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行业资讯  
 
电除尘的工作原理、控制和影响除尘效果等因素的探讨

        目前,氧气转炉炼钢的煤气净化回收主要有两种方法,一是采用煤气湿法(OG法)净化回收系统,二是采用煤气干法(LT法)净化回收系统。
        干法(LT法)除尘系统主要由蒸发冷却器、静电除尘器和煤气冷却器组成。与老式的除尘系统(OG)法相比,LT法的主要优点是:除尘净化效率高,通过电除尘器可直接将粉尘浓度降至10mg/Nm3 以下,对于粒径小于0.1um 的微细粉尘,仍有较高的除尘效率;该系统全部采用干法处理,不存在二次污染和污水处理的系统;系统阻损小,煤气回收热值高,回收粉尘可直接利用,节约了能源;系统优化,减少占地面积,便于管理和维护。因此,干法除尘技术比湿法除尘技术具有更高的经济效益和环境效益。
        干法(LT法)技术在国际上已被认定为今后的发展方向。由于所回收的煤气可以再利用,太钢的转炉炼钢过程已经实现负能炼钢。经电除尘器(ESP)处理过的铁含量较高的粉尘灰,经压块系统处理后,可以当废钢继续使用。另外,在环境保护和能源方面比较,由于湿法(OG)净化回收系统存在着能耗高(比如:水,电等资源是LT法的5倍消耗)、二次污染的缺点,湿法(OG)系统将随着社会的发展而逐渐被干法(LT法)除尘系统所取代,它将成为冶金工业可持续发展的先决条件。该技术已获得全世界的普遍重视和采用,到目前为止,中国已有宝钢、莱钢、包钢、太钢等钢厂从德国引进该技术,并得到了应用,其应用总数已达18套以上,其中太钢的LT系统除尘效果在国内钢厂中达到领先水平。此外,天津铁厂新引进的LT系统也已于2007年4月28日进行了热试。
静电除尘器(ESP)的工作原理


        静电除尘器的功能是除去转炉煤气的灰尘。在LT 工艺中,由于转炉特殊的操作方式,煤气冷却系统和ESP 除尘系统必须交替处理含O2 和含CO 的煤气。为此,整个LT 系统按优化流体动力设计,如:对整个气体管路进行密封,防止形成气体爆炸性混合物和产生燃烧;此外,炼钢过程中煤气气流的成分随着转炉操作阶段的改变而改变,而流体的动力设计可以防止混合煤气气流的缓冲压力。

        在转炉吹氧过程中,烟气燃烧是不可避免的,水平电除尘器的设计能抵抗压力波动,并且在出口和入口安装有选择德国进口的卸压阀,这些阀的关闭位置分别由三个光电开关监控,以此来保证系统的安全性能。

        静电除尘器分别由平行布置的电极组成。这些电极通过ESP 壳体接地,准备被除尘的气体依次流经电极间通道、煤气通道的分布板以及放电电极。放电电极为高压负电的条形带刺电极,由绝缘子支撑,由于在放电电极周围的高磁场密度,形成了放电电晕,从而形成了带负电的煤气电离子。

        在高压静电磁场的作用下,煤气负电离子流向阳极板,在正电极板上形成了电流,部分负极煤气离子附着在灰尘上,如同放电给电极一样,将带电离子转给灰尘,灰尘则吸附在阳极板(CE)上。从干煤气中收集到的灰尘沉积到电极上,通过CE振打周期性的排出。负离子灰尘则吸附在阳极收尘板上。

静电除尘器(ESP)的配置
 
        LT炼钢工艺中的静电除尘器包括一个柱形钢罩,除下部区域外,这个钢罩整体有绝热防护罩,在这个罩子里,安装有4个串联的高压静电场,每个静电场有几个并联的大暗煤气通道。如前所述,煤气通道由接地集电极形成,其中布置有高压放电电极——阴极线(DE)。集电极包括立式阳极板,沿煤气流向一个挨一个布置。一个静电场的集电极包括若干根阴极线组成的阴极框,由一个公共的上下支撑系统支撑。

        放电系统包括放电电极架,布置在煤气通道中心,上面安装有放电电极。放电电极架包括钢罩上部通过支架、支撑管悬挂的绝热支撑。每个支撑架通过两个安装在绝热支撑子上的支撑管悬挂,绝热支撑安装在阴极吊挂上,可将放电电极的负荷转移到ESP 壳体上,在每个放电系统下部,还安装有一个专用的固定装置,防止其掉入刮灰区域。

