CN201138133Y

CN201138133Y - 电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置

Info

Publication number: CN201138133Y
Application number: CNU2007201151771U
Authority: CN
Inventors: 郭云奇; 李毅; 赵蕾; 同亚勇; 康琦; 闵宁; 葛世辉; 张洲旭; 李宝有
Original assignee: China Railway Baoji Bridge Corp
Current assignee: China Railway Baoji Bridge Group Co Ltd
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2017-09-17

Abstract

本申请涉及一种电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置，电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置，该装置是利用一个半密封罩将电炉罩在其中，半密闭罩底部装有行走机构，密封罩上开有两个半圆弧的风管接口，风管夹在中间且与密封罩的联结。

Description

电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置

技术领域

本申请涉及一种电弧炉烟尘移动式半密闭罩收集及水浴综合处理方法，属电弧炉烟尘收集及水浴处理方法制造领域。

背景技术

现有的电炉集尘系统采用在炉顶安装钳形排烟罩及在炉门上方安装炉门排烟罩进行炉外排烟，这一局部吸尘罩不能将从电弧炉炉盖周围外溢的烟尘补集，特别是在吹氧期，更是不能有效地补集烟尘，造成电弧炉周围，甚至电弧炉上空烟雾弥漫，影响环境。

目前电弧炉大多采用脉冲袋式除尘器，清灰能力强，除尘效率高。但是，一般在使用一段时间后，除尘效率就会显著下降，而达不到设计运行效果。加之，公司的炉料来源复杂，废钢上有许多油漆，加热后会产生许多有机气体，粉尘具有一定的黏性，因此很容易在使用一段时间之后，随着布袋外表面所黏附的粉尘厚度增加，即使采用脉冲喷吹也很难清除掉附着在布袋外表面的细小粉尘，而严重影响到除尘器的效率。而且，从经济性方面考虑，滤料的费用高昂，约100元/m²。若应用于本项目，由于存在相当份额的细小粉尘，过滤风速不能太高。如取1.0m/s，则约需要2000m²的过滤面积，仅滤袋一项就需花费20万元。日后，在滤料严重堵塞而是效率下降之后，因更换成本高，往往人们会觉得滤料弃之可惜，留之又形同虚设。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种一是对超细烟尘(5um以下)采用湿法除尘；二是筛网与水力捕集和超细颗粒的聚抱成大颗粒研究，便于文丘里和麻石除尘器扑集；三是捕集风量和收集效率的函数关系；四是科学设计变频风量与冶炼工况的关系；五是科学设计水温、烟温与冬天防冻的关系。

设计方案：为了实现上述设计目的。1、采用半密闭罩与屋顶天窗结合捕集方式收集烟尘。半密闭罩是在整个熔化期、氧化期及还原期将电弧炉封闭，利用引风机负压将烟尘收集，此时屋顶天窗开启，可以排出未被密闭罩所捕集的粉尘。半密闭罩安装走行机构，在加料、出钢时移开，屋顶天窗关闭，作为屋顶大罩运行，在浮升力的作用下捕集粉尘进入除尘系统。即半密闭罩与屋顶罩并联进入除尘系统，在变频风机的作用下进入除尘器，通过阀门自动调节比例。半密闭罩上的风管在室内转向下进入室内地沟，沿地沟布设至室外后抬高上升，室内地沟上设检修口。2、本设计决定采用湿式除尘器，即采用三级湿式除尘器：(1)采用冲击水浴除尘器作为一级除尘，可以首先有效地清除烟气中的大颗粒粉尘。(2)采用带脱硫装置的文丘里除尘器作为二、三级除尘脱硫，携带着细小粉尘的气流离开水浴除尘器之后，进入文丘里除尘器。文丘里除尘器对于小于1μm的尘粒有很高的捕集效率，可达到99％。进入文丘里除尘器分离筒中的气流在上升过程中，再次与从其上部环状喷入的水雾相接处，其中所含有的SO₂气体遇水溶解，而得到进一步洗涤，可以减小其排放浓度。

