转炉干法除尘工艺分析（通用8篇）
转炉干法除尘工艺分析 篇1
1 前言
随着氧气转炉炼钢工艺的发展，相应的煤气净化回收技术也在不断地发展完善。以日本“OG”法为代表的“湿法”技术和以德国“LT”法为代表的“干法”技术一直占据着氧气转炉炼钢煤气净化回收的技术主导地位。自1994年上海宝钢集团两台250t转炉煤气净化回收采用干法除尘工艺以来，截至2010年底，转炉炼钢采用干法除尘工艺在国内已投产应用几十套。实践证明，干法除尘工艺系统在应用中阻力损失小、煤气回收量高，回收粉尘可直接利用，同时节约能源；系统布置简化，整体占地面积小，没有二次污染和污水处理系统，便于管理和维护。因此，具有更高的经济效益和环保效益，符合目前我国节能减排的主流趋势。
早在上世纪80年代，我公司就参与研发干法除尘工艺系统的关键设备———圆筒形静电除尘器，是国内最早具备圆筒形静电除尘器设计、制作、安装及调试的专业化除尘厂家。以下结合电除尘器的设备维护对所做出的技术改进简要介绍。
2 电除尘器技术改进及维护
2.1 壳体结构强度计算
本设备壳体的关键设备为环梁（见图1）。其制作工艺复杂，工序要求多，同时要求采用20g或16MnR材料，制作过程中需考虑焊接应力变形问题，如变形控制不当，将造成环梁制作误差加大，严重影响设备正常运行。对于环梁制作去除焊接内应力的方法，我们认为，主要是通过控制内应力的方法来达到，其基本要求有两个：焊件上热量尽量均匀和尽量减少对焊缝自由收缩的限制，通常采用的工艺措施如下：
1）合理的装配与焊接顺序：可有效控制焊接应力。
2）焊前预热技术：预热既能减小工件各部位的温差，又能减缓冷却速度，所以是降低焊接残余应力的有力措施之一。预热可分为局部预热或整体预热。对刚性大、厚度大的工件，应整体预热，这样降低残余应力的效果更佳。
3）除了以上控制应力的方法外，还应在焊接结构的设计上采取措施。例如：对称布置焊缝、避免封闭焊缝等。以及对阻碍焊接接头自由收缩的部位加温，使之与焊缝同步伸缩等。
2.2 电场内部走台结构改进（见图2)
电场内部走台主要作用为承载刮灰系统扇形支架往复摆动所施加的载荷。在早期投产的设备运行中发现有内部走台下沉现象的发生，下沉严重的将导致刮灰系统运行异常，只能停机后进行加固修复，影响炼钢生产的连续性。因此，需对内部走台的整体结构进行合理计算，合理选取材料规格，保证其在长期运行中不发生变形。
2.3 阴极放电线及限位技术改进（见图3)
电除尘器内部设备在运行中最难维护的就是阴极放电线，由于转炉炼钢操作的间断性，电除尘器运行长期处于高温和低温的周期性变化中，同时转炉除尘烟尘浓度高，对放电线的腐蚀不可避免。在长期运行中，放电线断线现象时常发生。断线现象主要发生在第一电场，二电场次之，三、四电场很少断线。由于烟气是不均匀通过电除尘器内部，断线点主要发生在除尘器断面的中部和下部。断线位置及原因主要有以下几点：
1）放电线端部焊接处。原设计放电线与端头螺杆采用焊接方式连接，长期腐蚀导致焊点处脱落。
2）放电线无芒刺段。由于前部电场每两排收尘极板采用顶杆限位极间距，此部位放电线无芒刺，但长期振打及温度变化，顶杆有变形，使放电线与顶杆间放电距离变小，产生放电电弧导致断线。
3）高含尘烟气进入除尘器内部，长期冲刷放电线导致断线。
如断裂的极线与收尘极板搭接，将直接导致二次电流为零，影响收尘效率，因此对相应结构进行如下技术改进：
1）放电极线采用整体激光切割制作，此种加工方式放电极线尖端无毛刺，上下端部套扣后与阴极小框架连接，连接时每端设双螺母连接，方便调节安装的松紧度，保证放电线连接松紧适度不变形。
2）对收尘极板顶杆进行加工处理，消除尖端点，同时采用固定与活动相接合连接方式。
3）均布气流改进，通过模拟气流实验，对气流分布板开孔率进行合理确定，确保烟气均匀通过电场内部。
以上措施的改进，可有效减少断线现象的产生，延长放电线使用寿命，提高设备的连续使用率。
2.4 极板与刮灰装置间距技术改进
电除尘器设备在运行中，由于内部温度较高，通常在150℃～200℃之间，收尘极板受热膨胀自由伸长，同时扇形刮灰支架长期往复摆动发生下沉。以上两方面结合使收尘极板与刮灰支架间距离缩短，极易发生极板刮擦刮灰支架，导致收尘极板变形，需停机检修，直接影响系统的生产。因此需从以下几方面做出技术改进和维护：
1）在设计中，提前考虑高温下热膨胀量的产生，合理确定每排收尘极板长度及其与刮灰支架间的距离。
2）充分发挥刮灰系统限位开关功能，在刮灰系统运行异常时通过转距报警功能（两个开关）和正反转控制功能（三个开关）发出信号至上位机，可提前判断设备故障发生点，以便停机检修。
3）如前所述，合理设计内部走台，保证连接在内部走台下部的刮灰支架不变形和下沉。
2.5 刮灰轴承技术改进
电除尘器刮灰系统轴承是设备运行中需重点维护的部件之一。由于刮灰轴长期高速运转，对轴承的磨损不可避免。同时，轴承需采用集中润滑系统进行定期供油。以往设计中均采用进口轴承，而且轴承结构为整体形式，不仅安装时对装配要求精度高，安装难度大，而且在运行磨损后如需更换，需拆除刮灰轴及相关部件，才能更换轴承，维护难度很大。通过技术改进，将整体轴承改为分体剖分式结构，采用上下两半轴承用螺栓连接安装在刮灰轴上，在后期维护时只需拆除螺栓就可更换轴承，大大减轻业主维护的工作量，提高了工作效率。
2.6 刮灰扇形支架技术改进
刮灰扇形支架(见图4)是电除尘器设备的关键部件之一，因其展开半径大，要求装配精度高，无法实现整体发货，因此在设计上作出如下改进：
1）扇形支架主体采用H型钢制作，不产生焊接变形。
2）扇形支架主体连接处开孔全部采用铰制孔方式，在厂内制作并预组装后拆除，并做好连接标记，方便安装现场组装，有效保证安装精度。
3）扇形支架下部弧形钢板焊接时采用中间向两侧多人同时施焊，焊接时提前对焊件预热，防止焊接变形。
3 独立设计及设备国产化
从转炉煤气干法除尘系统成功应用以来，电除尘器设备中的部分关键设备一直由外方供货，其中包括泄爆阀、高压电源及整流器、电瓷配套件等。通过近几年我公司与国内配套厂家的合作与开发，电瓷配套件可完全由国内电瓷专业厂家供货，对设备运行无任何影响。同时，国产泄爆阀在使用过程中可实现自动弹起及复位，高压电控部分信号显示及使用正常，因此以上设备均可替代国外同类型产品，完全可实现国产化应用。目前已完成泄爆阀的实验性泄爆检测，高压电控部分已完成样机制作和试验，可提供全套电除尘器设备，实现整体。
4 结语
1）本文仅对电除尘器主要技术环节进行了简要介绍，对设备其它细节性技术改进末做具体说明。同时，随着更多设备的投产使用，我们会进一步对运行中暴露出的问题进行合理改进，使转炉干法除尘系统充分发挥其节电、节能、省水、环境可持续、设备稳定运行的方向发展。
2）通过实践证明，煤气干法除尘现在已是转炉煤气除尘系统的主导方向。
3）通过各个部件的实现国产化，以及关键设备的独立设计改进，发展前景很好。
参考文献
[1]黎在时.电除尘器的选型安装及运行管理[M].北京:中国电力出版社,2005.
