转炉烟气含水量对干法除尘效率的影响

龚小勇

重庆钢铁股份有限公司一炼钢厂重庆长寿401258

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。

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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：淤除尘效率高，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；于在水、电消耗上较低；盂煤气回收量大，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，例如升压变压器、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；榆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。

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104~1010赘·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104赘·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。

2.2.2 粉尘比电阻过高对静电除尘效率的影响

当比电阻高于1010赘·cm 的粉尘进入静电除尘器到达阳极板时，所带电荷不易释放，会在阳极板上形成一个负离子层。在引起阳极板积灰过快加大振打负荷的同时，屏蔽了部分通往阴极线的电力线，从而削弱阴极线附近的电场强度且提高了阳极板板面处的电场强度，造成电场内电离减弱，电晕电流下降。残余电荷分布的不均匀，就会发生局部击穿、电离，产生反电离现象。如果局部击穿频繁发生，会使击穿电压大大降低同时电流异常减小或增大。异常的电流减小或增大，这种现象就是典型的反电晕。

当粉尘比电阻超过1010赘·cm 之后，电除尘器效率会随着粉尘比电阻的增高而下降。根据欧姆定律，电流通过具有一定电阻的物质，其电压降可表示为：

式中：吟U 为通过粉尘的电压降；籽为粉尘比电阻；I 为通过粉尘的电流；A 为平板电极的面积；啄为粉板品厚度。

由上式可以得出，如果粉尘比电阻过高，静电除尘器内电压降将会变得很大。当达到一定程度后会导致阳极板粉尘层局部击穿并产生火花放电发生反电离。其结果就是粉尘飞扬严重，除尘效率恶化。

2.3 烟气含水量对粉尘比电阻的影响

实际试验分析中，粉尘比电阻的影响因素包含粉尘成分、温度以及湿度。在转炉干法除尘系统的实际生产过程中，由于EC 出口温度的设定，可以使进入静电除尘器内的烟气温度稳定保持在150益左右，同时由于转炉冶炼工艺的稳定性，也保证了进入静电除尘器烟气粉尘成分的稳定性。因此，分析转炉烟气粉尘比电阻式可以定性考虑湿度对其的影响。取静电除尘器内第一电场阳极板上粉尘为样本，分成5 分，加热至150益时测得不同湿度下的比电阻值（见表一）。

可以看出，在粉尘成分以及温度不变的情况下，随着含水量从5%增加到20%时，粉尘比电阻从1011 数量级降低到108 数量级，说明水分对粉尘比电阻有较大影响。可见，调节烟气含水量是改变粉尘比电阻行之有效且简单易行的方法。因此，在一定条件下适当改变烟气含水量使粉尘比电阻处于较为适宜的收尘范围内是提高静电除尘器效率的有效方法。

3 控制烟气含水量的措施

转炉烟气经烟罩汽化冷却至800益-1000益后，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益-200益。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 出口温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益-230益，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。

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参考文献

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[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

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。