轉爐煙氣含水量對干法除塵效率的影響

摘 要：人們在總結轉爐干法除塵效率的影響因素時，常將重點放在靜電除塵器本體的機械、電氣設備上，而忽略了煙氣成分的變化與除塵效率的內在關系。本文以重鋼一煉鋼廠轉爐干法除塵系統在生產過程中遇到的實際問題以及相應的技術參數為基礎，重點分析了煙氣含水量對除塵效率的影響，并結合實際給出一些改進建議。

關鍵詞：干法除塵；含水量；除塵效率

1 概述

轉爐干法除塵系統主要由蒸發冷卻器、靜電除塵器、煤氣風機、煤氣切換閥站以及煤氣冷卻塔組成（如圖1）。與傳統的濕法除塵（OG法）相比具有：①除塵效率高，通過蒸發冷卻器粗除塵以及靜電除塵器精除塵可直接將粉塵降至25mg/m3以下；②在水、電消耗上較低；③煤氣回收量大，降低了鋼鐵企業運行成本等優勢，是一種目前廣泛應用的除塵方式。重鋼一煉鋼廠于2009年先后完成了3座210t轉爐干法除塵的建設工作，投產運行5年來很好的保證了干法除塵系統的穩定運行。但2015年以來常出現煤氣放散塔“冒黑煙”以及煤氣柜加壓機積灰等情況發生，因此從煙氣含水量對除塵效率的影響作了系統分析，并采取措施加以控制。

2 煙氣含水量對除塵的影響

煙氣含水量對除塵效率的影響主要通過改變煙氣中粉塵比電阻來實現。

2.1 靜電除塵器內部結構及工作原理

靜電除塵器是整個干法除塵系統的核心設備，其主要由內部機械結構件，例如陽極板、陰極線、分流板以及振打系統和外部高壓直流供電裝置，例如升壓變壓器、陰極振打瓷瓶等。當含粉塵煙氣通過靜電除塵器內4個電場時，在高壓電場作用下經過：

①高壓電場將氣體進行電離；

②煙氣中的粉塵進行荷電；

③帶有正負電荷粉塵分別向陽極板、陰極線移動；

④通過陰陽兩極以及振打系統將煙氣粉塵捕集；上述4個過程后回收利用。內部結構如圖2所示。

圖2 陽極板、陰極線結構示意圖

2.2 粉塵比電阻對靜電除塵效率的影響

粉塵比電阻是衡量粉塵導電性能的主要參數，由于導電性能差異，將直接影響煙氣中粉塵的荷電情況，從而影響靜電除塵器效率。粉塵比電阻的定義為：粉塵在疏松狀態下的視在電阻或當量電阻，在數值上等于單位面積、單位厚度粉塵電阻值。通過查閱資料可知，靜電除塵器最佳的粉塵比電阻范圍是104～1010Ω·cm。粉塵比電阻過大或者過小，當煙氣通過靜電除塵器電場時都不利于粉塵的荷電。

2.2.1 粉塵比電阻過低對靜電除塵效率的影響

當粉塵比電阻小于104Ω·cm時， 帶負電荷粉塵到達陽極板表面時會立即釋放電荷，同時在高壓電場的靜電感應下帶上與陽極板同極性的正電荷（如圖3中的A）。當同級電荷粉塵形成的斥力大于粉塵對陽極板的粘附力時，則已附著在陽極板上的粉塵會脫離而重返煙氣中，形成局部二次揚塵。重返煙氣中的粉塵在除塵器內又與離子相碰撞，重新獲得與陰極同性的負電荷而再次向陽極板運行（如圖3中B）， 形成了在陽極板上的跳躍現象，不能很好的附著在陽極板和陰極線上，最后被氣流帶出除塵電器，出現放散塔“冒黑煙”現象或者直接進入煤氣柜，直觀表現為除塵效果差。

150][含水量（%）

0 5

10

15

20][比電阻（Ω.cm）

>1.0×1012

7.61×1011

2.23×1010

9.18×109

5.46×108][＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

3 控制煙氣含水量的措施

轉爐煙氣經煙罩汽化冷卻至800℃-1000℃后，進入干法除塵蒸發冷卻器。在蒸發冷卻器內，工業水經環形布置于蒸發冷卻器頂部的18支蒸汽霧化噴槍，通過蒸汽霧化噴出，將高溫煙氣直接冷卻至150℃-200℃。在此過程中，實現了對轉爐煙氣的降溫、粗除塵以及調質處理。在整個過程中，噴槍噴淋水量是利用EC出口溫度設定值以及煙氣溫度、流量值，通過PID（比例-積分-微分控制調節器）加以控制；同時，蒸汽霧化效果與噴槍設備狀況有關。上述兩點將直接影響煙氣含水量，因此如何控制煙氣含水量，使粉塵比電阻處于適宜范圍需采取相應措施。

3.1 合理使用噴槍

噴槍長時間使用后，噴嘴會自然磨損，霧化性能下降，噴霧形狀、噴射角度，噴射覆蓋面也會發生改變。從而使霧化水顆粒變大，轉爐煙氣受熱不均，導致噴淋水不能充分蒸發，使設備結垢同時增加煙氣含水量。因此，蒸汽霧化噴槍在使用超過5000 爐（約1季度）后應拆除檢查，及時更換磨損以及堵塞的噴槍。

3.2 合理設定EC出口溫度值

噴淋水量是通過EC出口溫度設定值以及煙氣溫度、流量值綜合計算得到，在轉爐冶煉工藝特性數據呈線性變化的兩端，特別是在轉爐剛下槍開吹2min 內和轉爐冶煉后期，由于介質煙氣溫度的急劇變化，PID 控制因為計算的延時會造成噴水量的調節跟不上溫度的變化情況，致使噴淋水量偏小，使煙氣含水量偏低粉塵比電阻增加。因此要合理設定EC出口溫度值為200℃-230℃，以保證煙氣含水量。

4 結語

本文通過倒推法，從靜電除塵器內部結構原理到粉塵比電阻對其效率的影響，再到煙氣含水量對比電阻的影響，從而得出煙氣含水量對干法除塵效率的影響，并有針對性的提出了改進控制措施，以期對除塵效率的提高有借鑒作用。

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作者簡介：

龔小勇，男，1987.09.17，重慶人，漢，副主任工程師，研究方向：干法除塵以及轉爐余熱鍋爐應用。