转炉二次除尘设备改造朱　俊,童建明(武钢第一炼钢厂,湖北武汉430083)摘　要:针对炼钢转炉除尘系统在生产过程中暴露出来的设计缺陷,进行分析、论证,重点介绍如何进行改造优化,从而有效地降低粉尘排放浓度和岗位粉尘浓度,降低电耗,优化操作。

关键词:转炉;布袋除尘;除尘效率R evamp on secondary dust catching equipment of converterZHU J un,TON G Jian2min(No.1Steelmaking Plant of WISCO,Wuhan430083,China)Abstract:In view of t he design limitation of t he converter dust removal system exposed in t he production process in steelmaking t his paper analyzes,reiterates and int roduces how to revamp and optimize t he system to reduce t he density of dust emission and t he dust density around t he operating po st and cut down t he consumptio n of elect ricity and finally optimize t he operating p ractice.K ey w ords:converter;clot h2bag dust2catching;dust removal efficiency1　现　状转炉二次除尘系统由主电机提供动力源,经液力耦合器将机械动能传递给除尘风机,风机叶轮在高速旋转下形成一定的压差,通过转炉上烟罩来抽引转炉生产时产生的二次烟气,将二次烟气通过除尘器内部除尘布袋的过滤净化后,经风机叶轮的高速旋转从烟囱排放大气。

本除尘系统是由两座过滤面积4800m2长袋低压脉冲除尘器管网并联,同时收集两座100t转炉产生的二次烟尘。

按并联管道设计原理,并联管道两端的压差应相等(即并联管道各分段的静阻力必须相等),否则管道内系统压力将失去平衡,而在同一压差下通过管道总的风量则应是各分管段的风量之和。

显然,通过管道的烟气在两台性能相同的除尘风机相对作用下,会出现以下两种现象[‘1]。

(1)当除尘风机的特性曲线无峰值时,并联后的合成特性曲线就比较简单,只是各条特性曲线的简单叠加。

(2)当除尘风机的特性曲线有峰值时,问题就比较复杂了,因为在峰值附近等压线与特性曲线不仅有两个交点,而且会出现拐点,因为在峰值及拐点附近等压线与特性曲线有3个交点。

按图1分析,除尘管网特性曲线R与单台风机特性曲线相交于A2,与两台并联除尘风机的合成特性曲线相交于A,这时如果在这个管网系统中只启用1台除尘风机,则管网输出的风量为q1;如果同时启用两台除尘风机,则管网中输出的风量为q3;然而q3<q1﹢q2。

但是,同时启动两台除尘风机,分别测量两台除尘风机时,发现它们各自工作点在A1点上,只有这时除尘风机产生的压力才能克服管网阻力;即相当于它们各自工作在特性曲线为R1的管网中,此时单台除尘风机输出的风量由q2减至q1,而管网中输出的总风量为q3=q1﹢q2。

这就证明两台除尘风机并联运行时,其中1台风机给另1台风机制造了阻力。

这是由于两台除尘风机并联运行时,其中1台风机输出的风量已经占据了管网一定的容积,故该管网对另1台风机而言相当于其流通面积相对减小了,故阻力也就相对增大了,它们就这样互为因果,形成管道系统阻力损失不可能相等,从而造成压力失衡。

具体到实际处理烟尘工况的情况看,在转炉生产单炉冶炼时除尘各项指标均能达到国家环保标准,但随着钢厂生产节奏的不断加快,当两座转炉分别进行兑铁水、出钢水时,除尘效率较低,则不能完全满足对转炉区域的除尘要求,实际工作中两台除尘器并联运行也不便于操作控制,更不能有效保证风机降速清灰时间,从而造成并联收尘总管吸力偏低,管网阻力增大,除尘电耗较高。

图1　2台性能相同的除尘风机特性曲线2　转炉二次除尘系统存在的问题2.1　除尘效率问题除尘效率是指含尘气流通过袋式除尘器时新捕集下来的粉尘量占进入除尘器的粉尘量的百分数,其表达式为:η=G c G i×100%式中,η为除尘效率,%;G c 为被捕集的粉尘量,kg ;G i 为进入除尘器的粉尘量,kg 。

除尘效率是衡量除尘器性能最基本的参数,它表示除尘器处理气流中粉尘的能力,它受除尘布袋的透气性、除尘器的阻损及清灰方式等诸多因素影响。

通过上式,说明除尘效率取决于布袋除尘器的布袋透气性能,在过滤总面积不变的情况下,除尘布袋的透气性愈好,除尘器的系统阻损(压差)愈小,这时其进口和收尘总管上的吸力(负压)就愈大,长期保持除尘器较好的布袋透气性,就能稳定、高效地收集处理转炉二次烟尘,使转炉生产现场保持理想的清洁生产环境。

除尘效率的考核指标按武钢内控标准分为:岗位粉尘浓度10mg/m 3以内和烟气排放浓度30mg/m 3以内(国家标准:岗位粉尘浓度10mg/m 3以内;烟气排放浓度150mg/m 3以内)。

根据生产工艺,两座转炉是分开在不同时间段兑铁、出钢,为满足转炉收尘要求,收尘总管的吸力(负压)必须在小于-1.8kPa 以下。

由于两座转炉管道的设计从转炉至出厂房并联成1条<3020mm ,长约300m 的除尘总管,又从这1条<3020mm 管道分为两条<2800mm 管道,分别与1号转炉除尘器和2号转炉除尘器相联,这就形成了两座转炉产生的二次烟气大部分被距离除尘总管最近的2号除尘器截住,而1号除尘器功能始终不能得到完全发挥,具体表现在,随着除尘器在某一周期内运行时间的延长,2号除尘器阻损明显大于1号除尘器阻损,其进口吸力也随之下降,从而导致收尘总管吸力下降,管网压力失衡,最终造成除尘效率低下。

