2024年3月14日发(作者：洋尔阳)
第３Ｏ卷第４期
２０１１年８月
四 川 环 境
Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．４
Ａｕｇｕｓｔ ２０１１
ＳＩＣＨＵＡＮ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ
・
治理技术・
攀钢２５ ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统
存在问题分析与治理
贺开明 ，吴相权
（１．四川三友环保工程技术有限公司，四川攀枝花
２．攀钢集团钛业有限责任公司钛冶炼厂，四川攀枝花
６１７０００；
６１７０６４）
摘要：本文详细计算分析了攀钢钛业有限责任公司钛冶炼厂一期钛渣电炉炉气系统中存在的问题，针对存在的主要问
题提出治理方案措施，经实施后达到了预期目的，为国内最大钛渣电炉稳产达产提供了良好的基础条件。
关键词：炉气；问题分析；治理
文献标识码：Ａ 文章编号：１００１．３６４４（２０１１）０４－００９８－０７ 中图分类号：Ｘ５７
Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ２５ＭＶＡ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｆｕｒｎａｃｅ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｓｌａｇ ｏｆ Ｐａｎｇａｎｇ
ＨＥ Ｋａｉ－ｒｕｉｎｇ ．ＷＵ Ｘｉａｎｇ—ｑｕａｒｔ
（１．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｓａｎｙｏｕ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．ＬＴＤ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａｍ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１７０００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｐａｎｇａｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｓｍｅｌｔｅｒ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐａｎｚｈｉｈｕａ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１７０６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｓ ｄｅｔｍｌｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ
ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｌａｇ ｉｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｐａｎｇｏｎｇ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｐｕｒｐｏｓｅ ｉｓ ｒｅａｃｈｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｇｏｏｄ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｔｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｌａｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｒｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ；ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
