Consteel连续炼钢电炉除尘技术综述

1、Consteel连续炼钢电炉除尘技术综述Consteel连续炼钢电炉除尘技术综述通风室薛晓丁张宇清/阿勇VI喉I本文扼要地介绍TConsteel电妒工艺和电妒烟气中的有毒物. 并针对其除尘系统的流程设备配王，运行控制等方面进行T空面蜻连，以使有关设计.科研工作 者对遗种节能，环保型电妒的除尘技术有较为奎面的了群.硼ConsteelYP竺 7(1 闸.” -F7Ij,J, J.仁 JcomprehensiveDescripti0nontheDedustingTechnologyf7/forContinuousSteelmakingEAFofConsteelTypel。XueXiaodingZha

2、ngYuqingHeYongAbstractThispaperhasbrieflydesibcdprocessofConsteelEAFandpoisono usmaterialinfumefromEAF,andgivencomprehensiveintroductionintermo力tsdeducingsystemow,equipmentconfiguration,operationconUoL-tc.s0thattherelateddesigningandresearchingpersonsCallhaveacomprehensiveunderstandingofthededusting

3、technologyforthiskindofEAFwithenergysavingandenvironmentprotectionfeamres.KeywordaConsteelEAFDedustingScrappreheating1Consteel电炉工艺90年代电炉炼钢技术发展的主要特钮E之一是利用电炉烟气预热废钢以降低吨钢能耗和生产成本.目前废钢预热电炉的类型主要有：双壳炉,Fuchs竖炉和Consteel连续炼钢炉.Consteel连续炼钢技术是由意大利德兴集团公司(THETBCHINTGR0UPCOldPANIES)所属的英特制钢公司(I既STEEL)开发的新技术.其主要特点是连续

4、加料，连续废钢预热和连续冶炼.它具有高生产率和低生产成本两太优点.图1是Consteel电炉的工艺简图.废钢，生铁等炉料通过预热段输送机和连接小车连续不断地加A电炉熔池同时电炉抽出的高温烟气与废钢逆向而行.利用烟气的显热和化学热对炉料进行连续预热.预热后的废钢温度可 高返600c .连续加入电炉后迅速熔化， 使电炉在整个炼钢过程都处于“熔清”状 态，没有废钢”穿井”期.从而电炉可以一直在全功率F冶炼，实现了电弧的平稳 操作.提高了变压器的1.作效率和功率冈 数，缩短了冶炼周期.减少了炼钢耗电.自第一套L业性Consteel装置于1985年 投运后，在美国，日本，意大利等地已有另外4座Const

5、eel电炉相继建成投产.并 取得了显着的经济效益.由于炼钢过程电弧的平稳操作，炉前噪声可降到100分贝以r,无需普通电炉常 用的隔噪措施一大密cjj罩(doghouse)并 且与传统的顶加料电炉相比,Consteel电 炉产生的烟气量较少，除尘设备的配置可 比普通电炉小3040.因此.Consteel电炉是一种典型的环保，节能型 炼钢电炉.?40伟冈铁技术1999年第6期2烟气中的主要污染物Consteel电炉的主要污染物有 vOC,NOx,CO,二恶烷,味喃和电炉粉 尘等,熟悉这些污染物的生成条件和特性将有助于我们对Consteel电炉除尘技术更 深入的了解和掌握田IConsteel连馈炼钢

6、电炉工艺茴圈VOC,NOx 和 c0VOC（V olatileOrganicCompounds 一 挥发性有机化台物）产生于废钢中的油 污,涂漆,橡胶等有机物 在典型的电炉 装料条件F.刚进入预热段的废钢会产生 丈量的VOC.该类有机物大多数具有毒性 部分被列为致癌物质，如氯乙烯,苯等， 部分对大气臭氧层具有破坏作用.如氯氟 炫和氢氯氟炫等.电炉炼钢时向炉内吹氧，喷碳的过程 使得炉内排烟含有大量的CO（一氧化碳）, co与废钢预热段内喷入的空气燃烧时将产 生NOx（氮氧化物的混合物）.NOx排入 大气后在阳光照射下与氧反应将生成一种有毒化学烟雾，能刺激人的眼，鼻粘膜，引起病变.过量的排放还将引

7、起“酸性雨” 产生.对于VOC,NOx和C0国内外均有相应的政府法令对其排放进行管制.VOC和cO是可燃气，一般在排放前可将其燃烧掉，而NOx则需要通过合理地控制预热段内 CO 的燃烧过程.以降低其产生量.二恶烷(DIOx)和味喃(FURANS)二恶烷和味喃在 280c480c的温度范围内可从废钢中的多种有机物中生成，其成分为聚氯二苯并毗一二恶烷(PCDD)和聚氯二苯井毗一味喃(PCI)F),分别有75和135种独立的但非常相似的氯化物.常温下两者均为固态,具有高熔点和高沸点，以及有限的水 溶性二恶烷和味哺是有毒致癌物质，一旦生成后就必须在高温F与中间有机化合1999年第6期钢铁技术？4l?物