        绝缘支撑的电加热器用来防止由于集尘和潮湿产生的电火花。通过加热器给绝缘瓷瓶进行加热。绝缘瓷瓶的温度保持在120℃,绝热支架加热系统的输入功率被监控并转换为信号,防止高压瓷瓶结露和爬闪,保证高压电场的正常运行。

        ESP 振打系统
        ESP 振打系统包括:阴极振打系统(DE rapping system),阳极振打系统(CE rapping system),分布板振打系统(Gas distribution wall rapping (GDW) system)。

        ESP 本体的高压装置

        高压装置是静电除尘器控制中的核心项目,此装置产生放电电极电子释放和集尘所需的高压直流电。电压尽可能保持最高。如仅为放电产生电弧电压之下,要同时确保最大的电晕电流和最大的除尘效率。

        高压装置主要由两个组件组成:

        (1)控制柜(HV 柜)

         其主要配置有:

        ●熔断保护的进线柜
        ●开关
        ●单相可控硅整流器(SCR)
        ●测量和监控仪表,如
        ——电压值
        ——安培值  信号系统
        ●ON/OFF 按键
        ●与远程控制和远程测量相连的光缆接头(口)和PIC166 模板
        ●最重要的自动除尘控制。

        (2)变压器/整流器装置(T/R 装置)

        主要配置有:

        ●一级侧电流极限电抗器
        ●变压器
        ●二级管构成的整流器块
        ●二级侧空气抗电器
        ●高压分离器,测量高压直流电流和高压直流电压
        ●高压侧电弧检测器
        绝缘油的温度,由带极限开关的监测器监控和连锁。
   
        高压设备的控制

        高压设备的输出与工艺成比例,需对高压装置的输出进行控制,因此,有两种操作模式:

        (1)装料,吹氧,正常操作时,高压电场满负荷工作。

        (2)停炉阶段时,高压电场自动变为省电模式。

         如果卸压阀卸爆后,高压装置跳闸。

         高压装置的调节在HV 控制柜内进行,只有ESP 内的电弧或短路产生的卸压卸爆后跳闸可从HMI画面上的到报警信息。 

         ESP系统的实践经验

         以下是对LT 系统中的一个重要组成ESP(电除尘系统),在工作中总结出来的一些实践经验(仅供参考)。

        (1)卸压阀故障处理的方法:

        电除尘器入口和出口均安装有3 或4 个卸压阀(根据转炉的容量而订),电场内压力超过卸爆极限时,此阀打开,压力恢复正常,此阀关闭。为安全起见,每个卸压阀的关闭位置由3 个光电检测开关监控。卸压阀上的光电检测开关信号是不可短接的,因为它的密闭性要求非常高,如果卸压阀没有归位,此时短接该阀的检测信号,继续炼钢就会在ESP 的高压电场内引起剧烈的燃烧,从而使ESP(电除尘)受到毁灭性的爆炸,无法修复。建议在ESP 出口安装一支热电偶进行在线检测,若在画面发现其ESP 出口温度高于200℃,并且查看烟道上的激光分析仪检测的CO 和O2 含量是否将达到燃烧爆炸的危险极限,通过查看,操作工可以点击HMI 画面上的事故提枪的连锁按钮,迫使转炉停止吹氧,去现场查看卸压阀的密闭性,来进行保护整个系统的安全性。

       (2)减少高压电场卸爆和阴极线的断裂的措施和建议:

        合理控制EC 系统的水和蒸汽量,根据EC 进出口温度进行调节,保障高压电场除尘的灰是干的。并且想尽一切办法,严格控制转炉吹氧中的氧枪提枪次数, 因为只要转炉在炼钢中提枪,再进行后吹就会使得碳氧反应剧烈,造成电场卸爆,间接影响阴极线的使用寿命。在ESP 本体控制柜内,增加四个高压电场短路时, 进行屏蔽电场的单联开关,使得处理时间会更短,保证转炉的生产节奏。

        (3)影响电除尘除尘效果的主要因素探讨:
        ●在额定电流或电弧下运行系统
        ●保持电压尽可能处于恰恰低于电弧极板之下
        ●达到一个充分的电弧电流
        ●通过增加电压直至产生电弧,确定电弧极限
        ●确切地检测电弧
        ●区分不同的电弧
        ●优化控制系统对不同电弧的反应参数
        ●振打系统要保证正常运行
        ●分布板没有被堵现象

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