１ 概 况
攀西地区二氧化钛储量占国内的９０％以上，
多年以来，我国海绵钛、钛材的年产量仅占世界总
产量的３％一５％。２００６年６月攀钢引进乌克兰钛
渣冶炼技术，建成年产６万吨目前亚洲最大的
建成，但至今产能约１４万吨／年；南非Ｎａｍｋｗａ公
司设计能力为２３万吨／年的钛渣直流电炉于２００１
年建成投产，目前仍未达产；哈萨克斯坦的
１６５００ＫＶＡ钛渣冶炼电炉，用了３年时间才实现顺
产，实际输入功率１４５００ＫＶＡ，仍未达到设计能
２５ＭＶＡ钛渣电炉，主要生产高品质钛渣原料，其
中氯化钛（ＴｉＯ：）Ｉ＞８５％，酸溶性钛渣１＞７４％。高
品质钛渣是生产钛白粉、氯化钛白、海绵钛、钛材
的重要原料。
力。在国内毫无经验借鉴和本身电炉设计缺陷的制
约条件下，自投产以来，攀钢钛业公司坚持围绕
“生产与技术改造，自主创新并举”走自主创新之
路，不断探索钛渣冶炼生产稳定顺行的工艺和技
术，实施技改１００多项，完成科研项目３０多项，
资料显示，由于大型电炉钛渣冶炼技术工艺复
杂，国外钛渣生产企业达产速度缓慢。挪威Ｔｉｎｆｏｓ
公司设计能力２０万吨／年钛渣冶炼电炉于１９８３年
收稿日期：２０１１４）１—１２
形成了一套具有攀钢特色，拥有自主知识产权的
“大型电炉生产钛渣的工程化新技术新工艺”。
目前，因炉气处理系统存在的一系列问题制约
了钛渣电炉的稳产和达产，分析和解决炉气处理系
统存在的问题，达到钛渣电炉炉内负压自控具有很
重要的作用。
作者简介：贺开明（１９７２一），男，重庆铜梁人，１９９３年毕业于武汉冶
金建筑高等专科学校环境工程系，给水排水工程师。主
要研究方向为工业废水，工业废气等环境污染治理。
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理 ９９
２ 炉气处理系统现状
攀钢一期设计为２５ＭＶＡ钛渣电炉，目前该电
炉实际产能平均约１８ＭＶＡ，尾气排放量约为２６０００
～
冷式高效旋风除尘器，除去一８０％的粗颗粒烟尘，
炉气含尘浓度～５．４ｇ／Ｎｍ ，温度由３５０℃降至
３００℃以下，再进人强制风冷列管式换热器进行换
２９０００Ｎｍ ／Ｉ５时ｌ１ Ｊ。原设计水平排烟管出口炉气
热，炉气温度降至１８０ｃ【＝，再进入ＰＰＣＡ１２８—２×
１ １气箱脉冲袋式除尘器净化后经引风机排人大气。
最高温度７００ｑｃ，经过约３０米长， １４ｏ０／ １２５０
的水冷夹套冷却后至旋风分离器前炉气温度为
３５０℃，进入２台并联接安装的ＸＣＹ一６×１１．０水
其炉气处理系统工艺见图１。
△
图１ 一期炉气处理系统改造工艺图
Ｆｉｇ，１ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｆｏｒｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
现有引风机型号Ｙ６－５１—１１Ｎ０１４Ｄ，引风机额定
风量８２３００～１４１０００ｍ ／ｈ，引风机全压４９６８—
风分离器８２０Ｐａ，布袋除尘器１４７０—１７７０Ｐａ，水冷
壁间接循环冷却水量１２２ｍ。／ｈ，炉气温度检测数据
见表１，炉内负压检测数据见表２。
４４５９Ｐａ，工况炉气量２６０００—２９０００Ｎｍ。／ｈ，炉气含
尘量１３６４３—２２７１９ｍｇ／Ｎｍ。，系统原设计风阻：旋
表１ 现工况炉气系统参数值 】
Ｔａｂ．１ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
表２炉内烟罩负压检测值（Ｐａ）