8、一起完全氧化燃烧，生成C0z和H20.欧共体(E.E.C)制定了对l7种二恶烷和味哺同类物的限制标准，具体限制是 以2,3,7,8四氯二并毗一二恶烷的 0.ing/m的毒性当量（TEQ）为排放极限， 我国目前暂时还没有制定相应的排放标 准.电炉粉尘在Consteel电炉的废钢预热段中，烟气的流速比较低，烟气中的大量金属尘粒 沉降在废钢表面又返回到电炉内，从而大 大降低了进入除尘系统烟气中的含尘量 而且粉尘粒度也比较细.据有关资料介绍 Consteel电炉的平均产尘量为llkg/t钢. 比传统工艺减少了 30%左右.3ConsteeI电炉除尘技术要点3.1降尘系统工艺流程Consteel电炉的除

9、尘方式通常为炉内排烟+屋顶罩，图2是典型的Consteel电 炉除尘系统流程图.为了更有效地捕集电 炉出钢时产生的烟气，国外有的厂商也有 设出钢罩的.电炉在正常冶炼过程中产生的一次烟 尘（即炉内排烟）通过连接小车进入预热段（亦称一次燃烧室）.预热段入口处的 烟气温度约为1300c，烟气与废钢逆向而 行，预热废钢，烟气达到预热段末端时温 度降至1000 C左右.随后烟气进入二次燃 烧室.气流速度降低.烟气中的大颗粒粉 尘得以沉降，各种有害物质进一步燃尽. 二二次燃烧室后的烟气冷却采用混风”急 冷”的方法.即利用来自屋顶罩的冷空气 混风将烟气温度瞬间降至约 500 C （一次 混风）.然后烟气进入

10、机力风冷器，温度 进一步冷却至300c以F,最后与屋顶罩 排风管汇合（二次M风）,烟气温度降至 120c左右，进入布袋除尘器过滤净化，经 由土风机，消音器排放至人气.圈2ConsteeI电炉除尘系统流程圈 l翕I.?42伟冈铁技术1999年第6期 从除尘系统配置上看，Consteel电炉 与普通电炉基本上是一致的，其主要区别 是对于1000c左右的炉内排烟的冷却普 通电炉采用的是水冷烟道，而Consteel电 炉却不设水冷烟道，采用的是混风冷却的 方式,这样做是为了 “急冷烟气，防止 烟气中的有害物再生显然，水冷烟道的 内表面及一些拐弯，死角紊流区域烟气温 度较低，适合二恶烷和味喃的再生条件，

11、 所以Consteel电炉炉内排烟冷却不采用水 冷烟道，这无疑是考虑因素之一.3.2除尘系统主要设备配置废钢预热段废钢预热段是Consteel工艺的技术关 键，它既是电炉的连续进料装置也是除尘 系统的烟气流通通道.除了预热废钢外， 焚烧有害物净化烟气也是预热段的主要功 能.通常在预热段与电炉加料口交接处设 有烧嘴，并且沿预热段长度方向布置了多 个助燃压缩空气喷吹点，用以辅助烟气中 oo气体的燃烧.这样,c0的燃烧既产生热 量强化了废钢预热效果，义有利于对废钢 预热产生的VOC一二恶烷和味喃等有害物 的燃烧净化.废钢预热段由预热器（上部罩体），炉料输送机，连接小车和气动密封装置组 成.预热器本体

12、的设计主要是考虑对炉料 输送机的密封和保温，外壳一般为钢板结 构,内衬耐火材料，通常高度为l_8m,宽 度为2m,长度为20m30m.预热段的末 端由一台长度约为4In的连接小车与电炉进 料口连接起来，预热段的始端设有一套气 动密封装置，用以防止烟气的泄漏和减少 热损失.二次燃烧室烟气进入二次燃烧室时气流速度突然 降低，使烟气中的大颗粒粉尘得以沉降（有 时亦称沉降室）.烟气在二次燃烧室内至 少要停留2秒钟以上，以确保预热段后残 留的VOC以及所有的碳质化合物都被充分 燃尽.为了使有害物充分燃烧，燃烧室内 的烟气温度需要维持在1000c以上，为此 仓体的设计要最大限度地提高紊流程度 （采取设置挡

13、板，改变烟气流向等措施）, 燃烧室及其与预热段之间的连接采用内衬 耐火材料的管道结构，并考虑要有良好的 保温隔热性能.风冷器与普通电炉一样，Consteel电炉内排 烟系统配置的风冷器也是用于冷却二次燃 烧室后温度为500c左右的烟气，并将其 降温至300 c以下.普通电炉在炉盖排烟 弯管与活动套管问的缝隙处要吸入大量的野风”将炉内排烟温度从大约1400c 冷却至1000c左右,所以其内排烟系统风 量较大.而Consteel电炉炉内排烟用于预 热废钢，相应的炉内排烟系统风量较小. 据有关资料介绍，Consteel电炉比相同规 格的普通电炉的内排烟系统的排风量少 30%左右,故其风冷器的配置也比

