炼钢电弧炉烟尘净化设计(design of fume cleaning for electric arc furnace)

对电炉炼钢过程中产生的高温含尘烟气，进行捕集、冷却和净化处理，使排放的烟气符合排放标准的工程设计。其设计内容包括：烟气净化系统、集烟方式选择、排烟量确定和设备选择。

简史在20世纪50年代初，电炉烟气捕集采用高悬伞形排烟罩，烟气经高效旋风除尘器或袋式除尘器净化。此法由于混入空气量较多故排烟量大，设备与管道工程投资高。50年代末开发排烟量较小的炉顶排烟罩捕集烟尘，但烟罩妨碍检修，影响生产。到60年代，发展为除直接从炉内排烟系统即在炉顶上原有的三个电极孔外，另开第4孔排烟。因炉气温度高，采用文氏管等湿式洗涤器冷却降温和净化烟气，或通过水炼lian冷管道和空气冷却器降温后用袋式除尘器净化。单一的炉内直接排烟法不能捕集电炉在装料、扒渣、出钢时产生的全部烟尘，需要增设二次烟尘捕集系统，即屋顶排烟罩，以满足日趋严格的环境保护标准要求。到70年代末期，针对超高功率电炉冶炼时发生的强噪声而开发了电炉全密闭罩。它不仅能更好地控制烟尘对环境的污染，而且减轻了强噪声对人的危害。由于排烟量的减少也降低了能耗。

烟气净化系统根据电炉烟尘捕集方法的不同，净化流程分为两类。一类是普通功率小型电炉采用的炉盖罩捕集烟尘，其净化流程为：

大于30t的高功率或超高功率电炉采用第4孔与二次集烟罩联合排烟，其除尘系统见示意图。

净化系统还有正压和负压之分。正压系统的引风机设置在除尘器前，其缺点是风机叶轮易磨损。负压系统的引风机设置在除尘器后，其缺点是风机风量比正压系统大10％。

集烟方式选择根据电炉容量大小，集烟方式分两类。一类是3～15t的中小电炉，采用在炉盖上方设排烟罩的外排烟方式，外排烟罩对炉内冶炼影响不大，但集烟效率稍低，混风量大，排烟温度低，对炉盖设备检修带来不便。另一类是30t以上的高功率或超高功率电炉，通常采用一次烟气与二次烟气联合排除方式。一次烟气是在炉盖上开第4孔排除。二次烟气可采用全密闭罩和屋顶排烟罩排除。全密闭罩(doghouse)是一外壁为钢板的钢结构罩，内壁贴耐火毡隔热消音。侧壁与顶部有自动启闭的操作大门，电炉安置在罩内。冶炼时烟气从炉体与炉盖的缝隙逸出，由设在罩体顶部的排烟管排出。屋顶排烟罩安设在炉子上方屋架或屋顶上与烟道相接，将散入厂房的烟气抽出。全密闭罩的排烟量比屋顶排烟罩小，在超高功率电炉上采用，消除冶炼噪声效果明显。

排烟量确定电炉炉内烟气产生量可按物料平衡法、热平衡法、综合法计算得出，也可按指标折算法得出。工程设计常用综合法或指标折算法。综合法的计算主要包括两部分：(1)根据金属熔炼量及最大降碳速度产生的CO量；(2)炉门及炉盖等不严密处进入的空气量。

指标折算法确定的排烟量，对普通功率电炉每吨钢取500～700m³／h，高功率电炉每吨钢取700～800m³／h，超高功率电炉每吨钢取800～1000m³／h，采用燃料与氧气辅助烧嘴的超高功率电炉每吨钢取1000～1200m³／h。从炉盖第4孔抽出的烟气温度为1200～1400℃。

电炉用炉外排烟时，其捕集烟尘的罩子不论是炉盖罩、钳式侧吸罩、叉式侧吸罩、排烟量相差不大，一般按每吨钢560～700m³／h确定。

全密闭罩的排烟量可按炉子外排烟量和密闭罩缝隙进风量计算确定，也可按每吨钢5000～6000m³／h指标进行估算。

设备选择电炉除尘系统的主要设备有烟气冷却器，除尘器和主引风机。(1)电炉冶炼过程排出的烟气温度达1200℃以上，进入净化设备前必须进行冷却。常用的冷却方法有直接掺空气冷却和间接掺空气冷却两种。前者设备简单，烟气量增大较多，除尘设备和风机相应加大；后者烟气通过钢板烟管在空气中自然换热降温或用风机强制冷却。两者经比较后确定。(2)由于电炉冶炼过程产生的烟尘温度高，成分变化大，烟尘比电阻高且颗粒极细，因此，一般较少采用电除尘器，多采用袋式除尘器净化烟尘。

电炉除尘在确保符合排放标准的条件下，还应考虑节能。烟气净化系统的电耗折算成每吨钢为30～50kW•h。电炉排烟采用全密闭罩可降低电耗。如何保证密闭罩更加适应工艺冶炼操作尚需完善。