BOF LT干法除尘技术及应用

2018-01-17范斌

山西冶金 2017年6期

关键词：电除尘器干法冷却器

范斌

（山西太钢不锈钢股份有限公司，太原 030000）

随着人们生活质量日益的提高，环保意识也逐步提高，对企业的环境治理也越来越关注。尤其是十九大提出的“绿水青山”,更是对钢铁行业的除尘提出了更高的要求。而LT干法除尘是诸多除尘设备中最为高效、绿色、节能的设备之一。

1 LT干法除尘工艺流程

LT干法除尘系统主要由蒸发冷却器、圆筒电除尘器、ID风机、切换站、煤气冷却器等几个部分构成（见图 1）。

图1 BOFLT干法除尘系统图[1]

其工艺过程为：在BOF冶炼时，产生含有大量CO的高温烟气（1 500℃左右）。烟气在ID风机的抽动作用下，先经过锅炉活动烟罩及气化冷却烟道，温度由1 500℃左右降低到800～1 200℃，随后进入蒸发冷却器（简称EC）。EC入口处围绕筒壁安装有16杆喷枪，喷嘴采用双介质雾化冷却喷嘴，对烟气进行调质、降温、粗除尘。经过蒸发冷却器的冷却，可将BOF烟气的温度降低到150～200℃，于此同时有大约40%左右的粗颗粒粉尘会在重力作用下被蒸发冷却器捕获，然后通过链式输送机、双层卸灰阀、二级链式输送机的传输，最终进入粗灰料仓，料仓粗灰定时由汽车拉运。烟气经过蒸发冷却器的调质、冷却和粗除尘后，进入静电除尘器。静电除尘器内部由4个高压电场构成。BOF烟气进入电除尘前含尘量为80～150 g/m3，在经电除尘的作用后，烟气含尘量最终降至10 mg/m3以下。由静电除尘器收集下的细灰吸附在阴极线和阳极板上。通过阴、阳极振打，落在除尘器内，并通过扇形刮灰机将灰尘排到输灰系统中。输灰系统包括底部链式输送机、集合刮板机和斗提输送装置。通过输灰系统将灰尘传输至灰仓，最终由汽车拉运至压块车间重复利用。经过静电除尘器精除尘作用之后，含有大量CO的干净烟气经过切换站。切换站的功能是通过CO分析仪对BOF烟气成分的化验和分析，进行CO的回收或放散，由两套液压驱动的杯阀实现CO的回收或者放散。成分合格的BOF烟气经煤气冷却器的冷却作用，将温度冷却至75℃以下，随后回收至煤气柜。而不合格的BOF烟气会通过放散塔的火炬装置进行点火、燃烧，安全放散至大气。整套系统均采用与BOF的控制相联系的自动控制。

2 蒸发冷却器

2.1 蒸发冷却器的控制原理

蒸发冷却器（简称EC）温度控制系统采用典型的间歇串级控制。其主环为定值控制系统即蒸发冷却器出口温度控制，副环为随动控制系统即喷淋水流量控制。主控制器能根据操作条件和负荷的变化（从主变量中体现出来），不断修改副控制器的给定值以适应操作条件和负荷的变化情况。主、副回路之间在串级控制系统中是密切相关的。副变量喷淋水流量的变化会影响到主变量，主变量出口温度的变化通过反馈回路又会影响到副变量（见下页图2）。

图2 蒸发冷控制系统图

2.2 蒸发冷却器的功能

BOF蒸发冷却器有调比电阻、冷却和粗除尘三个功能[2]，对应原理介绍如下。

2.2.1 调比电阻

粉尘的比电阻是衡量粉尘导电性能的指标。粉尘的比电阻对电除尘器的运行具有显著的影响。一般认为最适宜电除尘器工作的比电阻范围为104～5×104 Ω·cm，粉尘的比电阻过大或过小都会降低电除尘器的除尘效率。通过蒸发冷喷淋系统增加粉尘的湿度，可以降低粉尘比电阻，这便会提高静电除尘的除尘效率。但控制有一定难度，尤其是两端：当烟气温度低时，由于部分喷雾不蒸发而出现局部过湿；当烟气温度高时，喷枪喷水量增大，冷却后容易导致烟气过湿。

