CN112981034A - 一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，1)静电除尘器入口烟气分布板的结构改进；2)根据转炉冶炼时的反应速率，将冶炼过程分为冶炼前期、冶炼中期及冶炼后期，将与静电除尘器相连的风机转数分别与冶炼过程中的3个时期相关联。本发明通过改进烟气分布板的形状及调整导烟孔的开孔密度，使烟气均匀分布在电场内，减少极板中部的除尘压力，提高静电场的除尘效率；同时将风机转速与转炉冶炼过程相关联，避免静电场长时间高负荷运转。
Description
技术领域
本发明涉及转炉除尘技术领域，尤其涉及一种提高转炉干法除尘用静电除尘器除尘效率的方法。
背景技术
转炉干法除尘系统采用静电除尘器，具有除尘效率高、综合运行费用低、粉尘利用率高等优势；但在实际生产过程中，静电除尘器经长时间作业后，存在除尘效率明显降低、极板中间区域负荷大、外围吸灰少的问题。造成此现象的主要原因是转炉烟气进入静电除尘器后无法均匀分布。
静电除尘器的烟气入口处设有扩径段，并且在扩径段设多块烟气分布板，常规的烟气分布板均采用竖直设置即垂直于烟气气流方向的方式(如图1所示)，并且每层烟气分布板上的导烟孔是均匀分布的，烟气经多层烟气分布板后再流经极板。烟气流动路线主要集中在静电场中心外1/2～2/3直径范围内，在此范围以外的烟气量较少且流速低；所以，静电除尘器的极板中部区域除尘任务重，经检修作业时观察，极板上的积灰分布证实了上述分析。
发明内容
本发明提供了一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，通过改进烟气分布板的形状及调整导烟孔的开孔密度，使烟气均匀分布在电场内，减少极板中部的除尘压力，提高静电场的除尘效率；同时将风机转速与转炉冶炼过程相关联，避免静电场长时间高负荷运转。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，包括:
1)静电除尘器入口烟气分布板的结构改进；
a、设于静电除尘器烟气入口处扩径段的多个烟气分布板采用圆锥形烟气分布板，圆锥形烟气分布板的大口端朝向静电除尘器内侧，并与扩径段的筒壁固定连接；
b、圆锥形烟气分布板上的导烟孔开孔率自中心向外围逐渐增加；
2)根据转炉冶炼时的反应速率，将冶炼过程分为冶炼前期、冶炼中期及冶炼后期，将与静电除尘器相连的风机转数分别与冶炼过程中的3个时期相关联，冶炼前期的风机转速最小，冶炼中期的风机转速最大，冶炼后期的风机转速介于两者之间。
所述圆锥形烟气分布板的圆锥角度为120°～160°。
所述圆锥形烟气分布板上，以中心为原点，1/3R内的中心区域开孔率为40％～45％，1/3R～2/3R区域的开孔率为50％～55％，2/3R以外区域的开孔率为60％以上，R为圆锥形烟气分布板的投影半径。
所述冶炼前期是指冶炼开始后至冶炼3min时的时段，该过程中的风机转数为800～850r/m；所述冶炼中期是指冶炼3min以后至冶炼10min时的时段，该过程中的风机转数为1450～1500r/m；所述冶炼后期是指冶炼10min以后至冶炼结束时的时段，该过程中风机转数为1200～1250r/m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过改进烟气分布板的形状及调整导烟孔的开孔密度，使极板整体均能参与除尘作业，避免极板中部除尘压力大的现象，大幅提升静电除尘器除尘效率；
2)提升除尘效果，减少冒烟等环保事故的发生；
3)结合不同冶炼过程烟气量的变化情况，动态调整风机转数，避免静电场长时间高负荷运转，节能的同时增加煤气回收；以往的风机转数为一固定值，但由于冶炼的前期、中期、后期生成的烟气量并不固定，存在低-高-低的趋势，所以存在烟气量低时压力过大造成烟气集中通过极板中部，并且静电场长时间处于高负荷运转状态的问题；本发明对风机转数进行动态调整，可以避免上述问题的出现，并且提高了静电除尘器的效率。
附图说明
图1是常规静电除尘器中设平板形烟气分布板的示意图。
