電弧爐在煉鋼過程中，不斷有煙塵從電極孔、爐蓋圈及爐門、出鋼槽等處排到空氣中，嚴(yán)重地污染了車間和廠房周圍的環(huán)境?，F(xiàn)有很多種除塵方式，但其捕集效果均不夠理想。本文根據(jù)電爐排煙特點(diǎn)，提出在電爐頂周圈設(shè)向上噴吹的空氣幕與屋頂排煙罩相結(jié)合的排煙方式。該系統(tǒng)捕集效率高?？蛇_(dá)95％，與單獨(dú)設(shè)置屋頂排煙罩相比可節(jié)省風(fēng)量30％以上，是一種高效節(jié)能的除塵系統(tǒng)。

一、現(xiàn)有除塵系統(tǒng)存在的問題

電弧爐在煉鋼過程中不斷有煙塵產(chǎn)生，并選出爐外。因爐體在加料、出鋼、扒渣時爐體需移動和傾鈄，所以整個冶煉過程中，爐體本身是一個多點(diǎn)不固定的煙塵排放的污染源，加之電極需不斷升降和更換，因此電爐除塵器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于煙塵捕集問題，設(shè)計(jì)出既不影響冶煉工藝、又不防礙操作；捕集效率高的排煙罩。從七十年代開始，實(shí)際應(yīng)用有各種形式的局部排煙罩，如鉗形罩、環(huán)形罩、上部吸罩及吹罩等，均有一定的捕集效果，但捕集效率不高。八十年代又出現(xiàn)大密閉罩及屋頂罩與內(nèi)排煙相結(jié)合的排煙系統(tǒng)。大密閉罩雖然捕集效率高，因整個電爐包在其中，操作不方便，大罩需經(jīng)常開合往往罩體受熱變形開啟不靈活，至使大密閉罩堅(jiān)持運(yùn)行的不多。上鋼五廠采用屋頂罩與內(nèi)排煙相結(jié)合方式，自投入使用以來一直堅(jiān)持運(yùn)行，但屋頂罩排風(fēng)量較大，當(dāng)車間有橫向氣流時，屋頂罩不能有效捕集。故鵬鶴環(huán)保公司在“帶有空氣幕排氣罩計(jì)算新方法”實(shí)驗(yàn)研究取得成果基礎(chǔ)上，提出“氣幕與屋頂罩結(jié)合排煙系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)方案。

二、沒計(jì)方案簡介

1、設(shè)計(jì)說明

原始設(shè)計(jì)條件：

Hx2——30T電爐一臺，電爐內(nèi)徑4.7m、外殼直徑5.0m。高架式安裝，安裝電爐平臺距地面標(biāo)高6m，爐頂大架距地面標(biāo)高8.5～9.0m電爐頂屋檐下標(biāo)高26m。爐內(nèi)煙氣溫度1200℃。設(shè)計(jì)方案如圖1　

① 在電爐爐蓋上方3/4周圈長度(靠變壓器室一側(cè)不設(shè))上，設(shè)計(jì)一個噴口向上的送風(fēng)氣幕，它將電爐的三個電極孔和爐蓋圈包圍在氣幕內(nèi)，噴嘴周圍直徑為5.2m噴嘴向內(nèi)傾斜12°在條縫噴嘴內(nèi)設(shè)一定角度的導(dǎo)流葉片，使噴吹氣流呈30～40°角上升。

②在電爐正上方屋頂下檐設(shè)一屋頂排煙罩。煙塵經(jīng)屋頂捕集后輸送至布袋除塵器，經(jīng)風(fēng)機(jī)、排氣筒排至大氣。屋頂排煙罩設(shè)方形或圓形，尺寸6×6m(φ6m)，排氣速度1.2m/s(1.5m/s)?？稍O(shè)法蘭邊，罩的收縮角不大于60。