技术方案：电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置，该装置是利用一个半密封罩将电炉罩在其中，半密闭罩底部装有行走机构，密封罩上开有两个半圆弧的风管接口，风管夹在中间且与密封罩的联结。

本申请与背景技术相比，一是除尘器效果好。目前高锰钢电炉烟气具有颗粒细、粉尘易吸潮、比电阻高的特性，治理较难，虽然已经有如抗结露、耐高温、抗静电、拒水拒油、覆膜滤料等新型滤料的成功研制，但都不能很好地解决这一问题。本申请采用冲击水浴除尘器作为一级除尘，可以首先有效地清除烟气中的大颗粒粉尘，采用带脱硫装置的文丘里除尘器作为二、三级除尘脱硫，携带着细小粉尘的气流离开水浴除尘器之后，进入文丘里除尘器，文丘里除尘器对于小于1μm的尘粒有很高的捕集效率，使进入文丘里除尘器分离筒中的气流在上升过程中，再次与从其上部环状喷入的水雾相接处，其中所含有的SO2气体遇水溶解，而得到进一步洗涤，可以减小其排放浓度；二是集烟罩的集烟尘效果好，对烟尘的治理，有效地集尘是关键，要在不影响炼钢工艺布局和冶炼操作的前提下，将炼钢过程中散发的烟气有效地收集起来，使后置的除尘装置能进行有效的净化，因此必须研制出适用于实际炼钢工况，且对烟尘的捕集率高，能耗低、投资少、操作维护方便的新型集烟罩，该移动式半密闭罩是以其能在最小处理风量下获得最佳效果(高效率、低能耗)为设计原则；三是控制效果好，传统的除尘系统企业为了追求效益，往往不能按时开启。为了确保该除尘系统能够有效使用，该除尘用风机通过除尘用PLC与冶炼进智能连锁，即不开启除尘系统，电弧炉不能进行正常冶炼，这样就解决了长期以来除尘系统的弊端。

附图说明

图1是除尘控制的原理示意图。

图2是除尘设备的结构示意图。

图3是除尘系统水循环轴侧示意图。

图4是湿法组合除尘器的结构示意图。

图5是除尘系统的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：参照附图2。电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置，该装置是利用一个半密封罩将电炉罩在其中，半密闭罩底部装有行走机构，密封罩上开有两个半圆弧的风管接口，风管夹在中间且与密封罩的联结。其电弧炉烟尘移动半密闭罩收集方法，(1)半密闭罩是在整个熔化期、氧化期及还原期将电弧炉封闭，利用引风机负压将烟尘收集，此时屋顶天窗开启，捕集未被密闭罩捕集到的粉尘；(2)在加料、出钢时移开，屋顶天窗关闭，作为屋顶大罩运行，半密闭罩与屋顶罩并联进入除尘系统，在浮升力的作用下捕集粉尘进入除尘系统，在变频风机的作用下进入除尘器，根据冶炼工况，自动实现变频风机风量及各阀门开启度比例，做到移动式半密闭罩在开启和关闭状态下均能有效收集烟尘。

参照附图1～5。电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置的水浴综合处理方法，(1)采用冲击水浴除尘器作为一级除尘，清除烟气中的大颗粒粉尘；(2)采用带脱硫装置的文丘里除尘器作为二、三级除尘脱硫，携带着细小粉尘的气流离开水浴除尘器之后，进入文丘里除尘器；(3)一级洗涤式/冲击式水浴除尘器的污水和二级文丘里除尘器/带脱硫装置的文丘里除尘器的污水流入污水池，被捕集的粉尘颗粒在重力作用下沉降，水可以循环使用；(4)进入沉淀池中的粉尘颗粒在重力作用下沉入池底，在沉淀池内设有刮泥机和泥浆泵，利用刮泥机将泥浆刮至沉淀池端头，定期利用泥浆泵将泥浆抽走。

