电炉除尘系统升级改造节能减排

一、现状概述

某钢铁有限公司炼钢车间现有70t 电炉（1# 电炉）和90t 电炉（2# 电炉）各1 座,配有1 座90tLF 精炼炉（LF 精炼炉），设计年生产能力分别为50 万t 和80 万t。原除尘系统采用传统的电炉第四孔水冷烟道加屋顶罩形式，电炉一次高温烟气经炉盖第四孔排烟—水冷烟道—燃烧沉降室—水冷烟道—布袋除尘器—烟囱排放。

近几年，由于电炉生产工艺发生较大的变化，采用废钢加兑铁水冶炼工艺，兑铁水比例可达70%，供氧强度也随着急剧加强，供氧强度可达4800Nm3/h, 电炉产生的烟气量急剧增大，原除尘系统的除尘能力难以满足越来越高的环保要求；同时电炉高温烟气中的大量显热没有回收利用，不仅造成能源浪费，而且原除尘系统运行成本高。为进一步提高电炉生产循环经济、节能减排和降低生产成本，决定对现有电炉除尘系统进行改造。

二、改造方案

（1）电炉除尘系统采用电炉第四孔排烟（一次除尘）+密闭罩及屋顶罩（二次除尘）的总体结构形式，四孔排烟（一次除尘）设置余热回收系统。

（2）电炉一次除尘采用独立除尘系统：电炉第四孔排烟—水冷烟道—燃烧沉降室—余热回收装置—布袋除尘器—烟囱排放，除尘器利旧改造，改造后除尘器处理风量为244000 Nm3/h。

（3）电炉二次除尘采用密闭罩+屋顶罩捕集烟气—布袋除尘器—烟囱排放；除尘器处理风量设计为1200000 Nm3/h。

（4）LF 精炼炉与1# 电炉二次除尘共用一套除尘系统，精炼炉水冷炉盖炉内排出的烟气与炉顶罩捕集的烟气混合后经烟气管道并入1# 电炉二次除尘管道。除尘器利旧改造，改造后除尘器处理风量由原来的690000 Nm3/h 增加为1200000 Nm3/h；2# 电炉二次除尘新增一套除尘器，除尘器处理风量为1200000 Nm3/h。

三、工艺设计

3.1 电炉一次烟气系统

一次烟气建设余热回收系统，工艺流程：电炉四孔烟气→水冷烟道（兼做余热锅炉预热器）→燃烧沉降室→绝热管道→余热锅炉→布袋除尘器。

电炉出口水冷烟道设置为移动式，水冷烟道与炉口间隙范围为50mm～300mm，可调节。燃烧沉降室位于电炉操作平台下方，设计为耐热混凝土结构，内衬耐火砖。沉降室出口由绝热管道连接进入余热锅炉，一对一设2 台15t/h热管式余热锅炉回收烟气余热产生蒸汽，蒸汽参数设计为2.45MPa、250℃，蒸汽并入企业发电系统蒸汽管网。沉降室设有水冷清渣门，余热锅炉出口烟气温度设计为≤180℃。

3.2 电炉密闭罩及屋顶排烟系统

电炉冶炼期外溢烟气及电炉加料期烟气设置密闭罩加屋顶罩捕集。冶炼期烟气设置电炉密闭罩捕集以以捕集效率以上。密闭罩为可开启式消声密闭罩，吸声及隔热材料为高温硅酸铝毡。密闭罩可开启部分为前面板和顶板，开启方向为向两侧开启。密闭罩关闭后，操作室内通过观察窗口可以观察到炉内冶炼情况。

冶炼期密闭罩关闭，密闭罩除尘管道阀门开启。加料期密闭罩开启，屋顶罩除尘阀门开启密闭罩除尘阀门关闭，四孔烟气系统风机连锁降为低速运行。密闭罩控制设置在电炉炉前控制室内。

3.3 风量的确定

电炉冶炼一般分为熔化期、氧化期及还原期，其中氧化期冶炼产生的烟气量，含尘浓度和氧气浓度。因此，电炉排烟除尘系统风量按氧化期进行设计。

（1）电炉一次烟气量

一次烟气是指为保持电炉内微负压而从电炉第四孔排出的烟气。电炉烟尘的主要成分有CO、CO2、N2、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、油脂燃烧物等。

1#、2# 电炉按平均出钢量为70t，兑铁水比例按70%计算，考虑到移动烟道密封不严、燃烧沉降室混风及动态密封处混入的野风，根据文献〔1〕，并参考同类型电炉工程经验，一次烟气量（沉降室出口处）的设计值取154000Nm3/h，烟气温度低于800℃。

（2）LF 精炼炉烟气量

LF 精炼炉采用水冷炉盖炉内排烟及炉顶罩相结合的捕集烟气方式，炉内排烟量与炉盖罩的结构、排气孔的尺寸大小有关，烟气量设计值取60000 Nm3/h，烟气温度为250℃左右；炉顶罩的烟气量设计值取180000 Nm3/h，烟气温度为60℃左右。

（3）电炉二次烟气量

电炉二次烟气量按加料及兑铁水时烟气量设计，1# 电炉二次烟气量设计值取800000Nm3/h，烟气温度为60℃左右；2# 电炉二次烟气量设计值取1000000 Nm3/h，烟气温度为60℃左右；

3.4 除尘器设计参数

（1）系统规模

1#、2# 电炉一次除尘系统风量设计为280000N m3/h，采用高压变频电机。1#、2# 电炉二次除尘系统风量设计为1200000N m3/h，加料期风量1200000Nm3/h，冶炼期风量设计为750000Nm3/h，采用高压变频电机。LF 精炼炉除尘管道接入1# 电炉的二次除尘系统中。

（2）改造后的布袋除尘器参数

1#、2# 电炉一次烟尘布袋除尘器及1# 电炉二次除尘布袋除尘器采用利旧改造，2# 电炉二次除尘布袋除尘器为全新系统，改造后的除尘器参数见表1。

四、改造后的效果

（1）电炉除尘系统改造实施后，预计电炉、精炼炉冶炼岗位的颗粒粉尘浓度＜5.0mg/m3,符合标准低于10 mg/m3 的要求。

（2）投入运行后，电炉冶炼烟尘收集率可达以上，除尘出口颗粒物排放浓度小于20 mg/m3，满足《炼钢工业大气污染物排放标准》（GB28664-2012）排放要求。

（3）采用热管式余热锅炉回收烟气余热产生蒸汽，电炉吨钢可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，可降低电炉工序能耗15.6kgce/t。

（4）减少除尘系统冷却水量，传统水冷烟道冷却水量为1500m3/h，损失量按5%计算，节约补充水75 m3/h；减少冷却水循环泵电机容量约300kW，平均小时可节约电耗300 kWh。

电炉除尘系统改造实施后，电炉冶炼烟尘收集率可达以上，作业环境显著，满足了环保标准要求；同时采用热管式余热锅炉回收烟气余热产生蒸汽， 电炉吨钢可回收2.45MPa、250℃的蒸汽130kg，蒸汽并入企业发电系统蒸汽管网，起到循环经济和能源循环利用的作用，也为企业产生良好的社会效益和经济效益。