既要滿足環保要求又要進行能量回收已成為近幾年煉鋼廠的一個主要問題。具有清潔、綠色和可持續特性的鋼鐵技術得到了廣泛關注。

在回收轉爐煤氣的轉爐煉鋼廠，目前可采用濕式洗滌器或靜電除塵器（ESP）進行煙氣凈化。隨著環保條例的日益嚴格，濕式洗滌器可能不再能滿足這些要求，新一代干式ESP將是一個適合的選擇方案。然而，轉爐一次煙氣凈化用的第一代ESP已不滿足對ESP技術的最新發展需求。為此，SMS Siemag和ELEX兩家公司創建了一家合資公司即 SMS ELEX股份公司，準備開發新一代煙氣凈化設備用于轉爐煉鋼廠的轉爐煙氣凈化。該公司已設計出第二代圓形干式ESP，采納了最新的電除塵器技術訣竅。

此外還開發出一種新的凈化工藝并獲得專利，這項新工藝采用濕式洗滌器和圓形濕式ESP提升了現有煙氣凈化系統。這兩種技術的結合被稱為濕式混合除塵系統，可用于現有的轉爐洗滌器裝置上，使其以較低的投資費用來滿足最嚴格的環保要求。

本文論述了第二代干式ESP的改進重點，還介紹了濕式混合除塵系統的原理，著重說明了投資費用及對操作成本的影響。

1 轉爐煙氣凈化技術的發展

在采取轉爐煤氣回收的轉爐煉鋼廠，目前凈化煤氣可采用濕式洗滌器和圓形ESP。當環保條例將變得更加嚴格，濕式洗滌器不再能夠滿足這些要求時，圓形干式和濕式ESP將是另一種選擇。

圓形干式ESP與濕式洗滌器系統相比有以下主要優點：

1）凈煤氣的粉塵含量較低；

2）操作成本較低；

3）維護工作少；

4）無需水處理系統；

5）水耗量小。

不過，用于轉爐煙氣凈化的第一代ESP已不符合最新的先進ESP技術的發展潮流。鑒于此情況，SMS Siemag和ELEX兩家公司創建了一家合資公司——新的SMS ELEX股份公司，準備開發新一代煙氣凈化設備，用于轉爐煉鋼車間的轉爐煙氣凈化。

因此，該公司設計出了第二代圓形干式ESP并加入了最新電除塵技術訣竅，而且還開發出一種新的煙氣凈化系統并獲得了專利。這項新技術采用濕式洗滌器和圓形濕式ESP提升了現有煤氣凈化系統等級。這兩種技術結合構成的裝備被稱為濕式混合除塵系統，能應用于現有轉爐洗滌器裝置上，使其以較低的投資費用來滿足最嚴格的環保要求。該系統另一個優點是接入此系統對現有洗滌器的改造只需要很短的停機時間。

2 第二代干式ESP系統

轉爐煙氣先在冷卻水塔中冷卻。冷卻水管網會使煙氣溫度從1600℃下降到約900℃。為了創造ESP最佳運行條件，煙氣必須在冷卻水塔后進行二次冷卻。因此，煙氣在進入ESP之前要流經煙氣調節塔（GCT）。在GCT出口處煙氣溫度降至200℃，并處于部分飽和狀態。由于這些優化的煙氣條件，ESP能夠高效率地去除煙氣中的粉塵，使凈煤氣中的粉塵含量小于10mg/m3（所有煙氣流的溫度和壓力均處于標準狀態（STP））。因此ESP的除塵效率達到99.98%。ESP內底部裝有刮板，用于把粉塵推入ESP下面的鏈式輸送機上，通過吹氮輸送機運送到細粉塵倉。也可采用另一種作法，即用氣動系統輸送粉塵。

煙氣流經GCT，位于ESP下游的抽風機（ID風機）使ESP投入運行。根據CO含量的多少，ESP出口的凈煤氣或者引入下游的煤氣回收工序，或者直接排入廢氣燃燒煙道。CO含量大于45%的煤氣可以回收利用，因此要將該煤氣回收貯存在煤氣柜中。煤氣回收工藝要求進一步調節煤氣，以使其可以在大氣環境下貯存。CO含量小于45%的煤氣屬于廢氣，直接排入廢氣燃燒煙道以便安全地燒盡剩余的CO。