1、采用三级湿式除尘器：

(1)采用冲击水浴除尘器作为一级除尘，可以首先有效地清除烟气中的大颗粒粉尘。

(2)采用带脱硫装置的文丘里除尘器作为二、三级除尘脱硫，携带着细小粉尘的气流离开水浴除尘器之后，进入文丘里除尘器。文丘里除尘器对于小于1μm的尘粒有很高的捕集效率，可达到99％。进入文丘里除尘器分离筒中的气流在上升过程中，再次与从其上部环状喷入的水雾相接处，其中所含有的SO₂气体遇水溶解，而得到进一步洗涤，可以减小其排放浓度。其处理流程如下：

①一级洗涤式/冲击式水浴除尘器的污水和二级文丘里除尘器/带脱硫装置的文丘里除尘器的污水流入污水池，被捕集的粉尘颗粒在重力作用下沉降，水可以循环使用；

②进入沉淀池中的粉尘颗粒在重力作用下沉入池底。为提高整个工艺过程的自动化，减少人力，我们设计了刮泥机和泥浆泵，可以利用刮泥机将泥浆刮至沉淀池端头，定期利用泥浆泵将泥浆抽走。

2、风管系统及设备选型

(1)由于氧化期烟尘排放量最大，因此，电炉除尘系统按照氧化期的最大烟尘气流排量进行风管系统设计和设备设计选型。考虑两台电弧炉的非同步工作性，风量按14万立方米/小时计算。

(2)为防止粉尘在管路中的沿程沉积，造成风管堵塞，阻力增大等现象的发生，采用圆形风管。总风管中的最大气流速度取为15m/s，各与密闭罩相连接的风管支路中气流的最大速度取12m/s。

(3)按气流以15～20m/s的流速进入洗涤水浴/12～16m/s进入冲击水浴除尘器，文丘里除尘器喉部的气流速度为45～50m/s进行设计。对于脱硫文丘里除尘器其脱硫室流速为3.5～4.7m/s。水浴除尘器循环水量按0.2～0.25L/m³风量取，文丘里除尘器的循环水量按0.5L/m³取。

(4)风机选型是在系统最大风量需求的基础上增加1.1～1.2倍的安全阈度，并在总阻力损失的基础上考虑1.2的富裕系数进行除尘风机选型设计。

选型设计

3、故障排污

系统发生故障时，通过天窗上的故障排烟管道排出。

4、除尘效率的检测

在除尘器前后的直管段上留采样孔以便定期提取尘样，进行粉尘浓度测试，对除尘效率进行评估。

5、控制方案

控制原理：该控制包含电炉冶炼控制和电炉除尘两部分。其电气控制采用电控、计算机控制考虑。计算机控制系统由操作员站和三台可编程序控制器(PLC)组成。其中三台PLC分别控制两台电弧炉和一台除尘设备。

电弧炉控制系统

电极调节是电炉炼钢的关键所在，由一台S7-300独自组成电弧炉的一个自动控制系统，完成对电弧炉内弧电流及电压的调节，系统中设计了一套手动调节控制，在非正常情况下，可脱机手动对电极进行人工升降操作。操作员站主画面有三相弧压及弧流信号及电耗的历史曲线，并且，当有一相弧压为零(即炉料不导电)时，有自动保护装置。

除尘控制系统

由于不同工艺阶段的烟气温度有差异变化没有规律，因此温度的高低不能直接反映电炉的运行工况。该系统没有采用检测电炉工作中粉尘浓度和烟尘温度的方式来直接控制除尘风量，而是根据工况分阶段对系统进行控制。从工程角度讲，温度变送器可以在恶劣的工业场合应用，抗干扰能力强、工作稳定性好、控制精度高、安全可靠、免维护且价格便宜，但是在整个冶炼过程中，温度的不确定性，给控制造成了一定的困难。粉尘浓度检测装置价格昂贵、稳定性差、故障率高、维护量大、现场检测点数据采集很难具有广泛代表性等缺点。基于上述原因，选用工况作为现场过程量，提高系统响应速度、改善控制品质、达到良好的除尘效果、实现除尘风量自动控制、降低运行人员劳动强度、提高系统效率，达到最佳的节电效果。具体的控制逻辑如图1所示。