[2]冯捷,张红文.,转炉炼钢生产[M].北京:冶金工业出版社,2006.
转炉干法除尘工艺分析 篇2
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：
[1]刘晨，吴奕.蒸发冷却在转炉干法除尘电除尘器前的应用[A].第14届中国电除尘学术会议论文集[C].2011.
[2]杨东武.蒸发冷却技术在炼钢LT干法除尘系统上的应用[J].冶金动力，2013（10）：15-17.
[3]尹连庆，王晶.粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究[J].电力环境保护，2009（5）：25.
[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：
转炉煤气干法除尘技术论述 篇3
关键词：转炉煤气,干法除尘,技术应用
0引言
转炉煤气的除尘技术可以分成干法和湿法两种,其中,干法除尘技术具有降低新水消耗、提高能源回收率,提高能源利用率的作用。所以,在转炉煤气除尘过程中应用越来越广泛。在实际应用过程中,由于干法除尘系统设备的技术要求高,过程控制比较复杂,因而会出现一系列的问题。后来通过对系统的改进,降低了除尘过程中故障的发生,也为系统的改进积累了丰富的经验。转炉煤气干法除尘技术的顺利应用,对降低能源消耗,提高煤气回收率具有重要意义。
1转炉煤气干法除尘技术概述
转炉煤气干法除尘技术中,应用最广泛的是两种方法,分别是鲁齐的LT法和奥钢联的DDS法。其中,LT法是由德国的鲁齐和蒂森于20世纪60年代末联合开发的转炉煤气干湿除尘方法。后来,西门子———奥钢联公司在这个基础上开发了DDS法。目前,我国国内的公司也开发出了国产干法除尘系统。转炉煤气干法除尘系统主要包含了煤气冷却系统、除尘系统和回收系统。在这个过程中,1 400℃~1 600℃的转炉煤气经过活动烟罩、气化冷却烟道回收蒸汽之后,温度降为1 000℃左右。然后进入蒸发冷却器进行冷却、粗除尘、增湿调质,最后温度将为150℃~500℃,粉尘浓度由80~150 g/m2减小到40~55 g/m2。煤气经过静电除尘器之后,粉尘浓度进一步为10mg/m2。对于整个系统而言,影响除尘效果的主要有两个器件,分别是蒸发冷却器和静电除尘器。
1.1蒸发冷却器
蒸发冷却器顾名思义是利用水蒸气的蒸发冷却原理来工作的。和湿法除尘技术相比,这种冷却方式极大地降低了冷却所需要的水量,达到节约水的目的。目前,应用最为广泛的是双流体外混式喷枪,冷却水从喷嘴中心孔喷出,被加热的蒸汽从中心孔的环形间隙喷出,而且在喷嘴口处形成雾化水。其喷水量是由计算机根据蒸发冷却器的进出口温度流量来控制的,同时,蒸汽可以用氮气来代替,从而达到节水的目的。
1.2静电除尘器
静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统的核心,它是防止爆炸和控制出口烟气浓度的关键设施。转炉煤气中常常含有70%的一氧化碳气体,这是一种可燃性气体,一旦遇到空气很容易发生爆炸。所以,将静电除尘器设计成为圆筒型,同时在进气口和出气口处安装有自动开启和关闭的防爆阀,一方面可以使不同成分的气体被分开,另一方面在发生爆炸时,能够进行卸压,保障设备安全。静电除尘器的电极材料和极配形式对于除尘效果来说非常重要,采用合理的极配形式以及质量合格的电极材料,才能更好的达到除尘效果。
2转炉煤气干法除尘技术应用现状
2.1技术应用效果
通过实践表明,利用干法除尘技术进行转炉煤气的除尘处理之后,烟气中的粉尘浓度可以控制在30 mg/m3之下。而回收煤气的粉尘浓度可以稳定的控制在10 mg/m3以下。其除尘效果要远远好于湿法除尘技术。但是目前,我国有90%的转炉任然在使用湿法除尘,干法除尘虽然有所应用和推广,但依旧远远没有达到节能减排的目的。
2.2能耗状况
除尘系统的能耗主要包含水耗和电耗两个方面。经过实践研究表明,干法除尘技术能够明显降低除尘系统的能耗水平。干法除尘系统中,采用蒸汽冷却装置对转炉煤气进行冷却,大大降低了冷却水的消耗量,而且提高了冷却效率,研究发现,干法水循环的用水量是湿法的1/4,而耗水量是湿法的15。由于干法除尘系统的阻力相对较小,只为湿法的1/3,所以干法除尘所要求的风机功率也相对较小,消耗的电功率也就要小一些。
3转炉煤气干法除尘技术改进措施
转炉煤气干法除尘技术虽然具有良好的环保节能效果和经济效益,但是由于转炉操作和系统控制要求高,使得在实际应用过程中存在诸多问题。比如说除尘器的泄爆问题、蒸发冷却器内壁积灰问题、以及高成本的输灰压块系统问题。
3.1关于静电除尘器泄爆的技术改进
静电除尘器是利用高压电场使得烟气发生电离,使带电粉尘在电场的作用下和气体分离,进而达到除尘的目的。煤气爆炸的极限通常有两个:一是一氧化碳的体积含量大于9%,并且氧气含量大于6%;二是氢气体积含量大于3%,且氧气含量大于4%。当烟气中的成分超过了爆炸极限,就会被电场中的电弧点燃发生爆炸,使气体体积迅速膨胀,一旦超过泄爆阀自身的压力设定值,就会发生泄爆现象。如果泄爆现象严重,会造成除尘系统内设备的损坏。即使是小型的泄爆现象,也会造成静电除尘内部极板和极线的损坏。所以,在控制静电除尘器泄爆方面,首先,应该控制烟气中一氧化碳、氧气和氢气的含量,使其保持在爆炸极限之下;其次,要优化转炉控制和设备结构;最后,达到防爆的目的。
3.1.1转炉操作的控制
首先,在转炉开吹阶段,要采用阶段供氧的方式,在钢铁冶炼最开始的阶段,碳、氧反应比较缓慢,所消耗的氧气量比较小,这时应该减少氧气的供应量,防止多余的氧气进入静电除尘器中;其次,加料的控制,铁水、废钢、氧化铁皮等入炉原材料的不稳定性,增加了泄爆的可能性,所以有效控制所加原料,也是控制泄爆的重要手段;最后,为了控制煤气中氢气的含量,应该尽量保证加入的废钢、冷却剂等干燥,避免带入水分,被还原成氢气和一氧化碳。
3.1.2优化设备结构
