燃煤電廠煙氣大規(guī)模CO2捕集過程關(guān)鍵問題研究

隨著電爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展，從國外引進的大中型超高功率電爐已越來越多。目前，中小型電爐除塵采用半密閉罩確實有其他罩形不可比擬的優(yōu)越性。但是，半密閉罩如不加以改進直接用于大中型超高功率電爐，將會出現(xiàn)罩內(nèi)爐頂設(shè)備工作環(huán)境惡劣及由罩內(nèi)吸入的煙氣溫度高，易燒濾袋等缺陷。目前，應(yīng)用于大中型超高功率電爐的煙氣捕集形式一般均為屋頂罩+ 四孔(同時密閉冶煉區(qū)廠房)，這種形式的捕集方案既可以捕集電爐各工況條件下產(chǎn)生的煙氣、不影響冶煉工藝，又能改善爐頂設(shè)備工作條件，具有很大的優(yōu)越性。但是，它有明顯的不足，如除塵能耗高;廠房內(nèi)冶煉區(qū)煙氣彌漫，爐臺上降塵量大，爐前工及天車工工作環(huán)境沒有得到很好地改善。

我國有公司吸取國內(nèi)外電爐除塵的有關(guān)經(jīng)驗、教訓(xùn)，經(jīng)過多年的探索與實踐，終于找到了 一種較為理想、符合我國國情的捕集罩，可與第四孔相結(jié)合--天車通過式集煙罩。它是綜合了屋頂罩+四孔及半密閉罩的優(yōu)點的一種捕集形式。天車通過式集煙罩主要由導(dǎo)流罩、頂吸罩組成。導(dǎo)流罩做至距天車下緣100~200mm處，頂吸罩罩口距天車100mm處，中部斷開處留有能使天車(行車)自由通過的位置，故稱為天車通過式集煙罩。導(dǎo)流罩包括固定導(dǎo)流罩和移動導(dǎo)流罩。固定導(dǎo)流罩設(shè)置于爐側(cè)和爐后，移動導(dǎo)流罩設(shè)置于爐前，設(shè)高低位軌道向變壓器室方向開啟。移動導(dǎo)流罩與固定導(dǎo)流罩在電爐上方形成一個導(dǎo)流罩罩口，罩口截面面積根據(jù)熱射流的氣流斷面積公式進行設(shè)計，可略微縮小。爐前移動罩與固定罩敞開部分設(shè)計門開啟機構(gòu)。

電爐冶煉時，產(chǎn)生的大量煙氣根據(jù)熱輻射原理上升，此時導(dǎo)流罩迫使煙氣在導(dǎo)流罩的范圍內(nèi)上升，減少煙氣流與空氣的混合，同時又抑制車間橫向氣流的干擾。煙氣上升至頂吸罩下沿時，受引風(fēng)機的負壓作用，加上煙氣流原有的運動慣性，煙氣繼續(xù)上升進入頂吸罩，然后通過管道進入除塵器凈化。橫向布置電爐的半密閉集煙罩分固定罩與移動罩，它們均在電爐上方，加廢鋼及檢修時，將罩移到變壓器頂部。

將半密閉罩原在天車下面的移動罩的主體(上部) 移到天車的上部，同時將其根據(jù)廠房條件加深并改善氣流條件，從而變?yōu)樘燔囃ㄟ^式集煙罩的頂吸罩;將半密閉罩的固定罩上口漸縮，變形為天車通過式集煙罩的導(dǎo)流罩;爐后部分兩跨廠房之間將導(dǎo)流罩與頂吸罩連接。 由低捕集罩(類似低傘形罩)變?yōu)橹胁繑嚅_的高捕集罩(類似高傘形罩)，其中高溫電爐煙氣用高傘形罩捕集有利，而中部斷開則會增加周圍空氣的混入量和橫向氣流干擾的不利因素。頂吸罩加深、容積加大、罩形改善、導(dǎo)流罩上口縮小，使得煙氣流上升至導(dǎo)流罩上口時截面較小，繼續(xù)上升并擴散至頂吸罩下口時，也不易溢出，彌補了中部斷開的不足。

捕集罩的工作溫度大為降低，同時集煙罩各組成部分基本不相關(guān)，固定導(dǎo)流罩固定在平臺上，移動導(dǎo)流罩可沿高低位軌道向變壓器房側(cè)移動，頂吸罩固定在廠房頂，不存在對接吻合，使得結(jié)構(gòu)更簡單、更可靠。頂吸罩不存在變形的問題，導(dǎo)流罩工作條件較好，反之，即使出現(xiàn)一些變形也不影響冶煉生產(chǎn)及除塵設(shè)施的正常運行。導(dǎo)流罩的設(shè)置客觀上對電爐安全生產(chǎn)有一定的益處，當冶煉發(fā)生大沸騰或意外爆炸事故時，導(dǎo)流罩可起到安全防護作用。

天車通過式集煙罩也可認為是屋頂罩的改進。屋頂罩在電爐煙氣捕集中由于受到廠房和廠房內(nèi)設(shè)備(如天車)的影響，使屋頂罩距電爐熱源表面的距離過大。煙氣在熱射流的作用下，在上升過程中不斷混入周圍空氣，使氣流截面逐漸擴大，煙氣流量增加，加上橫向氣流對熱氣流的影響，熱氣流上升過程中出現(xiàn)偏斜，使屋頂罩的罩口尺寸在設(shè)計中增加了許多安全系數(shù)。罩口面積過大，排風(fēng)量就更大。為了更好地把屋頂罩應(yīng)用于大中型電爐除塵系統(tǒng)中，就不可避免地對屋頂罩進行改進。一是可在電爐爐后與兩側(cè)設(shè)置擋風(fēng)板，至天車下緣，避免橫向風(fēng)對電爐熱氣流的影響，并起導(dǎo)流的作用;二是將原根據(jù)廠房屋架設(shè)計的罩口向下延伸至天車上方，進一步縮小了受橫向風(fēng)干擾的空間，三是為了能正常檢修電爐設(shè)備或更換水冷電纜、爐體，將電爐一側(cè)的擋風(fēng)板改為可移動的移動導(dǎo)流罩;四是可將導(dǎo)流罩下部適當敞開，使之成為低溫進風(fēng)區(qū)，降低了熱氣流的溫度。這樣就形成了天車通過式集煙罩的雛形。天車通過式集煙罩能大大的減少系統(tǒng)處理風(fēng)量，從而降低了系統(tǒng)總投資及運行電耗和運行費用。由此可知，該設(shè)備既解決了半密閉罩不能捕集加料和出鋼產(chǎn)生的二次煙塵、罩內(nèi)電爐設(shè)備工作環(huán)境惡劣等缺點，又解決了屋頂罩除塵電耗高、捕集效果易受橫風(fēng)干擾等弊端，用于大、中型超高功率電爐。