2.1 煙氣調節塔（GCT）

GCT有兩個基本功能：第一是要將煙氣溫度降低到更低水平，以便作下一步處理；第二是要調節煤氣，以使ESP工作效率最佳。

冷卻塔末端的煙氣最高溫度在900-1000℃之間。在第二代GCT中，首先是合理分布輸入煙氣，以獲得整個GCT斷面上的最佳煙氣流動。在GCT入口設有特殊部件用于最佳煙氣分布，這樣就可避免可能在噴射點近處側壁上聚積粉塵及煙氣倒流。在許多第一代GCT上，這些聚積的沉積物逐漸變大墜落，可能對粉塵運輸裝置造成重大損壞。

不過，通過煙氣在GCT入口上的合理分配，整個系統變得更可靠，因而在轉爐換襯期間，很少需要維護，并且有助于確保GCT下游的ESP效率更高。

為了將煙氣溫度降低到200℃，用回流噴嘴把水噴進煙氣分配裝置下面的高溫煙氣流中?；亓鲊娮飚a生的水滴最大，直徑為400μm。為保持水滴尺寸要求噴嘴最小水壓30bar。一旦水滴噴進高溫煙氣流中，即開始從氣體到水的熱傳遞，最后產生水蒸汽。因此，GCT出口煙氣溫度連續下降到200℃。由于有蒸發的水，煙氣得到更好的調節，使ESP能在水蒸汽含量達30%的條件下運行。

利用回流噴嘴的主要優勢是此系統只需要一個供水系統，可使操作成本保持在較低水平。采用內裝煤氣分配裝置，整個GCT產生的最大壓降也不超過4.5mbar。

在GCT中，由于重力作用掉落的粗粉塵用鏈式運輸機系統輸送到GCT粉塵倉。

2.2 第二代干式ESP

干式ESP的功能主要以靜電除塵為主。電子是由高壓充電的放電電極發射。由于電位差，電子轉移到接地集塵板上。在此期間，電子聚集在煙氣中的粉塵顆粒上。因此，粉塵顆粒帶有負電荷且由電場把它們吸向集塵板，在板上沉積起來。

在第二代圓形ESP上，集塵電極由異形板組成。這些板形成煙氣流經的通路系統。在400mm寬通路的正中安置放電電極。除塵器內裝有機械振打裝置，定期振落集塵板上的粉塵。

ESP被分成所謂的“區段”，通常，轉爐煙氣凈化用的ESP有4個區段，各區段在機械和電氣方面都各自獨立配置。機械上的獨立意味著每個區段有其自己的振打裝置和粉塵刮板。電氣上的獨立是指每個區段各自采用1套高壓電氣裝置。采用這種設計的好處是一個區段失靈不會影響其他區段的正常運行。

2.3 放電電極

在靜電除塵器中放電電極是關鍵部件，如果此電極不能正確運行，那么粉塵的適當離子化就不可能實現，這樣ESP的效率就會大幅下降。而且，確保放電電極不中斷和不導致電場短路對ESP的運行至關重要。許多用戶都報告過此類故障，特別是轉爐煙氣凈化所用ESP發生的問題。造成此類故障的原因在于分離出的粉塵——在轉爐吹氧階段，分離出的粉塵由于一氧化碳產生的還原氣氛而未被氧化，在非吹氧期間，環境空氣流經ESP后，粘附在內部部件上的粉塵開始在部件表面積聚。由于熱膨脹和材料溫度極高，內部部件產生巨大應力，特別是第一區段放電電極受到的影響最大。因此，根據用戶報告，電極會扭曲、斷裂并使此區段停機。

基于上述用戶報告和ELEX公司75年的經驗，放電電極的結構被設計成一種特殊的管狀形式（已獲專利），抗應力和堅固性都極高。此外，放電電極懸掛系統（已獲專利）能保證電極順暢地熱膨脹。

簡而言之，該部件結構設計的兩大優勢即管式電極和最佳懸掛裝置，既可確保ESP可靠、高效地運行，又能使維護、操作費用很低。

2.4 集塵板

在第二代圓形ESP上，集塵板設計為異型板。為了能使每塊板都熱膨脹、容易振打和避免任何機械應力，設計了一種新的集塵板系統（已獲專利），而且此系統保證易于組裝。

這些板在ESP正中心對開分為“懸掛”和“站立”兩種。如上所述，兩面板墻之間形成煙氣通路。一面板墻由11塊懸掛板和11塊站立板組成，按煤氣流動方向布置。

每面板墻上的所有懸掛板都連接到位于ESP頂部下面的支撐板上。站立的集塵板也固定在ESP底部的這種支撐板上。而且每面板墻上的所有板子都要導向位于ESP正中的振打棒。每對集塵板（一塊懸掛板和一塊站立板）接觸振打棒上的一個制動器，由此制動器發送振打脈沖。振打棒自身由兩個螺栓固定在上部兩塊板上，或者用區外擺式結構來固定。