2、方案分析

①氣流組織合理

電爐產(chǎn)生的煙塵約90％從電極孔向上噴出，噴出速度10m/s以上，最高可達(dá)20m/s。這部分高溫?zé)煔庠诔隹趧訅汉蜔釅鹤饔孟麓怪毕蛏蠂姵?，隨著周圍空氣混摻，上升速度不斷下降，通常局部排風(fēng)罩靠從四周吸氣，將產(chǎn)生煙氣排走，因此吸氣速度衰減的非?？?，故對煙氣的捕集效率很低。本設(shè)計(jì)利用射流，對排出的煙氣形成了空氣屏障，保持煙氣流的上升浮力。又因空氣幕是周圈布置，射流卷吸的風(fēng)量主要來自外側(cè)，內(nèi)側(cè)很少，造成了強(qiáng)烈的貼附作用，射流向中心偏轉(zhuǎn)，同電爐排出煙氣形成同一個射流，這個射流即可有力地抵御了橫向氣流的干擾，又同時將污染物輸送到屋頂排煙罩，并且這個射流達(dá)屋頂罩時的尺寸不很大，所以屋頂罩的尺寸不需很大即可有效捕集電爐排出的煙氣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明捕集效率可達(dá)95％

②設(shè)計(jì)參數(shù)可靠

根據(jù)本設(shè)計(jì)條件空氣幕出口距屋頂排煙罩距離約15m，且在某一橫向氣流作用下，空氣幕及屋頂罩設(shè)計(jì)參數(shù)的選取，目前國內(nèi)外沒有現(xiàn)成資料可借鑒。

該設(shè)計(jì)是在“帶有空氣幕排氣罩計(jì)算新方法”試驗(yàn)研究取得成果后，設(shè)計(jì)條件與實(shí)驗(yàn)條件相吻合，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得到的第一手資料為設(shè)計(jì)依據(jù)，設(shè)計(jì)參數(shù)可靠。

③節(jié)省風(fēng)量、減少投資、節(jié)約電能

目前國內(nèi)采用屋頂罩卡和內(nèi)排煙結(jié)合的除塵設(shè)備系統(tǒng)。對屋頂罩排風(fēng)量計(jì)算方法很多，有日本筱原倫彥計(jì)算方法、美國的Hemeon計(jì)算方法，加拿大計(jì)算方法及和我國供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊計(jì)算方法等。幾種方法基本思想是將電爐作為熱源，它以輻射和對流方式向外散熱，電爐上部形成的熱氣流不斷上升斷面不斷擴(kuò)大，當(dāng)上升到屋頂罩高度時。熱氣流具有一定的半徑和上升速度，依此做為屋頂罩的設(shè)計(jì)依據(jù)。這種假設(shè)本身與實(shí)際情況有很大誤差，實(shí)際電爐的煙氣是爐內(nèi)反應(yīng)直接排出的。且上述幾種計(jì)算方法均未解決當(dāng)有橫向氣流干擾時，能有效捕集污染物的問題。其中供暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊中計(jì)算方法，對橫向氣流干擾采取加大排氣罩面積方法。由于面積加大增加的排風(fēng)量大的驚人（見表1）。有實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)俳風(fēng)罩距污染源距離很大時，無論排風(fēng)量加入多少，捕集效率為零。

從以上數(shù)據(jù)可見，采用氣幕加屋頂罩設(shè)計(jì)方案、屋頂罩排風(fēng)量最少，致使輸送管路的管徑、特別是除塵的過濾面積，均可大幅度下降，即節(jié)省初投資又可節(jié)省電能消耗見表2。

表2　兩方案各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較表

3、結(jié)論

上述兩種方案分析可見，本方案無論從投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)，都具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，更重要的是它可保證在橫向氣流干擾下，仍可有效捕集電爐排出的煙塵。

三、討論

1、本方案的設(shè)計(jì)參數(shù)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)條件污染源的四周均設(shè)有送風(fēng)氣幕、而這里僅設(shè)3/4周圈，另一面是利用標(biāo)高15.5m變室作為擋墻，有擋墻對排氣罩的工作是有利的。另外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于實(shí)際工程肯定有一定的誤差，尚須在實(shí)踐工程中總結(jié)和完善。

2、該設(shè)計(jì)能否應(yīng)用于實(shí)踐，不單需解決設(shè)計(jì)型式和參數(shù)問題在氣幕布置和安裝等方面也是較難處理需根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)安裝，特別是

若氣幕固定在爐頂大架上，氣幕風(fēng)管與固定送風(fēng)管聯(lián)接問題是設(shè)計(jì)難點(diǎn)，本方案采用鈄面脫開式，密封性尚須進(jìn)一步改善。

2、本方案若能采用輕型屋頂電除塵器代替袋式除塵器的話，可取消主機(jī)管的投資，并大大減少運(yùn)行電費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，有待進(jìn)一步深入研究。