100吨竖式电炉(FSF)洁净化生产技术.doc

100吨竖式电炉(FSF)洁净化生产技术 杨 锟 郁福卫 （安阳钢铁集团有限责任公司）摘要：本文主要对安钢100吨带指形托架的竖式电弧炉洁净化生产技术及其相关问题进行讨论、介绍。关键词：指形托架 竖式电弧炉 洁净化 生产技术ENVIRONMENT PROTECT PROCESS TECHNIQUE OF THE 100t FSF Yang Kun Yu Fuwei( Anyang Iron and Steel Group Co,Ltd)ABSTRACT This paper main introduces the Process Cleaning Means and main operation method of 100t FSF in ANYANG STEEL.KEY WORDS Finger Bracket Shaft Furnace Environment protect Technique“节能减排”是“十七大”提出的，今后经济运行的一项重要原则。安钢地处世界文化遗产安阳殷墟的西侧，因此洁净化生产问题显得尤其重要。炼钢厂是烟尘、噪音、废渣产生的大户，本文着重讨论安钢100吨竖式电弧炉的洁净化生产的相关技术问题。1、安钢100吨电炉连铸生产线洁净化工程介绍：100吨电炉连铸工程的环保设施，设计中本着先进、实用和可靠的原则，由外方技术总负责并做到基本设计。北京设计研究总院和上海设计研究院作详细设计。洁净化手段的关键设备及部件引进，如除尘和水系统的电控部分、除尘器关键零部件等。整个工程的环保设施达到了国内先进水平。除引进设备外，其它环保设备和材料均选用了国内最好的设备供货厂商。安装及调试期间，在外商、国内供货商、施工单位及安钢的共同努力下，所有环保设施均先于主体设备投入试运行。 2、100吨FSF洁净化设备技术参数见表1：表1 100tUHPFSF主要设备技术参数项目单位技术参数电炉炉型单炉壳带手指竖式交流电弧炉公称容量/吨100最大炉容量/吨125留钢量/吨25变压器容量/MVA72炉壳直径/mm6300出钢形式RBT废钢料蓝容积m370手指下二次燃烧风机抽风能力Nm3/h最大215，000顶罩二次燃烧风机抽风能力Nm3/h最大115，0000沉降室烧嘴抽风能力Nm3/h最大220，000沉降箱中二次燃烧烧嘴MW最大34沉降箱烧嘴抽风能力Nm3/h最大115，0003、电炉洁净化生产设备简图及主要部件线路图：图1洁净化生产设备简图4 、竖式电弧炉主要污染源及污染物有以下四种： 电弧炉在冶炼过程中由于炉料的加热熔炼和化学反应，使炉内产生一定的压力，致使烟气和尘粒从电极周围的间隙（炉门和其它缝隙）逸出。电弧炉开盖加料时也有较多烟尘逸出，除烟尘外还产生废水、噪声及固体废弃物等。41 烟尘：电炉在加料、出钢及冶炼过程中产生的烟气及粉尘，生产过程中产生大量粉尘（12kg/t钢）；除尘设备风 机 站水冷式竖炉抽吸冷却器粗煤气管道屋顶罩和狗窝图2 气体净化设备主要部件线路图水冷式烟道100吨电弧炉净化线路/烟囱灰尘运送系统灰尘收集仓42 噪声：电炉冶炼过程中产生的噪声（电弧噪音max110dB）及风机水泵运行过程中产生的噪声；43 废水：电炉生产中热泼渣外排废水；44固体废弃物：电炉产生的钢渣及除尘设施捕集的粉尘。 电弧炉钢渣的生成：电弧炉钢渣是由造渣材料、冶炼反应、侵蚀脱落的炉衬和补炉材料组成。100吨电弧炉冶炼期主要产生的渣为氧化渣，其生成量约为钢产量的710左右。氧化渣是在高温氧化气氛中产生的，这种渣的碱度（CaO）/（SiO2）较低，含氧化亚铁较高，不具有或具有轻微的水硬性。100吨电弧炉不加CaF（萤石）是为了减少烟气中氟化物的量，减少环境污染，氧化渣的主要化学成份见表25 、 100吨竖式电弧炉洁净化说明：51 FSF（Finger Shaft Furners ）的竖炉处直接抽吸系统：在竖炉中烟尘可大为降低。