电弧炉烟气治理技术及其应用研究

刘云照 付春宝 龙仕美

（贵州创普环保科技有限公司，贵州 贵阳 550000）

钢铁工业是国民经济的基础产业，是实现现代化建设的重要保障。然而，由于高能耗、高排放等问题一直影响着居民生活。在钢铁厂电弧炉生产中，会产生大量的烟气，其具有很强的毒性，对人体健康构成严重的威胁。随着我国经济的快速发展和消费能力的提升，生活和工业中产生的污染烟气越来越多，其中，电弧炉烟气对于环境的影响较大。因此，对电弧炉烟气治理技术及其应用进行详细探究迫在眉睫。

1 电弧炉烟气的形成机理

电弧炉烟气的形成可分为两个阶段：第一，少量细小的炉料被尾气带走，或者金属液滴从熔池中飞溅而出，并被尾气带走；第二，各类物理反应或者化学反应，比如小颗粒凝聚、晶体相沉淀等等。电弧炉烟气的形成机理主要包括以下几点：（1） 电弧炉中高温区元素的挥发作用，比如碳化反应区、电弧区等；（2） 在脱碳反应或者电弧波动所产生的炉渣液滴飞溅、金属液滴飞溅，金属液还会发生脱碳破裂，进而形成更小的烟尘；（3） 被尾气直接带走的细小颗粒炉料，比如铁合金、石灰等等。

2 电弧炉烟气治理技术

在电弧炉烟气治理中，常用设备有旋风除尘器、湿式除尘器、电除尘器以及袋式除尘器等。旋风除尘器是利用离心力来去除烟气中的颗粒物，对大粒径颗粒物效果良好，若以它为主要除尘设备来治理电弧炉排放的细小粉尘肯定不能达标，因此，不宜在本工程中作主要除尘设备使用。湿式除尘器对粒径小的颗粒物除尘效果也不理想，并且需消耗大量水，同时还需对污水、污泥进行处理，易产生二次污染，也不合适在本工程中应用。电除尘器对微米、亚微米粉尘有较好的捕集效果，但结构复杂，需使用大量的钢材，同时还需配备一套高压电源，一次性投资较大，适合于在大烟气量下使用。袋式除尘器除尘效率较高，对微米、亚微米粉尘捕集率可达99%以上，且操作方便，运行可靠，特别适用于中、小烟气量的治理。

3 电弧炉烟气治理技术应用实例

3.1 电弧炉钢厂概述

某钢厂现有东、南、北三个生产厂区，东厂区的第一炼钢分厂现有3 台5t 炼钢电弧炉，每年向大气排放大量含尘烟气，主要污染物为铁的氧化物粉尘，直接危害附近居民的身体健康和污染大气环境。在本次烟气治理中，首先对2#电弧炉进行治理。2#炼钢电弧炉为炉盖旋转加料，变压器额定容量3200kVA，公称容量为5t，实际最大装料量为15t，装料次数4 次，冶炼周期为210min，其中熔化期90～180min，氧化期30～60min，还原、出钢、加料约40min。吹氧时间170min，吹氧压力4～6kg/cm2。

3.2 捕集罩形式选择

目前，中小型电炉烟气捕集方式多采用的有炉盖罩、上部旋转罩、可开行大密闭罩等。根据2#电炉的特点及厂方要求，结合以上捕集罩的特点，本系统采用的是可开行大密闭罩。

3.3 除尘器主体结构

除尘器划分为4 个仓室，布置成一列，下部进风，上部出风；各仓室进风口与滤袋之间设挡风板，在箱体内部取上进风方式；每个仓室设150 条滤袋，滤袋尺寸为120mm×6000mm。4 个仓室共计600 条；滤袋材质选用涤纶针刺毡；脉冲阀为Dg80 型直通式快速脉冲阀，其压力输出口为双扭线结构；上箱体顶部设有落水坡度和落水槽，以防止顶盖积水；每个仓室设一个灰斗，设有一台仓壁振动器和一个人孔门。

设备型号为CDY 型；处理风量为110000m3/h；过滤面积为1357m2；过滤风速为0.8m/min；入口烟气温度≤120℃；滤袋材质为绦纶针刺毡；滤袋尺寸为120mm×6000mm；滤袋数量为600 条；喷吹压力为0.15～0.25MPa；压气耗量≤3.2m3/min；设备阻力≤1800Pa；脉冲阀膜片使用寿命为15 万次；滤袋使用寿命为2 年；除尘器漏风率≤5%。

3.4 除尘工艺

2#电炉除尘系统主要由可开行大密闭罩、长袋低压脉冲袋式除尘器及计算机控制系统组成。除尘系统布置形式如图1 所示，含尘烟气由密闭罩收集经风管进入除尘器过滤后，再经风机由烟囱排出。粉尘消灰后落入灰斗，经卸灰阀排出。除尘器前风管上设有混风阀，当烟气温度过高（大于120℃） 时，由自动控制系统控制该阀打开，混入野风，使温度回到除尘器正常工作范围。风机入口前还设有风量调节阀，可按需要调整抽风量。密闭罩分炉前罩和炉后罩两半，电炉冶炼时两罩合拢，加料、出钢及更换电极时两罩分开，罩子靠驱动机构拖动。

3.5 控制设备

除尘器的控制设备采用BMC4 型计算机控制柜。袋式除尘器清灰自动控制；混风阀及风量调节阀的自动控制；除尘卸灰控制；监测和显示除尘器进出口压差，超限报警；监测和显示除尘器进出口烟气温度，超限报警；清灰显示；清灰时脉冲阀阀号显示。

主要性能指标：（1） 清灰控制方式。在除尘器进、出口总管上的压力变送器连续监测除尘器进出口总压差，压差数显范围为0～5kPa。当总压差传达到设定值（1800Pa） 时，计算机控制系统启动清灰程序，除尘器喷吹系统开始工作。清灰控制方式有定时、定压差和单仓清灰三种，正常生产时，选择定压差方式，在设备检修时选择定时或单仓清灰方式。（2） 清灰状态。脉冲间隔为1s～99h，可调；脉冲宽度为10～200ms，可调。（3） 温度控制。温度检测与数显范围为0～300℃。（4）混风阀及风量调节控制方式为准比例调节。

3.6 压气系统

除尘器清灰需压缩空气。厂方提供的气源接至储气罐，通过调压阀将压力降至除尘器清灰所需压力范围（0.15～0.25MPa），然后经油水分离器除去其中的油水，供脉冲阀使用，平均耗气量≤3.2m3/min。

3.7 烟气治理系统运行效果

该烟气治理系统运行时间为两年半，炼钢厂房外看不见黄烟外溢，滤袋及膜片未更换。系统处理风量为108000m3/h；除尘器漏风率为3%；除尘器排放浓度为20mg/m3；除尘器阻力≤1800Pa。

4 结语

综上所述，随着国家对大气污染物排放限值的严格执行，在工业发展中，必须严格控制污染烟气治理和排放。对此，应注意综合考虑电弧炉自身的原料及冶炼工艺特点，采用半密闭罩、长袋低压脉冲布袋除尘器，并应用计算机控制措施，有效控制污染烟气。