首先,可以利用掺入惰性气体的方式来降低烟气中的一氧化碳、氧气和氢气的体积比,使其不超过爆炸极限值。目前,多采用掺入氮气的方式来稀释烟气中三种气体含量比;其次,优化静电除尘器内部的装置。静电除尘器内部,有极板、极线、刮灰振打装置等;最后,合理的配置极配形式,能够有效延长静电除尘器的使用寿命,提高除尘器的除尘效果,加强极板厚度以及材料强度,也能够有效的防止泄爆造成的破坏。
3.2蒸发冷却器内壁积灰问题解决措施
蒸发冷却器是除尘系统中主要设备之一,它具有冷却烟气、粗除尘和调节烟气电阻比的作用,冷却器的温度控制是系统正常运行的重要保障。由于喷水控制的影响,会造成内壁积灰的问题,在实际工作中,清灰难度也比较大,对冷却器的冷却效果造成严重影响。为了解决蒸发冷却器内壁积灰的问题,(1)应该增加蒸汽压力,利用转炉自身蒸汽和外部供气联动的方式,保障蒸汽压力的稳定性。(2)可以将蒸汽雾化改为氮气雾化,并且要喷嘴处的氮气压力不低于0.75 MPa,从而减小内壁积灰延长喷枪使用寿命。
3.3粉尘回收系统问题的解决措施
早期的粉尘回收中,常常采用热压快的形式,将粉尘在回转窑中加热到500℃~600℃之间,然后通过高压压成块状,在氮气密封状态下冷却后送回转炉,代替废钢和矿石的使用。这种方法,往往成本较高,而且对于热压工艺和设备操作要求也比较高,在实施过程中容易出现各种问题。鉴于此,可以采用冷压技术,相较于热压,其设备操作要求较低,占地面积小,并且不需要进行回炉加热,起到很好的节能效果,具有良好的经济效益。
4结语
蒸发冷却器和静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统中最重要的两套设备,在技术应用过程中,系统故障也主要出现在这两种设备之上。在实际应用过程中,应该对干法除尘技术进行改进,一方面对烟气中氧气、一氧化碳和氢气体积比和冶炼原材料进行控制;另一方面可改进设备,增加设备的安全系数。
参考文献
[1]盖东兴,胡建亮.转炉煤气干法除尘系统安全性探索[J].冶金能源,2013,32(3):61-64.
[2]胡建亮.转炉煤气除尘技术比较和新干法除尘技术探析[J].冶金动力,2015(4):13-15.
转炉煤气干法除尘在国内的应用 篇4
关键词：转炉煤气,干法除尘,LT
转炉煤气是钢铁企业冶炼过程中产生的优质资源,其热值比高炉煤气高,产气量较大,有较高的回收价值。另外,由于转炉冶炼过程中产生的烟气粉尘含量很高,可达到80~150g/Nm3,因此转炉煤气必须经过冷却、净化才能达到环保要求排放至大气或送入煤气柜进行储存供下游用户使用。转炉煤气净化及回收系统兼具以上功能,并且还能利用汽化冷却烟道(即余热锅炉)回收蒸汽,利用除尘设备回收含铁量很高的粉尘。因此,转炉煤气净化及回收系统是实现钢铁企业转炉负能炼钢的主要手段之一。
转炉煤气净化回收系统通常也称作转炉一次除尘系统,主要有干法(LT法)技术和湿法(OG法)技术。湿法系统主要有环缝洗涤和双文系统。干法除尘系统相比湿法除尘系统,具有显著的省水、节能优势,国家发改委已将转炉煤气干法除尘技术列入国家重大技术装备研制和重大产业技术开发专项。
1 转炉煤气干法除尘技术流程
转炉在吹炼时产生大量含有CO和氧化铁类粉尘的高温烟气,高温烟气由活动烟罩捕集并经汽化冷却烟道冷却至1000℃左右,然后进入蒸发冷却器降温、调质、粗除尘,温度降至200℃左右后,进入静电除尘器进行精除尘。经精除尘后的煤气,根据煤气品质及生产状况进行回收或放散。煤气若是回收,则需经煤气冷却器二次冷却,温度降至70℃后进入煤气柜贮存;煤气若是放散,则需点火燃烧后再排放。在蒸发冷却器、静电除尘器处收集的干灰通过输灰设施输出,分别在灰仓贮存,由车间统一处理。经系统净化后的烟气含尘量可降至10mg/Nm3以下。系统流程图如图1所示。
2 在国内的应用情况
从1994年宝钢第一次全套引进国外转炉煤气干法除尘系统开始,至今已有40多座转炉采用了干法。目前我国采用干法除尘的部分转炉见表1。
我国部分转炉干法除尘效果见表2,不仅放散烟气含尘量达到了设计要求,煤气回收量也大大提高。根据宝钢经验,与OG法相比,采用LT法除尘工艺,吨钢可节电约1.1k Wh,节水约3t,并可回收10.5kg含铁75%以上的粉尘和相当于20L燃油的优质煤气。
3 主要问题及解决措施
3.1 系统泄爆
泄爆是转炉煤气干法除尘系统最常见和对生产影响最大的问题之一。泄爆主要发生在静电除尘器,一旦静电除尘器内发生爆炸,安装在静电除尘器进出口的泄爆阀会打开,卸掉爆炸产生的骤升压力,从而保护静电除尘器内设备。发生泄爆后,转炉冶炼必须中断,需要确认故障排除和泄爆阀归位后才能恢复生产。静电除尘器内的爆炸其根本原因是烟气中的CO(或H2)与O2混合后浓度到达一定比例后,经电场中高压闪络的电弧火花引起爆炸。这种爆炸的条件在系统中不可能完全避免,因而造成电除尘器泄爆时有发生。
泄爆多发生在开吹、加料和补吹阶段。发生泄爆的原因有很多,包括冶炼操作不当、原料含水量高、碳氧反应不充分等。目前可通过规范冶炼操作、分批多次加料、氮气吹扫等手段降低发生泄爆的可能性。
3.2 蒸发冷却器喷淋效果控制不佳
蒸发冷却器是实现对烟气降温、粗除尘和调节粉尘比电阻等功能的设备。其喷淋效果对系统净化和除尘具有关键作用。如果蒸发冷却器喷淋效果控制不好,容易造成蒸发冷却器内壁积灰、粉尘过湿、刮板机过载等问题,系统设备故障率高等问题。
要使蒸发冷却器喷淋效果达到满意的效果,需要合理布置喷枪,使雾化液滴能覆盖整个烟气流通断面;喷枪的雾化效果要好,应保证压力雾化介质(蒸汽或氮气)的压力,同时经常检查和清理喷枪;喷淋控制系统能够实现需要的温度控制精度。
3.3 静电除尘器极线断裂
静电除尘器极线过去一般使用厚度2mm碳钢或合金钢制材料,在运行中,由于煤气成分复杂,在一、二电场出现极线断线等严重事故,断线后电除尘器有效面积减少,降低了电除尘器的除尘效率,甚至造成炼钢停炉检修更换极线。造成阴极线断裂的原因主要是通过静电除尘器的烟气所含粉尘(含有Fe2O3、Fe O、Ca O、Si O2、水分等)具有一定的腐蚀性,并且温度在150℃左右,容易造成极线、极板的变形和腐蚀断裂,或着火烧损。这些将会导致极距变小,引起电晕放电,降低电场强度,影响除尘效果。
目前,多数新建静电除尘器都将一、二电场的极线厚度增加到6mm,从而延长了极线的使用寿命,减少了断裂发生。另外,还加强了振打装置的振打清灰效果,减少极线粘灰情况。