图2是本发明所述静电除尘器中设圆锥形烟气分布板的示意图。
图3是常规平板形烟气分布板上导烟孔均匀开孔的示意图。
图4是本发明所述圆锥形烟气分布板上导烟孔开孔率沿径向变化的示意图。
图中：1.静电除尘器 11.扩径段 12.平板形烟气分布板 13.圆锥形烟气分布板14.导烟孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，包括:
1)静电除尘器入口烟气分布板的结构改进；
a、设于静电除尘器1烟气入口处扩径段11的多个烟气分布板12采用圆锥形烟气分布板13(如图2所示)，圆锥形烟气分布板13的大口端朝向静电除尘器1内侧，并与扩径段11的筒壁固定连接；
b、圆锥形烟气分布板13上的导烟孔14开孔率自中心向外围逐渐增加(如图4所示)；
2)根据转炉冶炼时的反应速率，将冶炼过程分为冶炼前期、冶炼中期及冶炼后期，将与静电除尘器相连的风机转数分别与冶炼过程中的3个时期相关联，冶炼前期的风机转速最小，冶炼中期的风机转速最大，冶炼后期的风机转速介于两者之间。
所述圆锥形烟气分布板的圆锥角度为120°～160°。
所述圆锥形烟气分布板上，以中心为原点，1/3R内的中心区域开孔率为40％～45％，1/3R～2/3R区域的开孔率为50％～55％，2/3R以外区域的开孔率为60％以上，R为圆锥形烟气分布板的投影半径。
所述冶炼前期是指冶炼开始后至冶炼3min时的时段，该过程中的风机转数为800～850r/m；所述冶炼中期是指冶炼3min以后至冶炼10min时的时段，该过程中的风机转数为1450～1500r/m；所述冶炼后期是指冶炼10min以后至冶炼结束时的时段，该过程中风机转数为1200～1250r/m。
本发明所述一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，其改进设计的思路如下：
1、与静电除尘器除尘效率相关的因素；
静电除尘器除尘效率是捕集的粉尘浓度和进入静电除尘器含尘量的比值，具体表达式如下：
公式中：η：静电除尘器除尘效率；
A：极板表面积，m2；
Q：烟气流量，m3/s；
L：在烟气方向极板的总有效长度，m；
b：极板和电晕距离，m；
v：烟气平均流速，m/s；
ω：烟气趋近速度(与电压成正比)，m/s；
根据上式分析，如果想提高静电除尘器的除尘效率，在其他条件不变的情况下，只能增加烟气方向极板的有效长度。如图1所示，常规的静电除尘器中，烟气经扩径段后，垂直于烟气分布板前进，主要由烟气分布板的中部流入静电场中，并没有按理想型均匀分布在静电场中，最终造成极板中部除尘压力大，影响极板总有效长度，从而降低了除尘效率，因此，要提升静电除尘器除尘效率，必须使烟气在静电除尘器中均匀分布。
2、烟气在静电除尘器中扩散的特点；
烟气经静电除尘器的烟气入口后，通过变径段形成初步扩散，后经多层烟气分布板进行二次扩散；只要烟气在到达极板前各点的水平速度相同，就可以认为烟气在静电场中是均匀分布的，此时极板的工作效率达到最高。
考虑到静电除尘器中的烟气未经压缩，且未经过极板，所以烟气的密度为常数，且静电除尘器的外形结构是固定的，也就是扩散出口宽度、扩散长度、扩散角度一定的情况下，符合气流伯努利方程：
公式中：P入：静电除尘器入口处压力，Pa；
ρ：烟气密度，kg/m3；
V入：静电除尘器入口处烟气流速，m/s；
P极板：静电除尘器极板处压力，Pa；
V极板：静电除尘器极板处烟气流速，m/s；
ΔP损：静电除尘器内压力损失，Pa；
只要使极板截面各处压力相同，就可保证各处烟气流速相同。本发明通过调整烟气分布板的圆锥角度，增加烟气垂直于运行方向的剪切应力来实现。
3、对烟气分布板的外形进行优化；
优化烟气分布板的结构，将平板形烟气分布板(如图1所示)改进为圆锥形烟气分布板，具体的圆锥角可经过计算得出。将多层圆锥形烟气分布板依次安装在静电除尘器的变径段，使烟气流经烟气入口后，通过变径段以及圆锥形烟气分布板的作用均匀分布在静电除尘器中。
4、对导烟孔的分布方式进行优化；
