转炉煤气干法除尘系统的创新研究

蒸发冷却器在转炉煤气干法除尘系统中起到对煤气降温、调质和粗除尘的作用。蒸发冷却器入口的烟气温度为900-1100℃，出口温度约为200℃才能达到静电除尘器的条件。为此，采用若干个水蒸汽-水外混双流喷嘴调节最佳水量降温，通入的蒸汽使水雾化成细小的水滴，水滴受烟气加热迅速蒸发而降低烟气温度。蒸发冷却器底部的惯性除尘装置将粗灰尘从烟尘中分离出去，达到粗除尘的目的，约占烟气中总灰尘含量30%的粗灰尘在此收集。蒸发冷却器同时通过喷入水量来改变烟气的比电阻，使其达到适合电除尘器工作的比电阻范围。
蒸发冷却器的性能直接影响电除尘器的除尘效率和工作状况，是干法除尘系统的核心设备之一，中冶南方针对蒸发冷却器进行了以下改进：①水量控制通过前馈和反馈相结合的方法，使喷水量更精确，尤其在喷水初期和末期避免了喷水量过大而导致筒体内结垢等隐患；②改进蒸发冷却器底部的惯性除尘器的结构形式，提高其粗除尘效率达到45%以上，既减少了静电除尘器的除尘压力，也降低了灰尘对管路的磨损；③在蒸发冷却器内增加声波除尘装置，防止蒸发冷却器壁面灰尘结垢而影响生产，蒸发冷却器内是复杂的固液气三相流动且存在水的相变，易在蒸发冷却器内壁面形成结垢，声波除尘装置具有安装方便，除灰范围大、效果好，能全方位、无死角的清除蒸发冷却器壁面附着的灰尘，且声波除尘器运行成本和维护成本很低，非常适合蒸发冷却器的内部除灰；④转炉炼钢初期和末期是煤气和空气相互过渡的阶段而易产生爆炸性混合气体，此时在蒸发冷却器出口吹入惰性气体（N2）来稀释混合气体，减少其在静电除尘器内发生泄爆的概率。
静电除尘器是转炉煤气干法除尘系统的另一核心设备，其通过在极线和极板之间施加高压直流电源，使极线周围气体发生电晕放电而发生电离，带电离子使灰尘在高压电场内实现荷电、沉降，沉降在极板或极线上的灰尘通过周期振打及输灰系统运往灰仓。静电除尘器需要有良好的安全防爆性能，由于转炉煤气有毒、易燃、易爆，对静电除尘器的强度、密封性及安全泄爆性都有很高的要求。
转炉煤气发生爆炸必须同时具备以下三个条件：①煤气与空气（或者氧气）混合物在爆炸极限以内；②煤气与空气（或者氧气）混合物在最低着火点温度以下；③煤气与空气（或者氧气）混合物遇到足够能量的火种。静电除尘器内电极电晕放电由于辉光温度较低而不会引起煤气爆炸，但是在电压过高或者气体电导率改变时，气体有可能被击穿而发生电弧放电，电弧放电过程中不仅消耗电能且能引起煤气爆炸（如果煤气和氧气浓度在爆炸极限范围之内），所以静电除尘器高压电源的控制至关重要。中冶南方通过理论分析及工程实践探索出一套高压电极放电控制系统，其能根据历史记录数据智能控制最优的电压值，在保证静电除尘器除尘效果的同时尽量减少电弧放电次数，减少静电除尘器泄爆而影响转炉炼钢生产。此外，为了节约电能，在冶炼阶段采用高压模式，在非冶炼阶段，采取低压运行模式。