风压：监视除尘器前风压、除尘器后风压、捕集罩内风压以及天窗口风压等。

温度：监视捕集罩内烟尘温度，天窗口烟尘温度。

该PLC能够控制风机的变频，能够自动调节阀门的开度以便分配两台电炉除尘的风量，另外，为了保证湿法除尘水的正常开启，我们将除尘风机与水压进行连锁，即不开启循环水，则不能启动风机。

风机采用变频控制，根据工况进行调速，以满足风量要求。按最大风量设计。

整个电炉的计算机控制系统采用西门子公司的S7-300可编程序控制器，通过工业以太网与上位机实现数据共享，实现冶炼、除尘自动化。

控制方式为全线PLC程序控制，实现顺控、逻辑控制、联动和联锁，以及信号传输、报警和数据采集等，必要时人工(通过按钮或旋转开关)参与紧急处置以至停机。PLC作为全线枢纽，具备了①能与上位机联网和完成与各控制单元之间的通讯，实现自动化控制与管理。②抗干扰能力强，有多种屏蔽和联锁措施，适合在电炉强磁场条件下工作。

操作员站作为系统的人机界面，通过WinCC实现与下位机的对话，通过工业以太网对系统进行实时监控。

6、控制功能

本系统具备自动运行和手动运行两种模式。自动方式下，根据工况来自动调节喷淋水泵和除尘风机的顺序启停和运转频率，并根据工艺阶段的不同，控制风道电动阀的开启度。手动方式下，操作员依靠控制柜上的按钮或组态画面上的按钮来控制他们的启停，通过拨段开关手动设定喷淋水泵和除尘风机的运转频率。

7、联锁保护功能

本系统具有除尘风机和喷淋水泵的启停联锁，频率大小的联锁输出；还有风道电动阀控制的联锁。

8、系统的构成及选型

根据电炉工艺的特点和控制系统所负担的监控功能，本控制系统由现场控制级、过程控制级、监控管理级三级结构组成。过程控制级是由一套控制系统构成，过程站设在电炉控制室内，具体负责本台电炉的运行控制和数据采集，监控级管理操作站由一台监控工业计算机构成，负责数据的统计、分析、存储等处理及生产的调度管理。过程站和监控站之间通过通讯网络进行数据交换。

现场控制级：包括仪表设备(传感器、变送器、执行机构等)；电气设备(仪表盘、控制柜等)；工艺设备以及其他辅助设备。现场控制级是数据的直接提供和接受单元。

过程控制级：采用PLC控制系统完成实时数据的采集、储存、计算和回路控制、逻辑控制功能等。PLC控制器通过以网络向监控管理级的计算机传送数据，与现场控制级的各类仪表进行通讯。由于过程控制级在整个监控系统中完成所有实时数据的采集和控制任务，因此，作为整个监控系统的核心，过程控制级是可靠性、速度要求最高、技术最复杂的一部分。

监控管理级：采用高可靠性的工业计算机以及高分辨率彩色显示器。使用中文Windows 2000桌面操作系统和人机界面。监控级工作站间以及与过程控制级间采用以太网通讯，通讯速度可达100Mb/S。上位机可将PLC的数据以字符和动态图形的方式显示出来，操作员可在工作站上通过键盘和鼠标对现场设备进行控制，并具有数据的存储、运算、报警和报表打印等功能。

Claims

1、一种电弧炉烟尘移动半密闭罩收集装置，该装置是利用一个半密封罩将电炉罩在其中，其特征是：半密闭罩底部装有行走机构，密封罩上开有两个半圆弧的风管接口，风管夹在中间且与密封罩的联结。