因为只表2 电弧炉氧化渣的主要化学成份名称CaO%SiO2%FeO%MgO%Al2O3%MnO%P2O5%S%含量23.2644.1611.5920.7812.8838.645.7516.091.395.463.656.650.4030.7210.0830.108要竖炉中装有废钢，排气温度较低，在熔化期中平均为400，并且可将尘粒沉积于竖炉中的废钢上，这使金属回收率提高。对竖式电炉而言，直接抽废气的弯头伸到竖炉上并与炉壳联成一体。炼钢前，炉内装入全部废钢，冶炼过程中高温废气从FSF竖炉中抽吸出来送至沉降室，此沉降室设计成水冷的管子密排系统且带有一个用于清洗的门。进一步的冷却在水冷式高温气体管线里进行，此高温气体的管线布置在沉降室的出口处，也设计成管子密排系统，沉降室的底部衬有耐火材料，并配备有清洗用的门，用叉车或相似的设备把渣子和铁分别除去。冷却水将平行分布在沉降室和水冷式高温废气管，通常供应和配备有温度压力和流量测量计，通常回路线有一个温度和压力测量计.52 手指及竖炉顶罩系统：手指系统采用全封闭，以保护液压缸和软管不受下落废钢的损坏。用两个风机（每个功率为15，000 Nm3/h）向手指系统罩内吹空气以保证竖炉水冷系统里的孔，手指正是通过该孔定位在竖炉里的，同时空气也可促进二次燃烧。为了避免生产过程中冒黑烟及二次燃烧不完全，手指系统罩总是处于密闭状态并且两个手指风机始终处于工作状态。 与二次燃烧室相连的直接排烟系统顶罩将竖炉密闭起来，加废钢时，液压缸和马达提升/下降并打开/关闭带有移动框架的顶罩，操作时气幕将密封它们之间的缝隙（风机功率15，000 Nm3/h），灰尘和废钢不能从烟道和顶罩间缝隙出来，所有的介质供应都通过一个悬挂管线相连。53 直接排烟系统：生产过程中炉内产生的高温废气通过竖炉（初级系统）进入直接排烟系统，排烟系统包括收集灰尘和渣粒的沉降箱。同时位于炉子上部屋顶罩（二次系统）捕获加料和出钢过程中从电极孔冒出的烟尘、废气。在炉盖下部能测量炉内压力，通过安装在直接排烟系统水冷部件里的一个PLC控制挡板控制炉压。根据现有的知识，要保证废钢预热，炉内就应存在一定的负压，但是负压越大，损耗也就越大。直接排烟系统和二次燃烧室的第一部分衬有耐材，二次燃烧室有一滑动门，一班倒空一次。废气在竖炉中预热了废钢，所以废气温度一般低于传统电弧炉的废气温度。为达到环保要求，二次燃烧室（PC）上部装有三个空气油烧嘴，烧嘴功率可根据生产情况和PC室废气温度自动调节。连接竖炉和二次燃烧室之间的烟道上部装有两个辅助风机（设计功率20000 Nm3/h/每个），它可使废气中CO完全燃烧，风机工作情况可有生产（电能输入）和PC室中所测废气中的游离氧含量来监控。54 二次燃烧系统：二次燃烧装置的作用是保证从炉子初级除尘系统中出来的CO挥发性有机物（VCO）得以完全燃烧。这就意味着必须提供充足的氧气并将温度调整到所需燃烧各种物质的燃点以上。由于手指风机吹入空气，二次燃烧在竖炉底部已开始进行，顶罩密封风机、稀释风机不断提供二次燃烧所需的氧气，并在废钢塌陷时达到峰值。二次燃烧烧嘴可根据工艺状况随时调整废气温度。541 手指风机包括两种模式：在现场模式中，手指风机能够关闭并可开到其最大速度的50，该功能仅在维修和维修后作用。自动模式中的手指风机必须保持全程运转以减少断电次数，手指风机的转速受输入电能和工艺情况的控制。542 联锁：如果风机在遥控模式中不能运转，则二次燃烧烧嘴和炉子也不能启动。如果远控模式中的一个风机出现故障而炉子仍在工作，必须降低能量输入和氧气流量，剩下的风机要全马力开动。同时向操作人员发出减少能量输入和氧气流量的有关指示。如果多个风机（多于一个）出现故障，则要停炉，在所有的风机都能重新运转时才能重新开炉。55除尘器载满灰尘的气体先通过粗煤气管道进入灰尘漏斗下部然后进入位于上面的除尘室，从而把这些气体过滤成符合要求的净化气体布尘袋是利用压缩空气和滤尘器控制装置进行周期性清洗，以达到所要求含尘量，用微差压清洗代替固定时间调节清洗可以节能，自动滤尘控制和各种操作条件下的信号系统可以监视并在FSF控制室中显示控制信号。