根据实测烟气检测报告,转炉二次烟气排放浓度最高时达到145mg/m 3;岗位粉尘浓度最高时达到23mg/m 3;均超过了武钢对除尘系统的内控标准。

通过设备运行参数统计,表明除尘器总管吸力小于-1.8kPa 必须是两台除尘器的风机转速保持在850r/min 以上。

在风机转速不变的情况下,6h 以后收尘总管吸力逐渐下降。

对1、2号除尘器的电机电流、系统阻损及并联总管吸力进行了统计,如表1所示。

表1　除尘器并联运行参数统计表运行时间1号风机电流/A 2号风机电流/A 1号除尘器阻损/Pa 2号除尘器阻损/Pa 并联总管吸力/Pa 1h 21022018601950-19502h 21022018902150-19003h 21022019102190-18504h 21022019402210-18005h 21022019802280-17706h21022021002340-1740 注:统计时间段2台除尘器的3kV 、1250kW 电机的转速为850r/min ,2座100t 转炉连续正常生产 从表1中可以清楚地看到,在工况不变的情况下,两台并联运行的除尘器连续收尘4h 后,随着其系统阻损的增大其收尘总管吸力也随之下降到大于-1800Pa ,当连续收尘6h 后其总管吸力下降到-1740Pa 左右,此时两座同时生产的转炉除尘效率会受到影响。

2.2　除尘电耗除尘器的电耗主要取决于系统阻损和烟气实际风量,在烟气实际风量基本不变的情况下,除尘器的阻损愈小,其运行电耗就愈低。

根据生产实际情况统计,当两台4800m 2的布袋除尘器并联运行收集两座100t 转炉产生的二次烟尘的电耗为7.5kWh/t 钢时,可基本使并联运行的收尘总管吸力维持在-1800Pa 左右,能满足转炉收尘需要;但要在连续8h 以上高产的过程中保持除尘效率就必须将两台风机转速提高到920r/min 以上,提速后电机电流高达240A ,这时的除尘风机电耗就随之增加。

2.3　操作控制布袋除尘器的最大优点是除尘效率高、本体结构及设备简单;但其最大的问题是系统阻损大且不易控制。

在两台除尘器并联运行收集两座转炉二次烟气的过程中,经常会遇到1座转炉连续生产,另1座转炉检修或冷备的情况,此时两台除尘器要想降低风机转速清除布袋表面积灰是很难达到理想效果的。

据实际统计结果表明,两台除尘器同时降低风机转速(除尘器吸力降至-200Pa 左右)即全部停止收尘时,其脉冲阀脉冲喷吹的气压稳定在0.4M Pa ,脉冲阀连续喷吹除尘布袋40min 以上的清灰效果最佳,此状况下的系统阻损可降到100Pa 以下。

这样对于提高下一运行时段的收尘效率是非常有利的。

为摸索有利清除布袋表面积灰控制除尘器系统阻损、稳定收尘效率的操作方式,在1座转炉生产另1座转炉冷备的情况下,将1台除尘器风机转速提升而将另1台除尘器风机转速降低,进行了如表2所示的相关参数统计。

表2　并联运行降速清灰参数统计表除尘器风机转速/(r ・min -1)电机电流/A 系统阻损/Pa 进口吸力/Pa 1号9302501630-25002号3006030-1200　注:并联收尘的总管吸力控制在小于-1800Pa从统计参数中可以看到,为保证一座转炉生产时的收尘效率,至少有一台除尘器的风机要高速运行;而另一台除尘器的风机转速即使降到300r/min ,其对应的除尘器进口吸力也仍维持在-1200Pa ,此时是很难快速、有效清除布袋表面积灰的。

一旦两座转炉投入生产,降速的除尘器风机必须随之升速,其收尘的系统阻损会迅速达到1000Pa 以上,对整个收尘效率构成了影响。

要实现有效快速地清除布袋表面积灰,控制除尘器收尘时的阻损,提高两座转炉的除尘效率,就必须改变除尘器的运行方式,改变操作控制方式。

3　改进措施拟将原有两座并联运行的除尘系统改造成互为独立的除尘系统,形成1台除尘器对应1座转炉,从而延长风机清灰时间,提高除尘效率,不断降低烟气粉尘的排放浓度,使烟气排放浓度和岗位粉尘浓度两项指标始终控制在除尘环保指标内,同时达到节能降耗的目的。

从布袋除尘器收集转炉二次烟气的实践情况来看,1台除尘系统对应1座转炉是经济和效率最稳的方式。

本着经济和高效的原则,对系统作了如图2所示的工艺系统改进工作。

图2　工艺系统改进方案图 在改进工艺系统时既要考虑到1台除尘系统对1座转炉收尘的需要,又要考虑到事故状态下利用1台除尘系统同时收集两座转炉烟尘以减少环境污染的需要。

根据工业通风管道设计要求,确定除尘管道的通风流通断面直径至关重要,如流通断面直径选取过小,转炉冶炼产生的二次烟气将不能全部收集,会造成除尘效率下降;流通断面直径选取过大,则会造成不必要的成本投入和除尘系统整体除尘能力下降,因此,确定通风管道流通断面直径必须对除尘系统处理风量、烟气流速等,进行准确计算[2]。