3.4 输灰系统故障
输灰系统包括刮灰机、刮板输灰机、卸灰阀、斗提机等。由于运转设备多,在本系统中检修维护工作量最大。如果前端蒸发冷却器喷淋冷却控制不好,产生湿灰,将增大输灰系统的负荷,出现卸灰困难,造成输灰装置过载,链条断链,输灰通道堵死等情况。
要减少输灰系统故障,需控制好蒸发冷却器喷淋冷却效果,保证收集到的粉尘为干灰状态。由于粉尘温度可高达300~400℃,输灰设备需要采用耐高温的材质。同时需经常检查调节刮板输灰机链条的松紧度,特别是投产初期,由于高温粉尘影响,链条伸长,需要多次调节直至链条不再伸长。
4 主要设备国产化情况
转炉干法除尘系统的关键设备通常采用引进国外设备,主要包括:蒸发冷却器喷枪、泄爆阀、高压柜、风机、切换阀站等。
随着国内钢厂用户、工程设计单位及供货商的不断努力,使整个系统及设备都可实现国产化,从而大大减少了建设投资。
5 结束语
转炉煤气干法除尘技术是目前转炉煤气净化领域最先进的技术。实践证明,该技术具有净化效果好、省水、节能、占地省等诸多优势,具有很大的推广应用价值。同时,该技术也在应用中不断成熟,其暴露的问题逐步得到了控制和解决。
参考文献
[1]周茂林,吴强,马丽,等.莱钢120 t转炉干法除尘系统优化改造实践[J].山东冶金,2008,12:25-30页
[2]张东丽,毛艳丽,曲余玲.转炉煤气干法除尘技术应用现状[J].冶金管理,2010,7:57-60页
转炉干法除尘工艺分析 篇5
关键词：干法除尘,电除尘器泄爆,煤气净化与回收,炉口微差压
1 概述
随着转炉炼钢技术的发展, 炼钢工艺的日趋完善, 相应的除尘技术也在不断地发展完善。目前, 氧气顶吹转炉炼钢的烟气净化回收主要有两种方法, 一种是烟气湿法净化回收系统, 一种是烟气干法净化回收系统。
转炉烟气干法净化回收系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器、风机、煤气冷却器、切换站、放散塔几大部分组成, 除尘效果明显优于传统的湿法除尘。较湿法除尘相比, 干法除尘有以下突出的优点:一是除尘效果高, 二是风机功率较小, 因而节约了大量的电能和用水;三是该系统全部采用干法处理, 不存在二次污染;四是系统简化, 占地面积小, 管理方便。因此, 干法除尘技术比传统的湿法除尘技术有更高的环境效益和经济效益[1]。
2 干法除尘技术在承钢120吨系统转炉的稳定应用研究
2.1 简介
河北钢铁股份有限公司承德分公司长材事业二部120吨系统有3座120吨转炉, 1座转炉提钒, 2座转炉炼钢。3座转炉一次除尘系统全部采用新型的干法除尘技术, 由西门子奥钢联成套供货, 每座转炉单独一套干法除尘设备, 三座转炉共用1座转炉煤气柜。
在投产初期, 因半钢冶炼的特殊性, 120吨系统干法除尘的几大环节都存在着不同程度的问题, 一度制约着生产的顺行。几大问题主要表现如下:第一, 电除尘器频繁泄爆, 对电除尘器设备损害较大;第二, 煤气回收回收量低;第三, 控制系统设计不合理, 备件及能源消耗存在浪费现象。
2.2 稳定运行攻关
(1) 对电除尘器泄爆现象的总结及解决办法。泄爆主要分为以下几大类:第一, 前期泄爆, 第二, 中期泄爆, 第三, 后期泄爆, 第四, 其他泄爆等。1) 前期泄爆主要原因分析及解决措施。 (1) 开吹枪位不合理, 随着炉龄增加, 炉况变化, 枪位设定值不合理, 致使开吹大量氧气进入电除尘器。通过对炉龄达到4000以上时要定期测量氧枪枪位, 对于变化的枪位要及时调整来解决; (2) 点火困难, 强行点火, 会导致炉内氧气大量富余, 点着火后使系统达到CO9%、O26%的泄爆点, 使电除尘器泄爆。通过变革原有的纯氧气的吹炼方式, 在开吹前期用氮气混合氧气辅助打火解决; (3) 开吹吹氧曲线不合理, 因总管压力波动, 开吹时氧气总管流量变化较大, 从而导致打火时氧气压力波动较大。通过根据氧气总管压力等级, 将开吹曲线做三种模式来解决;2) 中期泄爆主要原因分析及解决措施。 (1) 吹炼中断, 由于电气、设备原因导致事故提枪, 二次下枪时泄爆。通过保证各连锁点要准确无误, 二次下枪之前, 前后摇炉降温, 再次下枪时氧气流量应设置为低于正常流量, 在开吹之前要先开先氮气, 将炉内的空气全部置换为氮气之后再开氧吹炼解决; (2) 过程加料过于集中导致泄爆。通过每批加入量严格执行加料规定, 抑制碳氧反应速度来解决;3) 后期泄爆主要原因分析及解决措施。加入冷却剂太多, 后期加入冷却剂太多, 导致烟气量突然增大, 发生泄爆。通过后期尽量少加冷却剂, 不得不加入时每批加入量不得超过1吨来解决;4) 其他泄爆主要原因分析及解决措施。 (1) 补吹泄爆, 可通过控制终点拉碳不得大于0.15%解决; (2) 出钢时加入过多的增碳剂导致泄爆, 通过控制增碳剂加入量解决; (3) 合铁时渣铁中 (Fe O) 与半钢中C元素反应, 产生CO达到泄爆条件, 通过控制渣铁的最大加入量, 缩短点火时间来解决。
(2) 重点说明以下几点。1) 吹炼初期用氮气辅助打火。因半钢炼钢的特殊性 (开吹后氧气直接与C发生反应) , 即使枪位、开吹吹氧曲线、废钢等因素都很正常, 在实际过程中还是会发生泄爆现象, 为解决这一特殊问题, 突破了传统的冶炼方法 (即在吹炼时只能吹氧气) , 在吹炼初期采用氮气氧气合吹的方法, 彻底解决了因打不着火引起的泄爆问题。
氮气切断阀控制方式为:在吹炼模式下, 氮气辅助氧气打火模式称为“粗氧打火”模式。开吹后, 氧枪降至开氧点时, 氧气切断阀自动打开, 氧气调节阀按开氧曲线自动进行控制, 氮气切断阀自动打开, 氮气调节阀流量设定为5000立米/小时;在氮气阀开30S后, 氮气切断阀自动关闭。
联锁条件:1) 在氮气氧气混吹过程中, 若氮气总管压力低于10公斤, 立即自动提枪, 同时在画面弹出报警:“氮气总管压力低, 禁止使用粗氧打火, 提枪”在粗氧打火方式下, 若氮气切断阀打开15S后, 氮气流量低于4000立/小时, 立即自动提枪, 关闭氧气切断阀, 同时在画面弹出报警提示“氮气流量低, 禁止使用粗氧打火”;2) 氧气调节阀最大开度限定为65%;3) 在氮气氧气混吹过程中, 若氧枪工作压力大于1.0MPa, 在画面上报警:氧枪工作压力过高, 提枪;4) 氮气氧气混吹过程中, 若氧枪工作压力大于氮气总管压力, 则自动提枪, 并在画面上报警:氧枪工作压力高于氮气总管压力, 禁止使用粗氧打火, 提枪;5) 在氧气阀门先打开后, 禁止氮气阀门再打开。