Ｔａｂ．２ Ｆｕｒｎａｃｅ ｓｍｏｋｅ ｈｏｏｄｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
３ 存在的主要问题与改造目标值
３．１存在的主要问题
钛渣电炉炉气处理系统目前存在的主要问题
有：
（１）因电炉烟罩出口ａ—ｂ段设置微差压气动
蝶阀调节炉内压力，电炉出口ａ—ｂ段、Ｃ—ｄ段
￣１２００ｍｍ水平烟道积尘严重，炉气过流断面积显
１００ 四川环境 ３Ｏ卷
著减少，系统风阻增加，为满足炉内一１０±ｌＯＰａ
的负压状态并保证炉内炉气的正常排放，引风机满
负荷运转，如仍不能满足炉内负压要求，需降低冶
炼强度。
（２）炉气设计采用循环冷却水套冷却方式对
烟道炉气进行冷却，设计排烟口ａ点炉气最高温度
７００℃经３０ｍ的夹套水冷管冷却，进入旋风分离器
前炉气温度可降到３５０￣（２。在目前工况条件下烟罩
出口炉气温度一般在１０００℃一１１００℃，最高可达
１２５８℃ｔ ３ Ｊ。经检测进入旋风分离器前的炉气温度
在５０４℃～６１２℃，远高于原设计３５０℃温度，由此
造成原设计循环冷却水量不足，高温烟气进入布袋
除尘器前的炉气温度经常性超标报警（１８Ｏ℃）而
开启野风阀引入外界野风。作为异常工况下设置的
野风阀开启引入野风成为常态开启，增大了引风机
的工作负荷。
（３）除尘风机采用液力耦合器进行调速，其
缺点是调节速度慢，不能较快地调节电炉内部压
力，目前的工况是液力耦合器全开、高压电机工作
在工频状态，没有起到调速节能的效果。
（４）炉气通过循环冷却水套冷却后，热量经
交换转移到循环水冷系统中散失而未得到有效利
用，电炉炉气余热未回收，每小时损失热量约
７５００～９８５０ＭＪ，造成能源的浪费。
３．２改造目标值（见表３）
表３炉气系统改造目标值
Ｔａｂ．３ Ｆｕｍａｃｅ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｆｏｒｍ ｔａｒｇｅｔ ｖａｌｕｅ
４ 炉气处理系统工况分析
４．Ｉ炉气系统工况核算
４．１．１参考相关检测报告和生产数据，对目前实
际负荷进行核算
检测点炉气流量２６７４０￣２９１９０Ｎｍ。／ｈ，检测点
最高炉气温度约５６Ｏ℃。
检ｉ贝０点工况流量：
Ｑ ＝２６７４０—２９１９０Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋
５６０ ／２７３．１５＝８１５６１—８９０３４ｍ ／ｈ
检测点工况流速：
Ｕｇｌ：８１５６１～８９０３４ｍ ／ｈ／Ｓ：３．１４１５９３×０．６２
＝：２０．０４～２１．８７ｍ／ｓ大于规定风速要求。
检测时野风阀按照４０％开启约４８００ Ｎｍ。／ｈ野
风进入系统内，引风机人口温度按照１５０￣Ｃ计，系
统漏风量５％计，则引风机人口工况流量：
Ｑ ：（２６７４０—２９１９０＋４８００）Ｎｍ ／ｈ×
（２７３．１５Ｋ＋１５０）／２７３．１５×５％
＝５１３００—５５２８９ｍ ／ｈ实际工况流量小于引
风机额定风量
引风机入口工况流速：
Ｕｎ＝５１３００～５５２８９ｍ。／ｈ／Ｓ＝３．１４１５９３ ｘ ０．４５
＝２２．４０～２４．１４ｍ／ｓ大于规定风速要求。
计算示意图２，如下。
炉内炉气一 ——］广—————————］厂——————］厂—一 …—一 Ｆ—
ｔ ｔ ｔ
二次燃烧鼓风量７０％野风阀进气量４０％漏风量５％
图２现工况下１７ＷＶＡ风量计算示意图
Ｆｉｇ．２ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ １７ＷＶＡ ａｉｒ
ｌｆｏｗ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
４．１．２不利工况条件下的核算
钛渣电炉炉气量的影响因素与物料成分、物料
加入量、冶炼工况、鼓风量等相关，故钛渣电炉在
设计２５ＭＷＡ时，按照线性正相关推算检测点的炉
