梁 廣，賈彩清

（重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶市 400013）

轉(zhuǎn)爐煙塵靜電捕集效率實(shí)驗(yàn)研究

梁 廣，賈彩清

（重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司，重慶市 400013）

由于煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)爐的煙塵特性呈周期性變化，靜電除塵器的收塵效率也不同。本文建立了熱態(tài)的靜電除塵器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并從某煉鋼廠(chǎng)取樣轉(zhuǎn)爐煙塵，實(shí)驗(yàn)研究了靜電除塵器對(duì)轉(zhuǎn)爐煙塵的收塵效率，測(cè)試了A型與B型兩種極板的極板間距、放電電壓對(duì)效率的影響，研究結(jié)果對(duì)于轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

轉(zhuǎn)爐；靜電除塵；效率；采樣；測(cè)試

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)飛速發(fā)展，截止到2009年，我國(guó)的轉(zhuǎn)爐數(shù)目超過(guò)600座，年產(chǎn)鋼超過(guò)4億噸。目前我國(guó)絕大多數(shù)轉(zhuǎn)爐除塵采用OG濕法[1]，OG濕法的排放很難達(dá)到鋼鐵工業(yè)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且單位能耗、水耗都很高，煤氣回收的利用率也較低。除塵風(fēng)機(jī)等設(shè)備頻繁結(jié)垢，使維修量加大，從而影響生產(chǎn)。干法靜電除塵技術(shù)是德國(guó)魯奇公司與蒂森克虜伯鋼鐵廠(chǎng)研制成功的轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收的干式凈化系統(tǒng)，該除塵方式不用大量濁環(huán)水洗滌煤氣，而采用蒸發(fā)冷卻器+靜電除塵器+煤氣冷卻器的“干式”系統(tǒng)，具有凈化效率高、能耗低、干粉塵可設(shè)置壓塊系統(tǒng)，已經(jīng)被業(yè)界認(rèn)定為今后的發(fā)展方向[2]。

1 對(duì)轉(zhuǎn)爐煙塵靜電捕集效率的研究必要

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，干法技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其排放能夠低于10～20 mg/Nm3，但由于轉(zhuǎn)爐煙塵的復(fù)雜性，目前轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計(jì)仍然缺乏詳細(xì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)爐煉鋼周期包括加料、吹氧前、吹氧中后、測(cè)溫取樣、補(bǔ)吹、出鋼、濺渣護(hù)爐、倒渣等過(guò)程[3]，每個(gè)過(guò)程的煙氣條件、粉塵特性都不盡相同，而靜電除塵器的除塵性能受到多種因素的影響，因?yàn)殪o電除塵器的基本原理是電暈放電，而煙氣成分、煙氣溫度、煙氣濕度、煙塵濃度與電特性都會(huì)對(duì)放電過(guò)程有影響，因此其除塵性能也受到這些因素的影響。

現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計(jì)，由于研究的缺乏，其設(shè)計(jì)還未深入考慮轉(zhuǎn)爐煙塵的特性，仍然基于傳統(tǒng)的多依奇效率公式進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]，此外，其陽(yáng)極板、放電陰極的選擇也缺乏轉(zhuǎn)爐直接數(shù)據(jù)的支持。本文將建立熱態(tài)的靜電除塵器實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并從煉鋼廠(chǎng)獲得實(shí)際的轉(zhuǎn)爐煙塵，實(shí)驗(yàn)研究靜電除塵器對(duì)轉(zhuǎn)爐煙塵的收塵效率，考察A型與B型兩種極板、極板間距、放電電壓以及煙氣流速對(duì)收塵效率的影響，為轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和方法

2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

靜電除塵效率測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示，包括風(fēng)機(jī)、流量計(jì)、加熱段、給粉裝置與采樣裝置。

圖1 靜電除塵效率測(cè)試系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)提供實(shí)驗(yàn)所需要的風(fēng)量，風(fēng)量根據(jù)靜電除塵器的通過(guò)氣流速度決定；風(fēng)機(jī)上安裝有變頻器，同時(shí)采用一個(gè)蝶閥來(lái)共同調(diào)整所需要的流量，流量監(jiān)測(cè)采用流量計(jì)。實(shí)際的轉(zhuǎn)爐煙氣的溫度一般在120℃～180℃左右，為此在實(shí)驗(yàn)中采用多根電阻絲來(lái)對(duì)氣流進(jìn)行加熱，使得氣流溫度穩(wěn)定在120℃以上。給粉裝置采用文丘里原理，粉塵為實(shí)際轉(zhuǎn)爐排放的粉塵，將粉塵放置在一個(gè)盛灰盤(pán)中，通過(guò)一個(gè)文丘里噴管來(lái)吸取粉塵，通過(guò)調(diào)節(jié)文丘里噴管的壓縮空氣流量來(lái)控制給粉量。對(duì)于除塵效率的測(cè)試，采用煙氣分析儀進(jìn)行采樣稱(chēng)重實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)靜電除塵器包含兩根放電極，收塵極板之間的距離可以調(diào)節(jié)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)靜電除塵器考慮A型與B型兩種極板，A型板基本上可以視為平板，而B(niǎo)型板是褶皺形狀，兩塊極板采取前后分別布置。實(shí)驗(yàn)中，采用空氣作為模擬煙氣，空氣溫度控制在125℃，粉塵濃度約為5 g/m3，空氣含濕量約為13 g/kg。根據(jù)轉(zhuǎn)爐工藝，把實(shí)驗(yàn)粉塵分為兩種，一種粉塵代表非吹氧階段，一種粉塵代表吹氧階段，吹氧階段的粉塵設(shè)定含有50%的鐵粉。除塵器風(fēng)速取1 m/s，這也是靜電除塵器常用的值；放電電壓考慮40 kV與60 kV。實(shí)驗(yàn)還補(bǔ)充了流速為1.2 m/s、極板間距為450 mm的工況，以考察風(fēng)速的影響。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

