電爐除塵系統升級改造節能減排

一、現狀概述

某鋼鐵有限公司煉鋼車間現有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），設計年生產能力分別為50 萬t 和80 萬t。原除塵系統采用傳統的電爐第四孔水冷煙道加屋頂罩形式，電爐一次高溫煙氣經爐蓋第四孔排煙—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，由于電爐生產工藝發生較大的變化，采用廢鋼加兌鐵水冶煉工藝，兌鐵水比例可達70%，供氧強度也隨著急劇加強，供氧強度可達4800Nm3/h, 電爐產生的煙氣量急劇增大，原除塵系統的除塵能力難以滿足越來越高的環保要求；同時電爐高溫煙氣中的大量顯熱沒有回收利用，不僅造成能源浪費，而且原除塵系統運行成本高。為進一步提高電爐生產循環經濟、節能減排和降低生產成本，決定對現有電爐除塵系統進行改造。

二、改造方案

（1）電爐除塵系統采用電爐第四孔排煙（一次除塵）+密閉罩及屋頂罩（二次除塵）的總體結構形式，四孔排煙（一次除塵）設置余熱回收系統。

（2）電爐一次除塵采用獨立除塵系統：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；除塵器處理風量設計為1200000 Nm3/h。

（4）LF 精煉爐與1# 電爐二次除塵共用一套除塵系統，精煉爐水冷爐蓋爐內排出的煙氣與爐頂罩捕集的煙氣混合后經煙氣管道并入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，除塵器處理風量為1200000 Nm3/h。

三、工藝設計

3.1 電爐一次煙氣系統

一次煙氣建設余熱回收系統，工藝流程：電爐四孔煙氣→水冷煙道（兼做余熱鍋爐預熱器）→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置為移動式，水冷煙道與爐口間隙范圍為50mm～300mm，可調節。燃燒沉降室位于電爐操作平臺下方，設計為耐熱混凝土結構，內襯耐火磚。沉降室出口由絕熱管道連接進入余熱鍋爐，一對一設2 臺15t/h熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產生蒸汽，蒸汽參數設計為2.45MPa、250℃，蒸汽并入企業發電系統蒸汽管網。沉降室設有水冷清渣門，余熱鍋爐出口煙氣溫度設計為≤180℃。

3.2 電爐密閉罩及屋頂排煙系統

電爐冶煉期外溢煙氣及電爐加料期煙氣設置密閉罩加屋頂罩捕集。冶煉期煙氣設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，開啟方向為向兩側開啟。密閉罩關閉后，操作室內通過觀察窗口可以觀察到爐內冶煉情況。

冶煉期密閉罩關閉，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閉，四孔煙氣系統風機連鎖降為低速運行。密閉罩控制設置在電爐爐前控制室內。

3.3 風量的確定

電爐冶煉一般分為熔化期、氧化期及還原期，其中氧化期冶煉產生的煙氣量，含塵濃度和氧氣濃度。因此，電爐排煙除塵系統風量按氧化期進行設計。

（1）電爐一次煙氣量

一次煙氣是指為保持電爐內微負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、燃燒沉降室混風及動態密封處混入的野風，根據文獻〔1〕，并參考同類型電爐工程經驗，一次煙氣量（沉降室出口處）的設計值取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排煙及爐頂罩相結合的捕集煙氣方式，爐內排煙量與爐蓋罩的結構、排氣孔的尺寸大小有關，煙氣量設計值取60000 Nm3/h，煙氣溫度為250℃左右；爐頂罩的煙氣量設計值取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計，1# 電爐二次煙氣量設計值取800000Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；2# 電爐二次煙氣量設計值取1000000 Nm3/h，煙氣溫度為60℃左右；

3.4 除塵器設計參數

（1）系統規模

1#、2# 電爐一次除塵系統風量設計為280000N m3/h，采用高壓變頻電機。1#、2# 電爐二次除塵系統風量設計為1200000N m3/h，加料期風量1200000Nm3/h，冶煉期風量設計為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中。

（2）改造后的布袋除塵器參數

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，改造后的除塵器參數見表1。

四、改造后的效果

（1）電爐除塵系統改造實施后，預計電爐、精煉爐冶煉崗位的顆粒粉塵濃度＜5.0mg/m3,符合標準低于10 mg/m3 的要求。

（2）投入運行后，電爐冶煉煙塵收集率可達以上，除塵出口顆粒物排放濃度小于20 mg/m3，滿足《煉鋼工業大氣污染物排放標準》（GB28664-2012）排放要求。

（3）采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產生蒸汽，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）減少除塵系統冷卻水量，傳統水冷煙道冷卻水量為1500m3/h，損失量按5%計算，節約補充水75 m3/h；減少冷卻水循環泵電機容量約300kW，平均小時可節約電耗300 kWh。

電爐除塵系統改造實施后，電爐冶煉煙塵收集率可達以上，作業環境顯著，滿足了環保標準要求；同時采用熱管式余熱鍋爐回收煙氣余熱產生蒸汽， 電爐噸鋼可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，蒸汽并入企業發電系統蒸汽管網，起到循環經濟和能源循環利用的作用，也為企業產生良好的社會效益和經濟效益。