2.2.2 冷却

蒸发冷却器的设计操作维护中，最关键的环节就是必须始终掌控极速100%蒸发，如果1%的水滴不蒸发也会引起后患。所以，这也是蒸发冷却器的特点。

2.2.3 粗除尘

利用喷雾辅助重力除尘是粗除尘的原理。经雾化后细小的水颗粒在ID风机的作用下与烟气粉尘接触，使得其润湿、黏结、凝聚，随后长大，长大后形成粗颗粒。粗颗粒最终在重力的作用下与烟气分离。

2.3 蒸发冷却器常见故障及其采取措施

2.3.1 蒸发冷却器常见故障及其后果（见表2）

表2 蒸发冷却器常见故障及其后果

2.3.2 采取措施

1）在机械设备没问题的情况下，合理控制蒸发冷却器出口温度。

2）定期更换蒸汽切断阀和水切断阀。避免漏流引起的蒸发冷却器筒壁积灰。

3）加大以蒸发冷系统喷淋水流量为核心，以蒸发冷出口温度控制为重点的趋势监控。

4）合理调整喷枪冷却水阀门开启的定开度和持续时间，避免在开度减小时烟气温度正在上升，而烟气温度较低的情况下开度却过大。

5）加大对蒸发冷却器喷嘴形式、结构的研究。保证蒸发冷却器喷枪喷射的水能100%蒸发，喷雾颗粒平均下于100 μm。

6）减少ID风机对喷枪冷却水流量和其他相关连锁控制的影响，尽量避免静电除尘器出口烟气量有较大的波动，这就需要合理的调整ID风机的连锁控制。

3 静电除尘器（简称EP）

3.1 工作原理

静电除尘是气体除尘方法的一种。含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在冶金设备中，其通常安装在车间的外边。静电除尘器的集尘电极通过除尘器的外壳与大地相连接。而集尘电极之间形成了通道，经过EC过来的烟气流经此通道。在集尘电极之间的高压框架中装有放电极（即所谓的阴极），并且和高压供电系统连接。由绝缘子支撑，在放电极的附近区域存在着强度极高的电压。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极。这样便形成了一个极小的电流（称为电晕电流）。通过以上方式积聚在集尘电极上的细颗粒粉尘通过阴、阳极振打系统的振打，粉尘脱落在EP底部的粉尘漏斗中[3]。

3.2 技术优点

除尘效率高；可以净化较大气量；能够除去的粒子粒径范围较宽；可净化温度较高含尘烟气；结构简单，气流速度低，压力损失小；能量消耗比其他类型除尘器低；电除尘器可以实现微机控制，远距离操作。

3.3 影响静电除尘器收尘效率的因素（见图3）

图3 影响静电除尘器收尘效率的因素图

3.4 优化静电除尘效率采取的措施

为防止电极积灰，在投入使用时应对振打系统设定合理的振打周期。振打周期的合理与否直接影响着电除尘器的除尘效率。积聚在极板上的粉尘层薄，振打后粉尘会以粉末状下落，容易产生二次飞扬。当振打频率低、强度弱时，极板上积聚的粉尘层较厚，大块粉尘会因自重高速下落，这也会造成二次飞扬。根据粉尘积聚到一定厚度时才进行振打来制定合理的振打周期，这样能使粉尘从阳极板表面呈片状（块状）脱离，随之掉落至下方灰斗，从而尽可能的减少二次飞扬。由于烟气流经各个电场时，诸如比电阻、黏度、粒度以及浓度等有差异，粉尘的积聚速度与在极板上的黏附力也有差异，这就使得各个电场所需的振打周期也不尽相同。另外，振打强度还与粉尘的比电阻有关，高比电阻粉尘应采用较高的振打强度。另外，阴极振打周期比阳极振打周期要长，因为阴极上的积灰速度远比阳极上的积灰速度慢，阴极振打持续时间也比阳极振打持续时间长，其原因是阴极振打清灰效果比阳极差，振打时所产生的二次飞扬不像阳极振打时严重。因此，为保证阴极振打的清灰效果，使阴极每次振打的持续时间做适当的延长是必要的。阴极、阳极振打控制则要求二者的振打持续时间要错开，防止阴极、阳极有可能同时振打，避免造成严重的二次飞扬或振打时由于阴极、阳极有可能同时产生晃动而造成高压电场的闪络放电。