气流量约为：
（２６７４０—２９１９０）×２５／（１８．６９１＋１７．１６＋２１．２８
＋２０．５２）／４＝３４４３６～３７５９１Ｎｍ ／ｈ
检测点炉气最高温度按照５６０％计，则在检测
点的工况流量为：
Ｑ ＝３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋５６０）／
２７３．１５
：
１０５０３５～１ １４６５８ｍ。／ｈ
检测点工况流速：
＝１０５０３５—１ １４６５８ｍ ／ｈ／Ｓ
＝
３．１４１５９３×０．６。
＝２５．８０—２８．’１６ｍ／ｓ大于规定风速要求
最大炉气量校核：按照钛渣电炉在２５ＭＶＡ设
计工况条件下，二次燃烧室鼓风机全开，炉气处理系
统出现最不利工况情形下野风阀全开时１２０００Ｎｍ３／ｈ
野风进入计，引风机人口炉气温度按照１５０￣Ｃ计，烟
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理
４．１．４校核结论
１０１
道系统漏风量以５％计，富裕量以５％计。
则检测点工况流量：
Ｑ ＝（３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋
通过上述引风机风量和风压的校核，在钛渣电
炉达到２５ＷＶＡ设计产能时在最不利工况条件下，
５６０）／２７３．１５
：
１０５０３５ １ １４６５８ｍ。／ｈ
检测点工况流速：
Ｕｄ＝１０５０３５—１ １４６５８ｍ ／ｈ／Ｓ
＝
３．１４１５９３×０．６０
＝２５．８０—２８．１６ｍ／ｓ大于规定风速要求
引风机人口工况流量：
Ｑ ＝（３４４３６—３７５９１＋１２０００）×（２７３．１５＋
１５０）／２７３．１５×１．１
＝
（５２０８８—５５５９１）×４２３．１５／２７３．１５×１．１
＝
７９１３０—８４５０６ｍ ／ｈ基本等于引风机额
定风量
引风机人口工况流速：
Ｕ ＝７９１３０～８４５０６ｍ ／ｈ／Ｓ＝３．１４１５９３ ｘ ０．４５
＝
３４．５５—３６．９０ｍ／ｓ大于规定风速要求
计算示意图３如下。
检测点
炉内炉 —
二次燃烧鼓风
１ｔ１ —— —
野风阀进气
——１ｆｔ厂 ｔ—丁
漏风量
引风
图３ ２５ＷＶＡ最不利工况下计算示意图
Ｆｉｇ．３ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ２５ＷＶＡ ａｉｒ
ｌｆｏｗ ａｔ ｗｏｒｓｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
４．１．３ 引风机全压校核
在引风机满负荷运行情况下，２００８年１１月１６
日和１２月２０日检测值中钛渣电炉炉内最低压力一
９５．２Ｐａ，最高压力９．７８Ｐａ，平均值为一２７．４３一
一
２８．６３Ｐａ，由此推算出炉气管道系统阻力损失在
１３１９—１５２８Ｐａ，该数值显示炉气系统管道阻力损失
高。
引风机全压为：
Ｐ＝最大炉气量／目前工况引风量×（旋风分
离器阻损＋布袋除尘器阻损＋管道系统阻损＋剩余
压力）×系数（５％漏风和５％的富裕量）
＝
（２５．８０—２８．１６） ／（２０．０４ ２１．８７） ×
４９６８—４４５９Ｐａ×１．１０
＝
８１３０ ９０６０Ｐａ
现有风机的额定引风量满足要求，而风压则不足。
４．２水冷夹套循环冷却水量核算
４．２．１冷却水量核算
基础数据：
参考原设计说明书和相关图纸资料，原设计烟
道循环冷却水量１０１ ｍ。／ｈ，旋风分离器循环冷却
水量２１ｍ。／ｈ，合计Ｑ设计：１２２ｍ’／ｈ。
现工况下炉气流量按照２６７４０—２９１９０Ｎｍ ／ｈ
计算。
２５ＷＶＡ工况时炉气流量按照３４４３６—
３７５９１Ｎｍ ／ｈ计算，空冷器换热温度按照平均值Ａｔ
＝１２０￣Ｃ计，炉气最高温度９０ＷＣ，炉气最低温度
按照３００￣（２计，标准状态下空气比热１．０×１０。Ｊ／Ｋｇ
・
