转炉烟气含水量对干法除尘效率的影响

摘 要：人们在总结转炉干法除尘效率的影响因素时，常将重点放在静电除尘器本体的机械、电气设备上，而忽略了烟气成分的变化与除尘效率的内在关系。本文以重钢一炼钢厂转炉干法除尘系统在生产过程中遇到的实际问题以及相应的技术参数为基础，重点分析了烟气含水量对除尘效率的影响，并结合实际给出一些改进建议。

关键词：干法除尘；含水量；除尘效率

1 概述

转炉干法除尘系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器、煤气风机、煤气切换阀站以及煤气冷却塔组成（如图1）。与传统的湿法除尘（OG法）相比具有：①除尘效率高，通过蒸发冷却器粗除尘以及静电除尘器精除尘可直接将粉尘降至25mg/m3以下；②在水、电消耗上较低；③煤气回收量大，降低了钢铁企业运行成本等优势，是一种目前广泛应用的除尘方式。重钢一炼钢厂于2009年先后完成了3座210t转炉干法除尘的建设工作，投产运行5年来很好的保证了干法除尘系统的稳定运行。但2015年以来常出现煤气放散塔“冒黑烟”以及煤气柜加压机积灰等情况发生，因此从烟气含水量对除尘效率的影响作了系统分析，并采取措施加以控制。

2 烟气含水量对除尘的影响

烟气含水量对除尘效率的影响主要通过改变烟气中粉尘比电阻来实现。

2.1 静电除尘器内部结构及工作原理

静电除尘器是整个干法除尘系统的核心设备，其主要由内部机械结构件，例如阳极板、阴极线、分流板以及振打系统和外部高压直流供电装置，例如升压變压器、阴极振打瓷瓶等。当含粉尘烟气通过静电除尘器内4个电场时，在高压电场作用下经过：

①高压电场将气体进行电离；

②烟气中的粉尘进行荷电；

③带有正负电荷粉尘分别向阳极板、阴极线移动；

④通过阴阳两极以及振打系统将烟气粉尘捕集；上述4个过程后回收利用。内部结构如图2所示。

图2 阳极板、阴极线结构示意图

2.2 粉尘比电阻对静电除尘效率的影响

粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的主要参数，由于导电性能差异，将直接影响烟气中粉尘的荷电情况，从而影响静电除尘器效率。粉尘比电阻的定义为：粉尘在疏松状态下的视在电阻或当量电阻，在数值上等于单位面积、单位厚度粉尘电阻值。通过查阅资料可知，静电除尘器最佳的粉尘比电阻范围是104～1010Ω·cm。粉尘比电阻过大或者过小，当烟气通过静电除尘器电场时都不利于粉尘的荷电。

2.2.1 粉尘比电阻过低对静电除尘效率的影响

当粉尘比电阻小于104Ω·cm时， 带负电荷粉尘到达阳极板表面时会立即释放电荷，同时在高压电场的静电感应下带上与阳极板同极性的正电荷（如图3中的A）。当同级电荷粉尘形成的斥力大于粉尘对阳极板的粘附力时，则已附着在阳极板上的粉尘会脱离而重返烟气中，形成局部二次扬尘。重返烟气中的粉尘在除尘器内又与离子相碰撞，重新获得与阴极同性的负电荷而再次向阳极板运行（如图3中B）， 形成了在阳极板上的跳跃现象，不能很好的附着在阳极板和阴极线上，最后被气流带出除尘电器，出现放散塔“冒黑烟”现象或者直接进入煤气柜，直观表现为除尘效果差。

150][含水量（%）

0 5

10

15

20][比电阻（Ω.cm）

>1.0×1012

7.61×1011

2.23×1010

9.18×109

5.46×108][＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

3 控制烟气含水量的措施

转炉烟气经烟罩汽化冷却至800℃-1000℃后，进入干法除尘蒸发冷却器。在蒸发冷却器内，工业水经环形布置于蒸发冷却器顶部的18支蒸汽雾化喷枪，通过蒸汽雾化喷出，将高温烟气直接冷却至150℃-200℃。在此过程中，实现了对转炉烟气的降温、粗除尘以及调质处理。在整个过程中，喷枪喷淋水量是利用EC出口溫度设定值以及烟气温度、流量值，通过PID（比例-积分-微分控制调节器）加以控制；同时，蒸汽雾化效果与喷枪设备状况有关。上述两点将直接影响烟气含水量，因此如何控制烟气含水量，使粉尘比电阻处于适宜范围需采取相应措施。

3.1 合理使用喷枪

喷枪长时间使用后，喷嘴会自然磨损，雾化性能下降，喷雾形状、喷射角度，喷射覆盖面也会发生改变。从而使雾化水颗粒变大，转炉烟气受热不均，导致喷淋水不能充分蒸发，使设备结垢同时增加烟气含水量。因此，蒸汽雾化喷枪在使用超过5000 炉（约1季度）后应拆除检查，及时更换磨损以及堵塞的喷枪。

3.2 合理设定EC出口温度值

喷淋水量是通过EC出口温度设定值以及烟气温度、流量值综合计算得到，在转炉冶炼工艺特性数据呈线性变化的两端，特别是在转炉刚下枪开吹2min 内和转炉冶炼后期，由于介质烟气温度的急剧变化，PID 控制因为计算的延时会造成喷水量的调节跟不上温度的变化情况，致使喷淋水量偏小，使烟气含水量偏低粉尘比电阻增加。因此要合理设定EC出口温度值为200℃-230℃，以保证烟气含水量。

4 结语

本文通过倒推法，从静电除尘器内部结构原理到粉尘比电阻对其效率的影响，再到烟气含水量对比电阻的影响，从而得出烟气含水量对干法除尘效率的影响，并有针对性的提出了改进控制措施，以期对除尘效率的提高有借鉴作用。

参考文献：

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[4]何立波，王显龙，贾明生.影响静电除尘器效率的控制因素[J.]中国电力，2004（37）：74.

[5]王兆明.提高静电除尘器效率的措施与途径[J].工业技术，2013（27）.

作者简介：

龚小勇，男，1987.09.17，重庆人，汉，副主任工程师，研究方向：干法除尘以及转炉余热锅炉应用。