2) 关键提枪联锁一览表。 (1) 蒸发冷却器系统:蒸发冷却器蒸汽压力正常, 蒸发冷却器出口温度正常, 蒸发冷却器喷水压力正常, 蒸发冷却器入口温度正常; (2) 静电除尘器:电场入口温度正常, CO含量小于9且O2含量小于6, 电场氮气流量正常, 电场加热器正常, 至少两个电场运行, 煤气分析仪正常; (3) 输灰系统:粗灰系统运行正常, 细灰系统运行正常, 刮灰机运行正常; (4) 风机系统:风机轴承正常, 风机轴承氮封正常, 电机轴承正常; (5) 放散塔:引射氮气压力正常, 润滑站正常。
3 生产实绩
120吨系统在投产以来, 高度重视干法除尘系统的的运行情况, 对电除尘器泄爆问题、煤气回收系统、除尘效果及节能减排方面做了大量工作, 也取得了可喜的效果:电除尘器泄爆得到了有效控制;放散塔除尘排放合格, 节能、备件费用降低明显;整套除尘系统运行稳定。
4 结束语
干法除尘系统作为目前转炉炼钢烟气净化的前沿技术, 在节能减排方面具有突出的优势, 是今后的发展方向。从120吨转炉系统的应用来看, 干法除尘最大的应用难点就是在于控制电除尘器泄爆, 电除尘器泄爆是及大的安全隐患。从120吨系统的成功经验来看, 要解决泄爆问题, 主要遵循以下方面:要从思想上真正的杜绝除尘器泄爆放在第一位, 应遵循“生产服从设备”的原则, 从抓管理、抓操作、抓技术三个方面入手, 才能切实杜绝泄爆。
参考文献
转炉干法除尘工艺分析 篇6
一、圆筒型静电除尘器简介
1. 基本原理
静电除尘器由平行排列的集电极组成, 并通过除尘器壳体接地, 多条放电极呈细线或金属条形状, 由绝缘体支撑构成负极, 气体柱塞状连续通过中间串联四个电场集电极之间的间隙, 在高压直流电源作用下使极板间形成电晕放电, 带负电的气体离子和尘粒朝集电极运动, 形成微小电晕电流沉降到集电极板表面达到分离, 由振打和扇形刮灰装置定时清除导入螺旋链式输灰机通过闸阀和双翻板阀排出。
2. 设备组成
静电除尘器为圆筒壳体结构, 其内部由放电极、X形气流分布板、电伴热绝缘子室热保护罩、扇形刮灰装置等组成;外部由机械振打装置、粉尘输灰装置、应急卸灰口、进出口安全泄爆阀和附属氮气密封装置、电气自动化、润滑系统等组成。
3. 流程特点
转炉1500℃的高温烟气经汽化冷却烟道冷却至850℃进入蒸发冷却器, 高压水经雾化喷嘴喷出将烟气直接冷却调质到200℃进入除尘器内呈柱塞状流动进行处理收集灰尘, 同时蒸发冷却器内约40%~45%的粗粉尘和静电除尘器收集的细粉尘经各自链式输送机和滑动卸灰阀排出。
二、设备故障现象分析及改进情况
1. 静电除尘器高压瓷套管损坏
除尘器在使用过程中经常发生电场阴极吊挂高压瓷瓶频繁击穿、断裂和裂纹等现象。经分析有3方面原因。
(1) 阴极吊挂保温箱在转炉正常冶炼过程中不能保持仓内为微正压, 仓内产生的负压一方面造成温度流失, 另一方面将雨雪、寒冷等极端天气的潮气等吸入使加热温度始终达不到80~120℃工作温度, 使加热器长期工作而损坏, 导致箱内结露使瓷瓶频繁闪络放电直至绝缘击穿炸裂。
(2) 保温箱内部绝缘瓷套管上盖端起电场泄爆保护作用的泄压孔因密封不严或密封垫损坏产生负压, 导致空气及潮气等进入降低箱内温度, 电加热温度上不去, 也是绝缘瓷套管击穿损坏的原因之一。
(3) 检修时频繁打开保温箱门造成冷热温差大, 特别是冬季更为严重, 产生的热胀冷缩使瓷瓶损坏, 另外阴极吊挂在更换绝缘瓷套管后, 平衡吊挂未调整好或误差较大产生不平衡力, 在阴极振打过程中造成瓷套管受力不均而损坏。
为防止绝缘瓷套管受潮、结露氧化、引起闪络放电击穿, 对所有除尘器从电场变压器至阴极吊挂出线端子套管室, 全部加装氮气密封装置, 且配备相应的压缩空气进行吹扫;阴极吊挂在更换绝缘瓷套管时必须反复调整平衡, 使其与阴极振打节奏相适应, 避免瓷瓶受力不均而损坏, 禁止频繁进入除尘器内部, 一般每月1次即可, 且最好是选择天气晴朗的日子, 降低内外温差延长绝缘瓷套管的寿命。
2. 静电除尘器增设备用刮板输灰机
除尘器在投产后经过1年的实际使用, 公用刮板机发生过载、顶灰事故6次, 使转炉炼钢停产时间累计达420 min, 此为设计原因造成的, 原设计所有静电除尘器产生的细灰均输送到一套公用输送装置到细灰仓, 未考虑事故和检修的问题, 一旦公用刮板输送机出现故障, 就造成所有转炉停产, 必须进行改进。
经分析研讨, 在西侧增设一套国产细灰处理系统来实现2台公用刮板机互备的需要, 操作上修改完善PLC程序采用远程操作, 一旦运行的刮板机出现故障能及时启动切换至另一台, 确保了细灰正常输出, 从根本上杜绝了因刮板机本体故障对转炉生产造成的影响。
3. 静电除尘器阴极断线
自投产以来几台静电除尘器经常出现一电场阴极断线接地, 使运行电压、电流极不稳定, 甚至为零, 影响除尘效果, 被迫停产检查, 经检查电场阴极框架南端较北端过烧严重, 极线断点为中间无芒刺段, 而阴极线在电除尘器300℃左右高温下长时间受转炉烟气含水粒子产生的原电池和NOX共同作用, 使阴阳极间距变小, 极易产生电弧, 在转炉冶炼时, 一电场处在最恶劣的环境, 高浓度的粉尘不断通过, 极线表面始终有一层粉尘, 电弧腐蚀会不断发生, 加速了氧化腐蚀过程, 再加上电场频繁泄爆产生电弧的高温作用和温度的急剧变化等双重作用下, 导致了扁钢芒刺线中部由2 mm进一步变薄、变形机械强度减弱是断裂的主要原因。
经过摸索避免电腐蚀最有效的措施是保证极线不大量积灰, 将一电场阴极由连续振打改为交替振打, 加大振打力量, 减少包灰量, 然后再降低一电场的电压, 控制其最大升压<50 k V, 其他3个电场控制其最大升压<60 k V以内, 避免电腐蚀的形成或降低腐蚀程度, 对于由极线断线接地引起的运行电压为0 V的情况, 采取对断线部位局部剪除的办法维持其运行, 上述措施实施后, 阴极断线部位大大减少, 保证了静电除尘器的安全运行。
