燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究

随着电炉炼钢技术的发展，从国外引进的大中型超高功率电炉已越来越多。目前，中小型电炉除尘采用半密闭罩确实有其他罩形不可比拟的优越性。但是，半密闭罩如不加以改进直接用于大中型超高功率电炉，将会出现罩内炉顶设备工作环境恶劣及由罩内吸入的烟气温度高，易烧滤袋等缺陷。目前，应用于大中型超高功率电炉的烟气捕集形式一般均为屋顶罩+ 四孔(同时密闭冶炼区厂房)，这种形式的捕集方案既可以捕集电炉各工况条件下产生的烟气、不影响冶炼工艺，又能改善炉顶设备工作条件，具有很大的优越性。但是，它有明显的不足，如除尘能耗高;厂房内冶炼区烟气弥漫，炉台上降尘量大，炉前工及天车工工作环境没有得到很好地改善。

我国有公司吸取国内外电炉除尘的有关经验、教训，经过多年的探索与实践，终于找到了 一种较为理想、符合我国国情的捕集罩，可与第四孔相结合--天车通过式集烟罩。它是综合了屋顶罩+四孔及半密闭罩的优点的一种捕集形式。天车通过式集烟罩主要由导流罩、顶吸罩组成。导流罩做至距天车下缘100~200mm处，顶吸罩罩口距天车100mm处，中部断开处留有能使天车(行车)自由通过的位置，故称为天车通过式集烟罩。导流罩包括固定导流罩和移动导流罩。固定导流罩设置于炉侧和炉后，移动导流罩设置于炉前，设高低位轨道向变压器室方向开启。移动导流罩与固定导流罩在电炉上方形成一个导流罩罩口，罩口截面面积根据热射流的气流断面积公式进行设计，可略微缩小。炉前移动罩与固定罩敞开部分设计门开启机构。

电炉冶炼时，产生的大量烟气根据热辐射原理上升，此时导流罩迫使烟气在导流罩的范围内上升，减少烟气流与空气的混合，同时又抑制车间横向气流的干扰。烟气上升至顶吸罩下沿时，受引风机的负压作用，加上烟气流原有的运动惯性，烟气继续上升进入顶吸罩，然后通过管道进入除尘器净化。横向布置电炉的半密闭集烟罩分固定罩与移动罩，它们均在电炉上方，加废钢及检修时，将罩移到变压器顶部。

将半密闭罩原在天车下面的移动罩的主体(上部) 移到天车的上部，同时将其根据厂房条件加深并改善气流条件，从而变为天车通过式集烟罩的顶吸罩;将半密闭罩的固定罩上口渐缩，变形为天车通过式集烟罩的导流罩;炉后部分两跨厂房之间将导流罩与顶吸罩连接。 由低捕集罩(类似低伞形罩)变为中部断开的高捕集罩(类似高伞形罩)，其中高温电炉烟气用高伞形罩捕集有利，而中部断开则会增加周围空气的混入量和横向气流干扰的不利因素。顶吸罩加深、容积加大、罩形改善、导流罩上口缩小，使得烟气流上升至导流罩上口时截面较小，继续上升并扩散至顶吸罩下口时，也不易溢出，弥补了中部断开的不足。

捕集罩的工作温度大为降低，同时集烟罩各组成部分基本不相关，固定导流罩固定在平台上，移动导流罩可沿高低位轨道向变压器房侧移动，顶吸罩固定在厂房顶，不存在对接吻合，使得结构更简单、更可靠。顶吸罩不存在变形的问题，导流罩工作条件较好，反之，即使出现一些变形也不影响冶炼生产及除尘设施的正常运行。导流罩的设置客观上对电炉安全生产有一定的益处，当冶炼发生大沸腾或意外爆炸事故时，导流罩可起到安全防护作用。

天车通过式集烟罩也可认为是屋顶罩的改进。屋顶罩在电炉烟气捕集中由于受到厂房和厂房内设备(如天车)的影响，使屋顶罩距电炉热源表面的距离过大。烟气在热射流的作用下，在上升过程中不断混入周围空气，使气流截面逐渐扩大，烟气流量增加，加上横向气流对热气流的影响，热气流上升过程中出现偏斜，使屋顶罩的罩口尺寸在设计中增加了许多安全系数。罩口面积过大，排风量就更大。为了更好地把屋顶罩应用于大中型电炉除尘系统中，就不可避免地对屋顶罩进行改进。一是可在电炉炉后与两侧设置挡风板，至天车下缘，避免横向风对电炉热气流的影响，并起导流的作用;二是将原根据厂房屋架设计的罩口向下延伸至天车上方，进一步缩小了受横向风干扰的空间，三是为了能正常检修电炉设备或更换水冷电缆、炉体，将电炉一侧的挡风板改为可移动的移动导流罩;四是可将导流罩下部适当敞开，使之成为低温进风区，降低了热气流的温度。这样就形成了天车通过式集烟罩的雏形。天车通过式集烟罩能大大的减少系统处理风量，从而降低了系统总投资及运行电耗和运行费用。由此可知，该设备既解决了半密闭罩不能捕集加料和出钢产生的二次烟尘、罩内电炉设备工作环境恶劣等缺点，又解决了屋顶罩除尘电耗高、捕集效果易受横风干扰等弊端，用于大、中型超高功率电炉。