一、現(xiàn)狀概述
某鋼鐵有限公司煉鋼車間現(xiàn)有70t 電爐(1# 電爐)和90t 電爐(2# 電爐)各1 座,配有1 座90tLF 精煉爐(LF 精煉爐)，設(shè)計年生產(chǎn)能力分別為50 萬t 和80 萬t。原除塵系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的電爐第四孔水冷煙道加屋頂罩形式，電爐一次高溫?zé)煔饨?jīng)爐蓋第四孔排煙—水冷煙道—燃燒沉降室—水冷煙道—布袋除塵器—煙囪排放。
近幾年，由于電爐生產(chǎn)工藝發(fā)生較大的變化，采用廢鋼加兌鐵水冶煉工藝，兌鐵水比例可達(dá)70%，供氧強度也隨著急劇加強，供氧強度可達(dá)4800Nm3/h, 電爐產(chǎn)生的煙氣量急劇增大，原除塵系統(tǒng)的除塵能力難以滿足越來越高的環(huán)保要求；同時電爐高溫?zé)煔庵械拇罅匡@熱沒有回收利用，不僅造成能源浪費，而且原除塵系統(tǒng)運行成本高。為進(jìn)一步提高電爐生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本，決定對現(xiàn)有電爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。
二、改造方案
(1)電爐除塵系統(tǒng)采用電爐第四孔排煙(一次除塵)+密閉罩及屋頂罩(二次除塵)的總體結(jié)構(gòu)形式，四孔排煙(一次除塵)設(shè)置余熱回收系統(tǒng)。
(2)電爐一次除塵采用獨立除塵系統(tǒng)：電爐第四孔排煙—水冷煙道—燃燒沉降室—余熱回收裝置—布袋除塵器—煙囪排放，除塵器利舊改造，改造后除塵器處理風(fēng)量為244000 Nm3/h。
(3)電爐二次除塵采用密閉罩+屋頂罩捕集煙氣—布袋除塵器—煙囪排放；除塵器處理風(fēng)量設(shè)計為1200000 Nm3/h。
(4)LF 精煉爐與1# 電爐二次除塵共用一套除塵系統(tǒng)，精煉爐水冷爐蓋爐內(nèi)排出的煙氣與爐頂罩捕集的煙氣混合后經(jīng)煙氣管道并入1# 電爐二次除塵管道。除塵器利舊改造，改造后除塵器處理風(fēng)量由原來的690000 Nm3/h 增加為1200000 Nm3/h；2# 電爐二次除塵新增一套除塵器，除塵器處理風(fēng)量為1200000 Nm3/h。
三、工藝設(shè)計
3.1 電爐一次煙氣系統(tǒng)
一次煙氣建設(shè)余熱回收系統(tǒng)，工藝流程：電爐四孔煙氣→水冷煙道(兼做余熱鍋爐預(yù)熱器)→燃燒沉降室→絕熱管道→余熱鍋爐→布袋除塵器。
電爐出口水冷煙道設(shè)置為移動式，水冷煙道與爐口間隙范圍為50mm～300mm，可調(diào)節(jié)。燃燒沉降室位于電爐操作平臺下方，設(shè)計為耐熱混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火磚。沉降室出口由絕熱管道連接進(jìn)入余熱鍋爐，一對一設(shè)2 臺15t/h熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽參數(shù)設(shè)計為2.45MPa、250℃，蒸汽并入企業(yè)發(fā)電系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)。沉降室設(shè)有水冷清渣門，余熱鍋爐出口煙氣溫度設(shè)計為≤180℃。
3.2 電爐密閉罩及屋頂排煙系統(tǒng)
電爐冶煉期外溢煙氣及電爐加料期煙氣設(shè)置密閉罩加屋頂罩捕集。冶煉期煙氣設(shè)置電爐密閉罩捕集以以捕集效率以上。密閉罩為可開啟式消聲密閉罩，吸聲及隔熱材料為高溫硅酸鋁氈。密閉罩可開啟部分為前面板和頂板，開啟方向為向兩側(cè)開啟。密閉罩關(guān)閉后，操作室內(nèi)通過觀察窗口可以觀察到爐內(nèi)冶煉情況。
冶煉期密閉罩關(guān)閉，密閉罩除塵管道閥門開啟。加料期密閉罩開啟，屋頂罩除塵閥門開啟密閉罩除塵閥門關(guān)閉，四孔煙氣系統(tǒng)風(fēng)機連鎖降為低速運行。密閉罩控制設(shè)置在電爐爐前控制室內(nèi)。
3.3 風(fēng)量的確定
電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期及還原期，其中氧化期冶煉產(chǎn)生的煙氣量，含塵濃度和氧氣濃度。因此，電爐排煙除塵系統(tǒng)風(fēng)量按氧化期進(jìn)行設(shè)計。