4. 细烟尘出灰公用刮板机加固
原设计所有静电除尘器产生的细灰由底部刮板输灰机、双板阀输送到细灰公用输送装置, 再进入细灰料仓, 但实际使用中, 发现刮板机刮刀经常弯曲、折断, 导致细灰刮板机不规则跳动、过载, 影响转炉正常生产。
经研究在刮板机中部中心轨道两侧各安装一条平衡轨道, 并焊接牢固, 实现刮刀在滑道上平稳运行, 改造后经试运行刮板机未再发生刮刀弯曲、变形、跳动等现象, 有效减少了刮板机本体机械故障的可能性和维护工作量。
5. 改造双板阀控制方式
静电除尘器底部出灰系统安装的双板阀, 用于排灰时起密封隔绝空气作用, 在实际工作中经常出现犯卡停止工作, 导致底部刮板机过载停机停炉事故, 经现场观察发现是由于其开、关到位限位开关触点接触不良和犯卡, 提供给PLC的信号不稳定, 使PLC不能有效控制正常工作。
为减少因双板阀故障导致停机事故, 通过现场反复测量双板阀阀板开启、停顿、关闭、停顿时间的周期和性能分析, 设想首先在一台上双板阀的每个动作用时间控制, 原开、关到位信号只在计算机HMI画面上显示不参与控制的试验模式, 使双板阀的动不作受外部因素影响, 在争得自动化部同意后联合对程序进行了修改, 经过一段时间的运行观察动作可靠, 后又将其它几台也作了相应改造。
6. 粗烟尘出灰系统刮板机改造
刮板机运行出现链条断裂、链轮磨损、断齿、掉链轮, 检修人孔少检修时间长、机尾下方无人孔使机尾积灰无法清理等;而且机头、机尾的磨损为导轨面强度低, 长期与链条摩擦磨损严重产生机械变形, 断裂后更换的时间长;此外其连接螺栓也会在运行中出现松脱, 导致了链轮的脱落, 上述原因为设计和厂家产品制造缺陷造成。
(1) 对于刮板机检修人孔不够的问题, 在机头上方和机尾下方各加600 mm×500 mm人孔一个;对导轨面强度低采用30mm×30 mm×4 mm角钢铺在磨损面上, 焊补牢固, 同时调整链轮的中心度;对链轮及时的修补采用506焊条进行焊补, 然后用砂轮机对其修磨, 保证了链轮的使用效果。改造后清灰容易, 刮板不再倾斜, 消除了被加强筋挂住的隐患, 未再出现断链事故, 避免了更换链轮对生产的影响。
(2) 对于刮板机断齿、掉链轮的处理, 首先将在用的组装式链轮连接螺栓焊牢维持使用, 同时与厂家联系通过沟通分析改进链轮的结构形式, 由组合式改为整体式, 然后再根据使用中的松紧度调节链节的张紧度, 对链节在轨道处摩擦严重的部位, 用角铁修补, 同时将轨道接缝间隙缩小至合适位置, 改造后运行正常。
7. 静电除尘器优化振打参数
在使用过程中发现工作电流/电压不稳定, 有时出现电压有输出电流为零、电压很低甚至为零的现象, 而且阴极包灰严重, 阳极板刮灰达5~6 mm厚, 严重制约了除尘效果, 经观察分析为振打与灰尘负载不匹配, 只有调整修改运行参数方能达到预期的效果。
针对极线包灰、电流低的处理, 一方面采取延长阴阳极振打时间, 加大振打强度来保证工作电流、电压, 另一方面经查阅资料和质询相关单位, 组织专业人员进行专题研讨, 根据经验和灰尘的性能确定运用自动和人工优化功能把对应的脉冲参数编入PLC控制器程序进行优化调整, 使基本运行方式和闪络极限区电压运行在脉冲方式下执行负载状态切换, 来满足电场工作所需电流/电压是负载的函数关系, 振打的时间周期与灰尘负载相匹配, 提高了集电极振打效果, 使高电压装置产生等离子体通道发生闪络所需电压/电流、电压/时间区尽可能随工况变化保持在最大, 消除了极线、板包灰, 阳极板积灰约1.5~2 mm, 收尘效率最佳。
8. 阳极振打锤加固
1#、2#电场阴、阳极振打系统运行中经常出现振打锤脱落, 经分析由于振打频率较高, 振打“八字形”轴套变型、轴销磨损严重, 轴套变薄, 轴从“八字形”开口处脱出引起。
重新加工轴套、轴销, 利用定修间隙用506~507焊条把4个电场的阴、阳极振打“八字形”连接卡子下开口端连接部位加固焊接, 使之不脱套, 同时改造了刮板机档灰板, 有效防止了振打锤掉落把刮板机顶死的现象。
9. 泄爆阀泄爆
静电除尘器在运行时有时进出口泄爆阀动作, 使高电压发生装置跳闸停机, 经分析原因是转炉冶炼时加料、吹氧、煤气回收时炉口频繁降罩操作, 风机联锁转速滞后变化将空气吸入沉淀器中形成CO易燃混合爆炸气体, 在发生闪络时可能被点燃爆炸使泄爆阀动作, 与振打周期关系极大, 针对上述原因通过调整相应的PLC和风机变频器控制参数设置点和“振打降低”功能参数使问题得到解决。
三、静电除尘器日常维修方法
1. 加强点检科学定修
静电除尘器的使用要以可靠性与预知性维修为基础, 坚持以“修理、改造和更新相结”、“以预防为主, 维修保养与计划检修并重”为核心, 以点检定修作保证的原则, 首先发现和确认问题, 为确定正确的检修方向提供依据, 把事故消灭在萌芽状态。
根据经验对设备维护必须坚持点检定修和操检合一的有机结合, 实行目标管理, 明确点检人员的职责, 制定好具体的点检时间、路线、部位、内容, 方法等, 做好记录和信息反馈, 分析设备结构, 抓住关键部位和薄弱环节, 发现事故先兆, 制定定修模型, 拿出处理意见和处理方式, 有效合理的安排和组织定修, 定期组织设备大检查, 对有疑点的问题解体诊断查明原因, 采取果断措施, 彻底处理, 做到小修小改, 大修大改, 逢修必改, 使检修目标明确, 减少过剩维修和失修, 杜绝非计划停车。
2. 精心维护
影响除尘器除尘效果的主要因素有:粉尘的性质、堆积、气体参数以及操作条件等, 在运行中要根据实际情况予以掌握, 摸索出一套合适的具体操作方法。粉尘的性质主要是指粉尘的电阻率。应根据粉尘的不同适当调节除尘电压。
除尘器电晕线和收尘极上粉尘堆积浓度会严重制约除尘效率, 堆积浓度过高会抑制电晕电流的产生, 使尘粒不能获得足够的电荷, 产生电晕封闭, 要通过调整变频器频率改变风机转速和进出口阀门的开度等进行调节。
