电弧炉废钢预热烟气超净治理与余热回收技术

1 引言

废钢铁是是现代钢铁工业主要的不可缺少的铁素原料，也是唯一可以大量替代铁矿石的原料，是节能载能的再生资源。2016 年废钢在1亿吨，2017年废钢量达1.95亿吨，2019年全年我国废钢产量预计在2.1亿～2.2亿吨；到2030年我国废钢产量在3.2亿～3.8亿吨。研究显示，用废钢生产一吨钢，可节约铁矿石1.6吨，能耗减少350公斤标准煤，减少1.6吨CO2排放，具有显著的节能减排效益。随国家对“地条钢”等落后产能的彻底取缔，给废钢资源腾挪出巨大的利用空间。

典型的废钢铁生产流程分为两类：长流程类（即以铁矿石为主，废钢为辅的高炉—转炉—连铸—轧制工艺流程）；短流程类（以废钢为主，生铁为辅的电炉—连铸—轧制工艺流程）。电炉炼钢一吨废钢铁可节约0.4吨焦炭或一吨原煤，可减少1.7吨精矿粉的消耗，减少4.3吨原矿开采，可减少1.6吨二氧化碳的排放。因此世界各国普遍都比较重视发展以废钢为主原料的电炉短流程炼钢生产工艺，我国有近300条以废钢为主原料的电炉短流程炼钢线投入生产。废钢炼钢的生产过程也是一个高能源消耗及一个高污染源的产生过程，所以节能降耗和达标排放是废钢炼钢生产的两大难题，亟待技术的提升循序渐进。

高能耗与废热：废钢铁切碾碎→废钢预热→电弧炉→精炼→轧制已是成熟的废钢炼钢工艺，电弧炉产生大量热以空气为载体回收作为废钢预热的热源，高温加压风机为动力源，将常温的废铁预加温至600℃送入电弧炉中为现行标准的节能设计，多余的热通过降温除尘排放或直接排放。

全废钢能耗为290Kwh/t～350Kwh/t,电弧炉工艺段能耗为60%～70%；电弧炉热回收排气温度在800℃～1000℃，高温尾气逆向送入废钢预热处理通道，在第四口排出，废气排出温度在300℃左右，在经降温处理进入除尘器进化后排出，由于此部分风量占全过程排风量的1/5，具有较大的余热回收价值潜力；其余热通过集中风罩排除，风温在60℃左右，热利用价值不大。

污染源与污染源生成机理

在全废钢炼钢过程中主要污染源来自两方面：一是粉尘，二是二噁英。

钢铁工业大气“超低排放”粉尘即将实施限值：烧结（球团）的颗粒物、SO2、NOx分别为10mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3，全废钢废气排放总量估算值约为20000m3/h·t,大气量高粉尘通过传统的布袋除尘工艺难以达标，电袋除尘可以满足要求，但运行成本居高，而且存在低温结露腐蚀布袋的风险。

二噁英致癌物：来源各异，粉碎后的废钢带有附着的工程塑料、油漆及其他金属，在还原炼钢之前去除附着异物是不可缺少的工艺，工程塑料、油漆在分解过程中不可避免产生二噁英，在250℃～400℃温度区间内生成会再“从头合成”，二噁英目前钢铁业虽然未纳入环保强控（在垃圾焚烧已有0.5μg-TEQ/Nm3排放行业标准），但已意识到其危害，据资料显示，二噁英大量存在与废钢处理废气中，100吨电弧炉二噁英排放因子每吨钢到达10.1μg-TEQ，对全废钢炼钢中的二噁英有效去除势在必行。

2 70吨全废钢炼钢烟气现行治理方案

2.1 70吨电炉、LF炉主要技术参数及除尘相关参数