(1)電爐一次煙氣量
一次煙氣是指為保持電爐內(nèi)微負(fù)壓而從電爐第四孔排出的煙氣。電爐煙塵的主要成分有CO、CO2、N2、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、油脂燃燒物等。
1#、2# 電爐按平均出鋼量為70t，兌鐵水比例按70%計算，考慮到移動煙道密封不嚴(yán)、燃燒沉降室混風(fēng)及動態(tài)密封處混入的野風(fēng)，根據(jù)文獻(xiàn)〔1〕，并參考同類型電爐工程經(jīng)驗，一次煙氣量(沉降室出口處)的設(shè)計值取154000Nm3/h，煙氣溫度低于800℃。
(2)LF 精煉爐煙氣量
LF 精煉爐采用水冷爐蓋爐內(nèi)排煙及爐頂罩相結(jié)合的捕集煙氣方式，爐內(nèi)排煙量與爐蓋罩的結(jié)構(gòu)、排氣孔的尺寸大小有關(guān)，煙氣量設(shè)計值取60000 Nm3/h，煙氣溫度為250℃左右；爐頂罩的煙氣量設(shè)計值取180000 Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右。
(3)電爐二次煙氣量
電爐二次煙氣量按加料及兌鐵水時煙氣量設(shè)計，1# 電爐二次煙氣量設(shè)計值取800000Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；2# 電爐二次煙氣量設(shè)計值取1000000 Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；
3.4 除塵器設(shè)計參數(shù)
(1)系統(tǒng)規(guī)模
1#、2# 電爐一次除塵系統(tǒng)風(fēng)量設(shè)計為280000N m3/h，采用高壓變頻電機。1#、2# 電爐二次除塵系統(tǒng)風(fēng)量設(shè)計為1200000N m3/h，加料期風(fēng)量1200000Nm3/h，冶煉期風(fēng)量設(shè)計為750000Nm3/h，采用高壓變頻電機。LF 精煉爐除塵管道接入1# 電爐的二次除塵系統(tǒng)中。
(2)改造后的布袋除塵器參數(shù)
1#、2# 電爐一次煙塵布袋除塵器及1# 電爐二次除塵布袋除塵器采用利舊改造，2# 電爐二次除塵布袋除塵器為全新系統(tǒng)，改造后的除塵器參數(shù)見表1。
四、改造后的效果
(1)電爐除塵系統(tǒng)改造實施后，預(yù)計電爐、精煉爐冶煉崗位的顆粒粉塵濃度<5.0mg/m3,符合標(biāo)準(zhǔn)低于10 mg/m3 的要求。
(2)投入運行后，電爐冶煉煙塵收集率可達(dá)以上，除塵出口顆粒物排放濃度小于20 mg/m3，滿足《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28664-2012)排放要求。
(3)采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽，電爐噸鋼可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，可降低電爐工序能耗15.6kgce/t。
(4)減少除塵系統(tǒng)冷卻水量，傳統(tǒng)水冷煙道冷卻水量為1500m3/h，損失量按5%計算，節(jié)約補充水75 m3/h；減少冷卻水循環(huán)泵電機容量約300kW，平均小時可節(jié)約電耗300 kWh。
電爐除塵系統(tǒng)改造實施后，電爐冶煉煙塵收集率可達(dá)以上，作業(yè)環(huán)境顯著，滿足了環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求；同時采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產(chǎn)生蒸汽， 電爐噸鋼可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，蒸汽并入企業(yè)發(fā)電系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)，起到循環(huán)經(jīng)濟(jì)和能源循環(huán)利用的作用，也為企業(yè)產(chǎn)生良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