根据运行经验证明, 清理电晕线及收尘极上的积灰是除尘器维护工作的重点, 仅靠除尘器本身的机械振打装置清灰是远远不够的, 要根据粉尘的不同性质和开机台数规定每台除尘器的具体人工清灰周期, 加大人工清灰的力度和密度, 为确保清灰时人身和设备的安全, 要做到: (1) 操作人员进入本体进行清灰时必须在停机8 h降温后进行, 而且全程保持风机运转通风, 以防闭气造成窒息, 同时电钳工配合检修和监护; (2) 电工停电后必须悬挂警示牌; (3) 用接地棒将电晕线上残存的电荷放净后挂接地线; (4) 清灰时要注意不应弄坏电晕线的放电端及保证各处连接线的完好无损。可用长400 mm、直径12 mm的圆钢逐一轻敲电晕线使粉尘振落, 收尘极板上的积灰可用小型榔头轻敲振落, 然而用干净布沾99%乙醇将高压绝缘吊挂及高压瓷套管擦干净, 禁止用棉纱擦试, 以防线丝挂在瓷套管上爬电闪络损坏绝缘; (5) 清灰完毕后应再次检查各连接引线及本体内有无残留异物等; (6) 为防止阴极吊挂保温箱门的密封垫损坏和灰尘的进入, 检修擦洗瓷套管和更换电加热器后, 门在关闭锁紧时要用力适当, 并确认关闭严密后方可离开现场。
3. 突发故障处理
除尘器不能工作最常见的现象就是电压过低, 电流为零电压有输出、电流虽有输出但不能达到正常值, 这大多是由于积灰造成的。当除尘器发生故障不能工作时, 不应盲目调节或拆卸更换控制器内部元器件, 而应从相关外部硬件部位逐一检查。
(1) 向操作者全面了解故障现象, 初步判断故障所在部位。
(2) 若二次电压过低, 电流达不到正常值, 应先进行人工清灰。
(3) 二次电压很低甚至为零, 而二次电流却很大, 此时应着重检查线路的短路点及电晕线的高压绝缘吊挂是否受潮或是否因气流、粉尘具腐蚀性而被腐蚀, 要及时处理更换。
(4) 二次电流为零, 二次电压有输出, 应检查线路的开路点及阻尼电阻是否损坏。
(5) 表头反复摆动闪络, 应检查电晕线高压绝缘吊挂是否因积尘爬电以及电晕线是否因变形而改变了它与收尘极的间距。
(6) 对于系统无法送电状况, 首先检查是否由支持绝缘子缺陷、放电极破损、集电极翘曲、异物进入电场、灰尘潮湿起电弧以及灰尘料斗中收集的灰尘太多等引起的;再检查变压器-整流器组、高压侧元件、供电的高压断路器、电缆等情况。
(7) 经过上述工作后故障仍不能或只能部分排除, 就应考虑控制器内部元器件参数的变化引起了波形畸变。此时可调节控制单元、变压器二次抽头, 最后借助说明书、示波器、万用表等查找控制器内部故障, 并及时更换或代用。
四、实际应用效果
转炉一次干法除尘控制系统的改进 篇7
1 概述
转炉一次干法除尘控制系统总体由两部分组成, 一是转炉车间内的蒸发冷却器和粗输灰系统, 简称转炉区;另外是包括静电除尘器、风机、切换站、放散烟囱在内的车间外部分, 简称现场区, 两个区域分别设置一套西门子S7400PLC系统, 之间采用光纤以太网通讯。
系统按照功能分为7个功能区:蒸发冷却器区、粗输灰功能区、静电除尘器区、风机区、切换站区、放散区、细输灰区, 各个功能区紧密结合组成大的系统, 同时由自成相对独立的系统。
为了施工和日后的维护方便并且更好地提高系统的可靠性, 控制系统做出了如下几个方面的改进。
2 由集中控制改为分布式控制
1) 转炉一次干法除尘通常控制方式为集中式控制, 转炉区PLC控制柜和电机控制柜分开, 并放置转炉电气控制室。现场区PLC控制柜和电机控制柜分开, 并放置现场区电气室。由于供配电柜和控制柜统一放置, 电气施工过程中, 大量的电缆堆一起敷设, 为现场的施工和日后的检修增加了难度。
在榆钢3#、4#转炉施工项目中, 电气系统放弃集中控制方式, 改为分布式控制, 并且PLC柜和MCC柜整合为一, 增加了系统的灵活度, 并降低了电气施工和检修的难度。
转炉区, S7400PLC控制柜放置于转炉电气室, 蒸发冷平台和粗灰仓平台分别设置ET200s远程站操作箱, 内置电机驱动电气设备, 如图1所示。
2) 现场区, 供配电柜和S7400PLC控制柜及风机变频柜放置现场区电气室, 干油站、除尘器二层平台、除尘器三层平台设置ET200Pro远程控制柜, 液压站一层、液压站二层分别设置ET200s远程控制柜, 柜内放置电气驱动电气设备, 如图2所示。
3 使用ET200Pro驱动电机
1) ET200Pro系列是西门子推出的具有IP65防护等级的采集和控制模块, 马达启动器可以直接配置在远程站中驱动电机, 在国内控制系统中鲜有使用。考虑本地气候条件和其他环境因素, 除尘器室外平台的远程柜采用防爆设计, 柜内电气元器件防护等级也相应提高采用ET200Pro系列。
2) 马达启动的试用, 不仅节约了远程柜内空间, 并且大大减少了PLC系统的IO点, 同是减少了系统故障点, 降低了施工和检修难度。
3) 马达启动器模块同时还具有故障诊断、设备电流检测等实用功能, 方便系统维护人员及时发现和处理问题。马达启动器电流计算方法如图3所示。
4 顺序功能由GRAPH语言实现
1) 根据转炉一次干法除尘工艺及设备的特点, 程序实现时, 将整个系统分为七大功能区, 蒸发冷功能区、粗输灰功能区、静电除尘器功能区、风机功能区、切换站功能区、放散功能区、细输灰功能区。各大功能区实现各自区域的电机控制、元器件检测、仪表检测。
2) 每个电机作为一个单独的个体可实现手自动运行, 顺序运行则交由上一层的功能区统一安排。即单独设备功能作为功能区的神经元, 而功能区又作为整个系统的神经元, 整体程序系统采用塔式结构。
3) 梯形图语言 (即LAD) 由于简单明了, 在工业逻辑控制中被广泛接受和采用, 但在顺序控制中, GRAPH语言则显示出其无可比拟的优势。干法除尘系统各个功能区, 尤其是静电除尘器和输灰系统, 功能区启动和停止时, 各设备需要按照规定的顺序逐一动作。GRAPH结构清晰明了, 可轻易的对单体设备的启动停止命令进行触发。
5 蒸发冷温度控制采用趋势控制
1) 蒸发冷却器的前期喷水量是根据蒸发冷却器入口温度、蒸发冷却器出口温度设定值以及静电除尘器之后的烟气流量进行计算的, 中后期的喷水量主要根据蒸发冷却器出口温度进行调节。蒸发冷却器的出口温度控制的是否稳定直接影响蒸发冷却器的后续设备的工作。通常温度控制方法是在双PID调节法, 即温度PID控制加冷却水PID调节。