14、较小.屋顶罩普通电炉一般采用料篮顶装料，炉盖 需要移开.炉料倒入电炉时将要产生大量 的烟气，屋顶罩的最大排烟量一般都是按 装料期设计的.而Consteel电炉是连续装 料，不存在装料期排划的问题，屋顶罩的 最大排烟量通常是按出钢期考虑.一般地 讲对于相同规格白电弧炉而言， Consteel电炉屋顶罩的排风量比普通电炉少30如.除尘器，主风机与普通电炉相同，Consteel电炉的烟 尘净化通常采用脉冲布袋除尘器.由于烟 气用于废钢预热后其粉尘具有油性，又细 又粘，布袋除尘器的过滤风速宜控制在 1.2m/min以内，并且宜采用具有强清灰特 性的高压脉冲清灰装置，压缩空气压力为 5kg/cm7kg/

15、cm,清灰采用分室离线喷 吹的方式.如前所述，Consteel电炉无论是炉内1999年第6期钢铁技术?43?排烟或是屋顶罩的排风量均比普通电炉 小，因此除尘系统主风机的能力也比普通 电炉小.另外，.虽然我国冶金行业有关节 能规定要求20吨以上的炼钢电炉除尘系统 主风机必须配置液力耦台器或其它调速装 置，但是由于Consteel电炉冶炼全过程比 较平稳，在装料，冶炼和出钢过程中产生 的烟气量起伏不大.因此除尘系统的主风 机一般不考虑调速运行.综上所述.除尘器和主风机的处理风量小而且除尘系统是定风量运行，因此除 尘系统的一次性投资和长期的运行费用都 比较低，这是Consteel电炉除尘系统的主 要

16、特点之.据介绍，对于一个80万t/a 规模的炼钢厂而言.Consteel比传统电炉 除尘系统设备可节省投资60万美元左右. 33除尘系统的运行控制由于Consteel电炉的冶炼全过程比较 平稳.排风簟起伏不大，除n风机定转 数运行，囱此除尘系统运行的过程控制比 较简单，而对烟气的燃烧，冷却，泄漏等 的控制是除尘控制系统涉及的主要内容. 3.3.1有害物的燃烧控制如前所述，Consteel电炉烟气中的有机有害物是通过焚烧进行净化的，因此烟 气的燃烧控制是除尘系统尾气排放能否返 标的关键，而整个燃烧净化过程基本上是 在预热段内完成的.一般认为.c0含量在50mg/m左右进行950 c1000c的氧

17、化燃烧时，可将VOC,二恶烷及其发生源有效地燃烧掉为 了维持预热段末端烟气有1000c以上的高 温，没计上采取了炉内微负压控制及预热 段入口气封控制的措施（详述见后）.以 防止混入过多的冷空气降低烟气温度，同 时也避免了有害气体从预热段外溢.并且 采用了二次燃烧室内烟气停留2秒钟的设 计，进一步保证了一次燃烧残留的有害物 充分燃尽.NOx 一般容易在高氧含量的燃烧条件 下生成，所以预热段内必须控制过剩空气 量.首先预热段内用于c0燃烧喷入的空气 要适量控制，其次空气的喷入要沿预热段 长度方向上多点布置，让c0在整个预热段 中连续不断地燃烧.使预热段在2/3的长 度上处于非氧化火焰，这样就可以有

18、效地 降低烟气中NOx的含量.Consteel除尘系统通常都配有连续监 测摊放气体的流量，温度和化学成分的装 置.并根据监测数据相应地调整炉压，气 封和燃烧空气喷吹量，确保大气环境的空 气质量.二次混风阀控制如前所述，一次洗风是为了 “急冷” 预热段出来的高温气，将气温度从 1000c “急冷”至500c左也，以防I气中二恶烷和味哺等有害物的再生为l 省系统总排风耸.Consteel电炉的一玖 混风管引自屋顶罩排风总管.次洗风喇一般采用开栩j阀，即I炉正常冶炼时蚓 fj开启混风“急冷”气,而电炉山侧时 装料输送机停返，炉内不需要排，阀fj 处丁荚闭状态.二次混风是为了控制进入袋式除尘器 前的烟

19、气温度，确保除尘设备的安全返 行.-二次混风阀通常是凋悟阀，其功能是 根据一次混风后烟气的温度进行凋即一次混风后烟气温度降不到没定值时二次 混风阀将进行“憋风”调.,将部分_1次 混风挤入一次M风管，加人一次混风 量保证“急玲”效果.，-二次混风阀的控制原理参见图 2.炉压控制Consteel电炉炉压控制是为了防止炉 内烟气外溢污染车间环境，同时还要避免 炉外低温空气过多地通过电炉的电极孔进 入炉内降低烟气温度，影响烟气的净化燃 烧和废钢预热效果.据有关专家介绍，?44伟冈铁技术】999年第6期Consteel电炉正常冶炼时炉压在一 60Pa一190Pa范围内比较合适.炉压控制设施由 设在炉盖内侧的测压探头.压力传感控制 器和炉压调节阀组成.如图2所示，炉压 调节阀设在废钢预热段末端的排烟管道 上.其阀板通常为水冷结构.电炉正常冶 炼时.压力传感控制器根据涌压探头渊得 的炉