烟气分布板上导烟孔的分布方式也是直接影响静电除尘器除尘效率的关键因素，采用均匀开孔的方式时(如图3所示)，开孔率过大，烟气主要流经烟气分布板中部，无法在静电除尘器截面上均匀分布；开孔率过小，不仅压损偏大，而且部分烟气会反弹回来与前进的烟气形成“涡流”，影响烟气通过。为了进一步配合圆锥形烟气分布板的结构特点，实现烟气均匀分布的目的，本发明适当减小了烟气分布板中部区域的开孔率，以促进烟气向烟气分布板外围扩散，同时适当增加烟气分布板外围区域的开孔率，降低外围区域的压损，便于烟气通过。
5、动态调整风机转数；
为进一步提升静电场除尘效率，根据转炉冶炼各个时期的烟气生成速率，结合具体的烟气量，动态调整与静电除尘器相连的风机转数，通过压力调整烟气流速，避免烟气量低时压力过大造成烟气集中通过极板中部，同时防止静电场长时间高负荷运转。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例中，对200t转炉干法除尘系统进行改进，静电除尘器的烟气入口直径为2020mm，扩径后的静电除尘器直径为10800mm，扩散长度4500mm。
1、烟气分布板改进；
将原有的3层平面形烟气分布板改进为圆锥形烟气分布板，圆锥角为150°，3层圆锥形烟气分布板平行安装在静电除尘器的变径段，间距为900mm。
2、导烟孔分布方式改进；
为使烟气在静电除尘器横截面上均匀分布，圆锥形烟气分布板上导烟孔设置方式为：从中心向外开孔率逐渐变大，中心区域(0～1/3R范围内)开孔率为45％，中间区域(1/3R～2/3R范围内)开孔率为55％，外围区域(2/3R～R范围内)开孔率为60％。
3、动态控制风机转数；
根据转炉炼钢过程的普遍规律，将转炉冶炼过程按烟气生成速率分为冶炼前期(冶炼开始至3min时)、冶炼中期(冶炼3min后至10min时)、冶炼后期(冶炼10min后至14min时)，控制冶炼前期的风机转数为800～850r/m，冶炼中期的风机转数为1450～1500r/m，冶炼后期的风机转数为1200～1250r/m。
实施效果：
通过改进烟气分布板、优化风机转数后，静电除尘器的除尘效率明显提高，杜绝了冒烟现象；从极板积尘情况看，烟尘能够在极板上均匀分布，中部积尘多的情况明显好转；动态调整风机转数后，电耗降低显著。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，其特征在于，包括:
1)静电除尘器入口烟气分布板的结构改进；
a、设于静电除尘器烟气入口处扩径段的多个烟气分布板采用圆锥形烟气分布板，圆锥形烟气分布板的大口端朝向静电除尘器内侧，并与扩径段的筒壁固定连接；
b、圆锥形烟气分布板上的导烟孔开孔率自中心向外围逐渐增加；
2)根据转炉冶炼时的反应速率，将冶炼过程分为冶炼前期、冶炼中期及冶炼后期，将与静电除尘器相连的风机转数分别与冶炼过程中的3个时期相关联，冶炼前期的风机转速最小，冶炼中期的风机转速最大，冶炼后期的风机转速介于两者之间。
2.根据权利要求1所述的一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，其特征在于，所述圆锥形烟气分布板的圆锥角度为120°～160°。
3.根据权利要求1所述的一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，其特征在于，所述圆锥形烟气分布板上，以中心为原点，1/3R内的中心区域开孔率为40％～45％，1/3R～2/3R区域的开孔率为50％～55％，2/3R以外区域的开孔率为60％以上，R为圆锥形烟气分布板的投影半径。
4.根据权利要求1所述的一种提高转炉静电除尘器除尘效率的方法，其特征在于，所述冶炼前期是指冶炼开始后至冶炼3min时的时段，该过程中的风机转数为800～850r/m；所述冶炼中期是指冶炼3min以后至冶炼10min时的时段，该过程中的风机转数为1450～1500r/m；所述冶炼后期是指冶炼10min以后至冶炼结束时的时段，该过程中风机转数为1200～1250r/m。
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