫度過高（大于120℃） 時，由自動控制系統控制該閥打開，混入野風，使溫度回到除塵器正常工作范圍。風機入口前還設有風量調節閥，可按需要調整抽風量。密閉罩分爐前罩和爐后罩兩半，電爐冶煉時兩罩合攏，加料、出鋼及更換電極時兩罩分開，罩子靠驅動機構拖動。

3.5 控制設備

除塵器的控制設備采用BMC4 型計算機控制柜。袋式除塵器清灰自動控制；混風閥及風量調節閥的自動控制；除塵卸灰控制；監測和顯示除塵器進出口壓差，超限報警；監測和顯示除塵器進出口煙氣溫度，超限報警；清灰顯示；清灰時脈沖閥閥號顯示。

主要性能指標：（1） 清灰控制方式。在除塵器進、出口總管上的壓力變送器連續監測除塵器進出口總壓差，壓差數顯范圍為0～5kPa。當總壓差傳達到設定值（1800Pa） 時，計算機控制系統啟動清灰程序，除塵器噴吹系統開始工作。清灰控制方式有定時、定壓差和單倉清灰三種，正常生產時，選擇定壓差方式，在設備檢修時選擇定時或單倉清灰方式。（2） 清灰狀態。脈沖間隔為1s～99h，可調；脈沖寬度為10～200ms，可調。（3） 溫度控制。溫度檢測與數顯范圍為0～300℃。（4）混風閥及風量調節控制方式為準比例調節。

3.6 壓氣系統

除塵器清灰需壓縮空氣。廠方提供的氣源接至儲氣罐，通過調壓閥將壓力降至除塵器清灰所需壓力范圍（0.15～0.25MPa），然后經油水分離器除去其中的油水，供脈沖閥使用，平均耗氣量≤3.2m3/min。

3.7 煙氣治理系統運行效果

該煙氣治理系統運行時間為兩年半，煉鋼廠房外看不見黃煙外溢，濾袋及膜片未更換。系統處理風量為108000m3/h；除塵器漏風率為3%；除塵器排放濃度為20mg/m3；除塵器阻力≤1800Pa。

4 結語

綜上所述，隨著國家對大氣污染物排放限值的嚴格執行，在工業發展中，必須嚴格控制污染煙氣治理和排放。對此，應注意綜合考慮電弧爐自身的原料及冶煉工藝特點，采用半密閉罩、長袋低壓脈沖布袋除塵器，并應用計算機控制措施，有效控制污染煙氣。