2) 由于温度的反映滞后性, 温度PID环节往往出现大的波动, 影响系统的整体运行, 根据温度量变化的特性并结合实际情况, 提出温度趋势控制法。在温度PID工作过程中, 加入温度变化率, 将其作为决定参数修改PID的死区, 以达到温度PID提前反应的目的。
3) 温度的变化率, 即温度在固定时间的变化值。温度的变化率给温度的变化做出定量的描述, 并以此参与PID调节。
Tc=T2-T1
式中:T1——目前的温度;
T2——1min前的温度 (具体的间隔时间根据实际情况调节) 。
Tc——温度的变化率。
温度PID的死区, 即设定值与实际值之间的差值小于死区时, 设定值与实际值在程序中认为相等。
Er=|Ts-Ta|-Te的绝对值
式中:Er——PID调节时采用的误差值;
Ts——温度设定值;
Ta——温度实际值; Te——PID死区。
对于PID, 其输出量大小由Er决定, 当Er≤0, PID停止调节, Er>0, PID开始调节, 并且Er越大调节的输出量越大。当Er>0, Tc大于设定值, 并且实际温度向设定的温度变化时, 调整PID的Te, 使Te=|Ts-Ta|, PID停止调节, 进入温度自动变化阶段;其他阶段正常PID调节。图4为温度趋势控制法示意。
6 结束语
转炉一次干法除尘控制系统改进, 降低了电气施工和检修的难度, 提高控制程序的可靠性和可读性, 有效降低了堵灰和卸爆的几率。
摘要：转炉一次干法除尘, 根据工艺和安装设备的特点, 控制系统做了如下方面的改进:由集中控制采用ET200s分布式IO控制;传动的PLC带中间继电器驱动电机, 改为直接采用ET200Pro电机驱动器直接驱动;顺序功能直接由GRAPH直接实现;蒸发冷却器温度控制采用趋势控制法。
关键词：ET200s,分布式,ET200Pro,GRAPH,蒸发冷却器,温度控制
参考文献
[1]邹波.转炉一次干法除尘Step7程序[M].北京:机械工业出版社, 2005.
转炉干法除尘工艺分析 篇8
汽化冷却烟道实质是余热锅炉, 烟道有水冷管排列而成, 烟气自转炉出来, 以10m/s的速度直接进入烟道, 水冷管内水吸热蒸发带走一部分热量, 产生的蒸汽进入汽包可供生产生活使用, 同时烟气温度降低到确保蒸发冷却器不被高温烟气损坏, 到烟道尾端时大约可把烟气由1500℃左右降到800℃~1000℃, 然后烟气进入蒸发冷却器进行初次除尘[2]。本文结合国内某钢厂150T转炉汽化冷却烟道结构特点, 在进行了一定的简化和假设的基础上, 建立了汽化冷却烟道的物理模型, 应用CFD的方法对烟道内的烟气流场进行数值模拟分析。
1 物理模型的建立及方法
模拟对象按照烟气的流动方向取汽化冷却烟道的炉口固定端, 可移动端, 中Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ段, 以及末段烟道, 整个流场在X方向跨度为18.5m, Y方向跨度为11.5m, Z方向跨度为35.5m, 烟道直径入口处3.7m, 中段及以后为恒定的3.05m, 示意图如图1所示。
转炉炼钢分为前中后三期。前期为吹氧期, 随着铁水的燃烧, 温度逐渐升高, 烟气流量逐步增大, 吹炼中期烟气量烟气温度流速达到最大。我们取烟气量最大的冶炼中期为研究对象, 模拟是三维稳态定常运动。在划分网格时采用分段划分, 规则段采用六面体网格, 不规则段采用四面体不规则网格, 共划分为网格288867个网格单元。由于其运动过程压力变化较小, 在选择求解器时选择非耦合求解, 在湍流模型的选择上, 选用标准的模型。方程的离散采用一阶迎风格式, 压力场和速度场的耦合采用SIMPLE算法。在多相流模型的选择上, 我们选择可用于模拟有强烈耦合的各相同性多相流和各相以相同速度运动的多相流的混和模型[3]。
2 模拟结果及分析
图2为Z方向上速度场分布图。由此我们可以看到烟气在烟道拐角处速度变化显著, 内侧速度增大, 致使烟道内侧冲刷严重易坏, 外侧速度减小, 直管段处变化不大, 烟道末端经过经过两个小拐角和一个180°的大拐角后烟气紊流严重, 速度大小分布不均。因此在喷嘴的布置上可以适当的调配, 即在速度大的区域多布置喷头, 速度小的区域反之。也可在喷水量的大小上作适当的调控, 速度大的区域增大喷雾量, 小的区域减小喷雾量。这样能够迅速控制蒸发冷却器内的温度, 充分利用蒸发冷却器的长度, 防止由于未蒸发的水滴吸附灰尘附着在壁面上形成结垢现象, 影响炼钢生产。
图3为Z方向上温度场分布图。由此我们可以看到烟气进入到汽化冷却烟道时温度为1700K左右, 在汽化冷却烟道内与水冷壁管发生热交换, 温度逐渐降低, 靠近壁面处由于对流换热和辐射换热双重作用温度下降比管道中心处快, 同时在拐角处由于速度的影响, 温度场也发生较大变化, 靠近拐角处温度下降的快。在烟道出口处温度总体降到1200K左右, 但是沿管径的截面上温度场分布不均, 内侧温度低外侧较高。出口处的温度场分布基本上和速度场温和速度大对应高温度速度小对应低温度, 入口处和末端拐角内侧区域局部过热可导致烟道过热损坏, 这与实际情况相符。
3 结语
通过对150T转炉汽化冷却烟道内烟气流场的数值模拟, 得到汽化冷却烟道内烟气流动的温度场和速度场, 发现烟道内部流场分布不均, 局部速度过大, 出口处烟气流速紊乱不均, 这对后面蒸发冷却器内的喷雾除尘影响较大。本模拟为喷雾喷嘴的布置提供了一定的依据, 为进一步研究烟道尺寸的大小, 走向等参数对冷却效果的影响规律提供依据。
汽化冷却烟道内烟气流动与传热复杂, 随着计算机技术的发展和CFD理论的成熟, 将来对汽化冷却烟道进行更深层次和更全面的研究, 对汽化冷却烟道的设计使用具有重要的意义。
摘要：对转炉汽化冷却烟道进行建模, 然后进行了数值模拟, 得到了烟道内的速度场和温度场分布, 为深入了解研究汽化冷却烟道内的烟气流动与传热提供了方便。
关键词：汽化冷却烟道,烟气流场,数值模拟
参考文献
[1]林庚, 倪文, 韩剑宏, 等.炼钢转炉高温烟气粉尘处理研究[J].中国矿业, 2007, 16 (5) :95～100.
[2]王艳英.钢铁厂的汽化冷却及汽化冷却设计[J].应用科学, 2008 (2) :119～121.