济钢120t转炉二次烟气除尘设计 .doc

济钢120t转炉二次烟气除尘设计 （济南济钢设计院，山东 济南 250101） 摘 要济钢120t转炉二次烟气除尘设备选用长袋低压脉冲除尘器，风机采用液力偶合器，并设计将加料系统除尘风量直接加入转炉二次烟气除尘系统。系统投产后，每炉钢节电1200kW，烟气排放浓度为47mg/m3，烟气温度在110℃以下。实践证明，该系统具有节能、捕集率高、排放浓度低、自动化程度高等特点。 关键词二次烟气；长袋低压脉冲除尘器；除尘系统；节能；风量 1 前言 转炉在兑铁水、加废钢、倾动出钢、出渣时均产生大量烟气，转炉吹炼时从罩裙与炉口之间也有部分烟气逸出，这些烟气统称转炉的二次烟气。为防止二次烟气对环境的污染，应设置二次烟气除尘系统。但转炉二次烟气除尘系统存在一些缺陷，直接影响除尘效果，运行成本也较高，比如 （1）转炉二次烟气除尘系统除尘器采用大气反吹清灰袋式除尘器，由于反吹式清灰方式的清灰能力较差，使除尘器运行一段时间以后，阻力增加，除尘效率下降。 （2）由于转炉二次烟气温度较高，有时会造成滤料损坏，使过滤不完全，烟囱排放浓度较高，甚至超过国家标准。 （3）除尘系统风机转速恒定转炉在非兑铁水状态，风机全速运转，造成电能浪费。 针对这些问题，认为济南钢铁集团总公司（简称济钢）120t转炉二次烟气除尘系统应采取以下措施 （1）转炉二次烟气除尘设备宜采用长袋低压脉冲除尘器。 （2）可将转炉加料系统除尘的风量直接加入转炉二次烟气除尘系统，作为冷却，使系统的烟气温度保证低于120℃。 （3）为节能降耗，风机设计采用液力偶合器，根据冶炼工况的变化对风机转速进行调节。 2 设计措施 2.1 除尘方案的确定 济钢120t转炉二次烟气除尘排烟罩最成功的方案是将转炉操作层以上部分的转炉四周全封闭起来，设炉前排烟罩。排烟罩为双侧吸风型，由烟罩本体及活动垂帘构成，由于烟罩口烟气温度较高，为防止烟罩长期受强热辐射热影响而烧坏、变形，在烟罩内侧受强热辐射热部位加衬耐火材料。 炉前罩捕集的二次烟气，经管道进入除尘器，净化后的烟气通过风机、烟囱排放，排放浓度控制在50mg/m3。系统流程见图1。 图1 济钢120t转炉二次烟气除尘方案 2.2 除尘系统风量的确定 2.2.1 转炉二次烟气量 转炉二次烟气除尘系统风量以兑铁水时为最大，其组成见表1。 表1 转炉二次烟气量统计 工作状态 风量/m3.min-1 温度/℃ 工作时间/min 兑铁水 4500 220 ～3 吹炼 3600 80 ～15 拆修炉 2000 常温 氧枪维修 500 常温 从表1知，转炉二次烟气除尘系统是变风量系统，转炉兑铁水原始风量为4500m3/min，220℃。 2.2.2 为避免因烟气温度过高而造成除尘器滤料造价昂贵，将烟气温度冷却至120℃以下。设计将转炉加料系统的除尘风量加入转炉二次烟气除尘系统，一方面直接降低了系统的烟气温度，另一方面也解决了转炉加料系统的除尘问题。 将转炉加料系统的除尘风量作为冷空气，直接空冷即是在高温烟气中直接渗入冷空气进行冷却，按热平衡式进行计算，将转炉二次烟气温度220℃降到120℃，需渗入227803m3/h的冷空气，即转炉加料系统的除尘风量。系统总风量包括原始风量、直接渗入冷空气量（转炉加料系统除尘风量），总计为497803m3/h，换算成烟气温度为120℃时的烟气量为7.1710.5m3/h。 2.3 转炉二次烟气除尘系统阻力 系统阻力包括设备阻力、风管总压损。设备阻力包括除尘器、消声器的阻力，风管总压损包括局部压损和沿程压损，确定管内风速在兑铁水时为30m/s，吹炼时为25m/s，其余工作状态为17m/s，计算得出，风管的总压损为3210Pa。 2.4 风机的选择 根据宝钢在除尘方面的运行经验，风机的风量应在系统风量上附加20，全压为系统总压力损失风管的总压损3010Pa、除尘器阻力1500Pa、消声器阻力150Pa、风机动压损失450Pa，4项的和为5110Pa，取储备系数1.15，则风机的全压取5877 Pa，配电机轴功率2032kW。选择风机时宜采用风机中间支承（F式）的传动方式以保证运行平衡性。尤其是风机，因为叶轮磨损和积灰后会影响转子的平衡，容易引起风机振动。由于转炉工况是变化的，如果对风机转速不进行必要的调节，将造成大量电能浪费，所以应根据转炉工况所需风量对风机转速进行调节。本设计采用液力耦合器。 2.5 除尘器的选择 为使设备阻力变得更低，济钢120t转炉二次烟气除尘应用了适合转炉二次烟气治理的长袋低压大型脉冲袋式除尘器，其主要特点是 （1）清灰能力强。清灰时滤袋壁得到的加速度为重力加速度g的60～200倍（反吹风袋式除尘器只能达到3～5g，所以设备阻力低。即使对于各种炉窑（如炼钢电弧炉）烟尘，仍能保持正常的设备阻力（低于1600Pa）。 （2）喷吹压力低，达到上述清灰强度所需的压力为0.15～0.2MPa。这是由于采用了压力损失小而启闭迅速的直通式快速脉冲阀以及设计合理的喷吹管，可在最短的时间内向滤袋内输送充分的清灰气流，因而能以低压力和相同的压气耗量获得更好的清灰效果。由于喷吹压力低，可采用管网压力，不需专设空压机。 （3）除尘器控制可采用先进的程控器，具有压差、定时、手动三种控制方式，对除尘器离线阀、脉冲阀、卸灰阀等实现全面系统控制，现场无需设操作人员，实现了除尘系统无人职守。 3 投产后的效果 （1）除尘系统采用液力耦合器节电情况在除尘系统PLC可编程序内确定尘源处的最小动压头，得出系统所需保证的最低压头和此状态下风机在最小转速时电机的最小功率值、在兑铁水时风机最大转速时电机的最大功率，如表2所示。 表2 风量与功率的关系 工作状态 风量/m3.h-1 电机功率/kW 工作时间/min 总铁水 7.17105 2032 ～3 吹炼 3.55105 254 ～15 从表2可知，若不对风机进行调速，每炼1炉钢约45min，风机转速为720r/min，耗电1524kW；采用液力偶合器以后，前3min风机转速720r/min、后42min转速400 r/min，两者耗电为278kW。这证明采用液力偶合器调速装置后，每炼1炉钢将节电约1200kW。 （2）由于长袋低压脉冲除尘器的清灰能力强，投产半年后，除尘器阻力仅为800Pa，烟囱排放浓度仅47mg/m3。 （3）济钢120t转炉除尘系统采用将转炉加料系统除尘作为转炉二次烟气的冷却，投产后，系统烟气温度降至110℃以下。 4 结语 济钢120t转炉二次烟气除尘系统选用脉冲清灰除尘器，系统设计采用液力偶合器调速装置和系统自动控制，具有节约电能、捕集率高、排放浓度低、无人职守等优点。系统于2003年2月28日投产后，各类指标均达到设计指标。 来源山东冶金 2007.06.16