每個區段的每塊板可以不受其他板牽制單獨移動，因為各塊板彼此互不連接。因此，新的懸掛結構（已獲專利）允許每個板都能夠熱伸長。因而集塵板不會受機械應力影響，振打不再損壞集塵板。

2.5 振打系統

在第二代干式ESP中，放電電極和集塵板用機械方式振打。2臺振打機彼此不連接，有各自的驅動裝置。每個ESP區段裝有1個電極和1套振打裝置。2套振打裝置都采用鍛制整體振錘。該公司生產這種應用系統已有75年之久，到目前為止未發生過振錘損失或破裂這類故障。這種可靠性使此振打系統獨一無二，并使操作及維護費用保持在較低水平。

除了可靠性以外，此振打裝置還有另一個優點：因為集塵板彼此不相連且采用振打棒結構，所以振打效果已經達到最佳化。用振錘進行物理振打可確保整個板面的加速值。而相互連接的集塵板系統需要2套振打系統，每側各設1套。

　　此振打系統確保了最佳的振打效果，足以防止粉塵粘附在集塵板上。而且此系統可確?？煽啃院洼^低的操作及維護成本。

3 濕式混合除塵系統

該公司還開發了新的濕式混合除塵系統（已獲專利）。設計此系統是為了提高轉爐現有濕式洗滌系統（共2套，每側各設,1套）的除塵效率以便滿足最嚴格的環保條例，同時保持較低的投資費用。

上述升級措施能在現有濕式洗滌器與換向站之間接入圓形濕式ESP。此時洗滌器排出的氣體溫度為70℃，并且處于完全飽和狀態。這些煙氣數據對濕式ESP而言是除塵的最佳條件。濕式靜電除塵原理與干式ESP相同。ESP出口的煤氣直接進入煤氣回收系統或排入廢氣燃燒煙道。

此系統與干式ESP系統相比較，在結構上有兩大差異：首先，濕式ESP中的集塵板不上下分開，集塵板只是下懸在上部支撐板上；其次是內部部件凈化方法不同。代替機械振打，濕式ESP是簡單地用水清潔，水通過位于煙氣通道上部的噴嘴噴射。除此之外，在每個區段開始處還噴射所謂的“霧水”以便保持集塵板總是潮濕，易于通暢。

3.1 濕式混合系統的主要優點

這種新系統有以下主要優點：

1）凈煤氣粉塵含量小于10mg/m3。

2）與只用濕式洗滌器相比，能耗減少50%。

3）可以與幾乎所有現有的濕式洗滌器相結合。

4）洗滌器現有水處理設施可以用于濕式ESP，無需擴大。

5）投資成本低。

6）在安裝時現有系統停機時間短。

7）煤氣罐下游無需再用濕式ESP作煤氣的最終凈化。

3.2 采用濕式混合系統時的能耗控制

濕式混合系統有助于用戶實現極嚴的環保要求，同時又可減少整個系統的能耗。

3.2.1 案例1

洗滌器凈煤氣粉塵含量為100mg/m3。因此，洗滌器兩端的壓降需消耗2000kW的能量用于抽風機（ID風機）。

把1臺第一區域的濕式ESP連接到洗滌器上，可以使凈煤氣粉塵含量達到10mg/m3。ESP動力消耗對總能耗只有微小的影響，因為只需要增加75kW。

3.2.2 案例2

與案例1相比，洗滌器凈煤氣粉塵含量增加到300mg/m3，相應地ID風機動力消耗顯著降低50%。連接第二區域的濕式ESP，凈煤氣粉塵含量下降到10mg/m3。ESP動力消耗120kW，與節省的能耗相比微不足道。

洗滌器和濕式ESP的最佳結合可以大幅降低動力消耗，同時仍能達到最嚴格的環保要求并保證最低的投資成本。

4 總結

SMS ELEX的干式ESP和濕式ESP均符合官方對粉塵排放量的規定。由于在結構上的最新改進，操作及維護費用均有所降低。ESP的技術訣竅可保證設計、安裝和售后服務達到最高水平。

第二代干式ESP最適合安裝在新建轉爐煉鋼廠或用于現有轉爐煉鋼廠的改造。濕式混合除塵系統可用于需升級的現有各種轉爐洗滌器系統，其投資成本較低。