56风机站有两个风机，类型为径向、双吸。除尘系统必需的抽吸靠离心风机完成。安装在除尘设备的出口处、在净化气体侧的风机通过除尘器的净化气体通道和净化气体管抽吸清洗过的气体，并通过在净化气体烟囱把烟气直接排至大气中。在出口处有手动操作拧板用于隔绝每个风机以便维修，为减少噪音，净化气体烟囱安装消音器，风机罩配备有隔音安全装置。57 狗窝抽吸系统：在冶炼和出钢阶段溢出的烟气，通过狗窝内的环形管抽吸，并送至混合气管。58 除尘罩抽吸系统：在加废钢料时产生的烟气通过除尘罩收集，以炉顶结构安装在FSF竖炉的上部，除尘罩和混合气管相连。从除尘罩中抽吸的气体用于冷却FSF的溢流气体。6、主要污染源的洁净化手段及综合利用：61噪声控制：炉子完全装入带有8个门的狗窝内（Doghouse）。这有两个原因，首先炉子根据炉内负压操作，但仍有一部分烟气溢出，靠狗窝来收集烟尘，以此减少抽排烟尘所需能量并且减少熔化能量；其次是电炉冶炼过程中产生较强噪声，设计采用大密闭罩隔声，炉前噪声可明显降低；噪声可降到85dB。操作室内噪声75dB。因此在电弧尚未被泡沫渣所屏蔽时，狗窝罩改进了平台四周的环保条件。另外，对除尘风机和其它噪音大的设备，均设有消音装置和降噪措施，使岗位噪音达到国家有关要求，厂界噪音经厂房隔音及距离衰减后符合工业企业厂界噪声标准。62废水处理：电弧炉水系统分软水、净环水和浊环水三个系统。其中软水闭路循环无外排。净环水开路循环，没有直接排污，而是作为过滤器的反冲水进入浊循环系统并为其补充水加以利用。浊环水为开路循环，对于少量的浊环排污水采用沉淀、撇油、过滤、冷却等工艺处理后溢流排放，水质污染指标远低于国家钢铁工业水污染物排放标准（二级）的规定。为确保水质稳定，提高循环利用率，各系统均采用投加低磷复合配方的水质稳定剂的方法进行处理。63 固体废弃物的综合利用：100吨竖式电弧炉出渣采用炉渣渣化、蒸汽处理、多孔铸铁板渗水层等的渣区处理方法。由于三炼钢渣区周围场地狭小，通风不畅，打水时所产生的水汽会沿炉口向狗窝内扩散，因此在渣区外加两台大功率轴流风机。电炉生产时产生大量的氧化渣，经过热泼渣处理后送至安钢现有渣场处理，经破碎、磁选和筛分，钢铁料返回电炉炼钢使用。氧化渣用于铺路和制砖，作为建筑材料使用。除尘设施收集的含铁粉尘及水处理产生的氧化铁皮和含铁尘泥均送至公司机械化原料场作为烧结原料加以利用。水处理系统产生的废油回收后由公司统一处理。64烟尘处理：100吨电弧炉积极采用新技术、新工艺，改进操作方法和管理，极大地减少废物的排放量。FSF洁净化系统设施均配备炉体除尘和屋顶除尘，散装料设定点除尘，排放废气达到排放标准。该工程针对烟尘污染源设置的除尘系统采用分点捕集、集中处理的方式进行处理。电炉产生的高温烟气，采用炉内排烟、密闭罩和屋顶罩三结合的捕集方式。各捕集点捕集的烟气通过一台过滤面积为15800平方米的布袋除尘器的处理，然后实现达标排放。除尘系统在控制上采用先进的PLC程序控制，通过计算机画面操作，系统附有除尘风机与电炉的联锁功能。100吨电炉洁净化系统的工艺和控制在国内较为先进，除尘效果良好，符合国家有关粉尘排放的标准，实现达标排放。如：电弧炉连续装料可减少粉尘量的40，预热炉中的废钢能捕获部分气体中的粉尘并将其送入电炉。65其它洁净化技术：采用“交流竖炉带指形托架”技术，使100的入炉废钢均经过中、高温预热，回收了烟气中的热量使电炉能耗达到新的水平。 本工程采用的交流超高功率电炉，配备了动态无功补偿装置（SVC），使电炉的供电质量稳定可靠，功率因素提高，降低了电能消耗。7、 100吨电炉连铸工程投产后，环保设施的运行逐渐暴露出许多设计问题，在设备运行过程中进行了大量的技改技措，逐步完善设计，成立除尘攻关组，对除尘进行技术攻关的项目主要有：71对PLC程序进行修改解决了仓壁迹灰搭桥的问题；72对风机的控制柜进行修改解决了风机启动故障问题；73通过对屋顶罩