如上所述，實(shí)驗(yàn)測(cè)試了多個(gè)組合工況，所有工況的效率測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1所示。

表1 效率測(cè)試結(jié)果

可以看出相同放電電壓與風(fēng)速條件下，A型極板的收塵效率高于B型極板的效率，原因可能與極板的形狀有關(guān)系。A型板基本上可以視為平板，而B(niǎo)型板是褶皺形狀，在相同的平均間距下其與放電極的實(shí)際距離差別很大，對(duì)放電強(qiáng)度有影響。收塵極板間距350 mm時(shí)的收塵效率高于極板間距400 mm時(shí)。當(dāng)極板間距增加到450 mm，風(fēng)速增加到1.2 m/s時(shí)，除塵效率明顯降低。另外，極板間距與放電電壓對(duì)除塵效率的影響非常顯著。以A型板為例，極板間距400 mm、放電電壓40 kV時(shí)，非吹氧階段粉塵的收塵效率為41.5%，當(dāng)極板間距減少至350 mm時(shí)收塵效率提高了21.7%，當(dāng)極板間距不變放電電壓提高了60 kV時(shí)，其除塵效率提高了57.0%。

靜電除塵器的效率與放電電壓一般可以視為線(xiàn)性關(guān)系[5]，為了進(jìn)一步分析靜電除塵器效率特性，將表2中的數(shù)據(jù)以放電電壓為橫坐標(biāo)繪制曲線(xiàn)，如圖2與圖3所示。對(duì)于A、B兩種極板而言，其效率與放電電壓的關(guān)系是類(lèi)似的。放電電壓為40 kV時(shí)，非吹氧與吹氧階段在極板間距為400 mm時(shí)是相近的，吹氧階段極板間距為350 mm時(shí)效率最高，非吹氧階段極板間距為350 mm時(shí)次之。放電電壓為60 kV時(shí)，非吹氧階段極板間距為400 mm時(shí)效率最低，吹氧階段極板間距為400 mm時(shí)較高，但與放電電壓為40 kV時(shí)不同，此時(shí)非吹氧階段極板間距為350 mm時(shí)效率最高，而吹氧階段極板間距為350 mm時(shí)效率稍低。吹氧階段與非吹氧階段的區(qū)別在與粉塵的成分，吹氧階段的粉塵含有50%的非吹氧階段的粉塵與50%的鐵粉，因?yàn)檗D(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中吹氧階段時(shí)煙道中氧氣含量極低，此時(shí)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的大量鐵粉沒(méi)有被氧化而直接進(jìn)入除塵器中。

圖2 A型板的除塵效率關(guān)聯(lián)因素曲線(xiàn)

圖3 B型板的除塵效率關(guān)聯(lián)因素曲線(xiàn)

4 結(jié)論

1）相同放電電壓與風(fēng)速條件下，A型極板的收塵效率高于B型極板的效率；

2）收塵極板間距350 mm時(shí)的收塵效率高于極板間距400 mm時(shí)；

3）當(dāng)極板間距增加到450 mm，風(fēng)速增加到1.2 m/s時(shí)，除塵效率明顯降低；

4）粉塵成分對(duì)靜電除塵效率有顯著影響。

[1] 鞏婉峰.轉(zhuǎn)爐一次除塵新OG法與LT法選擇取向探析[J].鋼鐵技術(shù),2009（2）:46-50.

[2] 王永剛,王建國(guó),葉天鴻,等.轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)鋼廠(chǎng)的應(yīng)用[J].重型機(jī)械,2006（1）:1-3.

[3] 張巖,張紅文.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010.

[4] 唐國(guó)山.工業(yè)電除塵器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

[5] 龍正偉,馮壯波,姚強(qiáng).靜電除塵器數(shù)值模擬[J].化工學(xué)報(bào), 2012,63(11):3393-3401.

Research on Electrostatic Dust Collecting Efficiency Test of Converting Furnace

LIANG Guang,JIA Caiqing
(CISDI R&D Co.,Ltd.,Chongqing,400013,China)

Due to complexity of CF production process,dust characteristic of CF reflects periodical change and dust collecting efficiency of Electrostatic collector is different.Thermal electrostatic collector test table is established,CF dust is taken as sample in a steel plant,dust collecting efficiency of CF dust can be researched in the test,polar plate spacing of Type A polar plate and Type B polar plate and the effect of discharge voltage on efficiency will be tested,research result has an important guiding significance for design of CF dry electrostatic dust collector.

converting furnace(CF);electrostatic dust collecting;efficiency;sampling;test

TF066.3+8

A

1004－4345(2015)02－0029－03

2014－02－20

梁廣（1978—），男，高級(jí)工程師，主要從事氣體凈化及除塵設(shè)計(jì)工作。