ｃｃ，密度１．２９ｋｇ／ｍ 。
软水循环水送水温度按照３２￣（２，回水温度
５０￣（２计，水的比热４．２×１０。Ｊ／Ｋｇ・℃，密度１．０×
１０ ｋｇ／ｍ。
，
热传导系数按照０．６５计，则现工况下
需要的循环冷却水量Ｑ需７Ｋ１为：
Ｒ气１＝ｃ气ｍ气（ｔｌ—ｔ２）
＝１．０×１０。Ｊ／Ｋｇ・℃×１．２９ｋｇ／ｍ ×２６７４０
—
２９１９０Ｎｍ ／ｈ×（９００￣Ｃ一３５０￣（２）
＝
１８９７２０３０～２０７１０３０５ＫＪ／ｈ
Ｒ水１＝Ｒ气１＝０．６５ｃ，ｍ水（ｔｌ—ｔ２）
＝
０．６５×４．２×１０ Ｊ／Ｋｇ・℃×１．０×１０ ｋｇ／
ｍ ×Ｑ需水ｌ ｍ ／ｈ×（５０％一３２￣（２）
＝４９１４０×Ｑ精水１
Ｑ需水ｌ＝Ｒ气１／４９１４０
＝
３８６～４２１ｍ ／ｈ＞Ｑ设计
原设计循环水量不能满足现有工况冷却降温需
求。
当钛渣电炉达到２５ＷＶＡ时，水冷夹套需循环
冷却水量计算如下：
ＲＪｒ２＝ｅ，Ｅ ｍ气（ｔｌ—ｔ２）
＝１．０ ｘ １０ Ｊ／Ｋｇ・ｏＣ×１．２９ｋｇ／ｍ ×３４４３６
—
３７５９１Ｎｍ。／ｈ×（９００￣Ｃ一３５Ｏ℃）
＝
２４４３２３４２ ２６６７０８ １４ＫＪ／ｈ
１０２ 四川环境 ３Ｏ卷
Ｒ桕：０．６５ｅ，ｍ水（ｔｌ—ｔ２）＝Ｒ气２
＝０．６５ Ｘ４．２×１０ Ｊ／Ｋｇ・℃Ｘ １．０×１０ ｋ￣／
ｍ Ｘ Ｑ需２ｍ ／ｈ Ｘ（５０ｑｃ一３２￣Ｃ）
＝
４９１４０×Ｑ需桕
故所需循环水量为：
Ｑ需水２＝Ｒ气２／４８１４０＝４９７—５２３ｍ ／ｈ＞Ｑ设计
原设计循环水量不能满足钛渣电炉在２５ＷＶＡ
工况条件下的热交换冷却水需要量。
４．２．２降温措施与热交换计算
根据上述校核与分析，在不改变现有水冷夹套
循环冷却水系统的状况下，炉气降温措施：采用在
２２．６０米平台增加１台汽化冷却装置达到降低炉气
温度及实现余热回收，将炉气温度由最高９００￣Ｃ
（瞬时最高温度按照１２００ｏＣ设计）降低到旋风分离
器进口设计温度３５０℃，汽化冷却装置设计风阻按
照２０００Ｐａ计。
热交换计算：
钛渣电炉烟罩出口炉气温度进入汽化冷却装置
前按照９００￣Ｃ计算，余热锅炉出口炉气温度设计降
低到３５０％，炉气流量按照钛渣电炉２５ＭＶＡ设计
工况下校核值３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ计，余热锅炉
热效率取６０％，蒸汽温度１９１℃、压力１．２Ｍｐａ，
给水温度按照２８％计，计算如下：
炉气（常压，９００￣Ｃ，按空气）定压比热为
１．３９７６ＫＪ／ｍ ｑＣ
Ｈ２０（１．２Ｍｐａ，１９１℃）汽化潜热：ｃｌ＝２０１３．１ＫＪ／Ｋｇ
Ｈ２０（１。２Ｍｐａ，１９１ ｏＣ）水的比热：ｃ２＝４．２０ＫＪ／Ｋｇ
水及过热水蒸汽吸热量：
Ｒ２＝ｎｃ２Ａｔ
＝ｎ×４．２０ＫＪ／Ｋｇ×（１９１—２８）
＝ｎ×６８４．６ＫＪ
Ｒ１＝ｎｅ１：ｎ ｘ２０１３．１ＫＪ／Ｋｇ
Ｒ＝ｎ（Ｒ１＋Ｒ２）＝ｎ（６８４．６＋２０１３．１）
：
２６９７．７ｎ
炉气放热量：
Ｒ大＝１．３９７６ ｘ３７５９１×（９００—３５０）
＝
２８８９５４５０ＫＪ
Ｒ，ｆ、＝１．３９７６ ｘ３４４３６×（９００—３５０）
＝
２６４７０２６５ ＫＪ
热平衡Ｒ＝Ｒ大或Ｒ小则：ｎ大＝１０７１１Ｋｅ，／ｈ，ｎ４、
＝
９８１２Ｋｇ／ｈｏ
热效率取值６０％，锅炉设计最大产能为６．０～
６．５ｔ／ｈ蒸汽，因炉气温度随冶炼周期性变化，实
际平均产能约２．５ｔ／ｈ，可供生产使用，并为部分厂
区的洗澡和冬季供暖提供热源。
汽化冷却装置在设备选型和设计制造中应注意
两点：其一是按照瞬时最大温度进行校核，确保气
化冷却装置换热裕量安全；其二是防止热管积灰积
尘，应增设分层定时喷吹机构。
４．３水平烟道积尘治理措施
针对钛渣电炉烟罩出口ａ—ｄ段ＤＮ１２５０ｍｍ水
平烟道积尘严重问题采取沿ａ—ｄ段管道底部炉气
出口方向增加压缩空气自动定时吹扫装置，该装置
与钛渣电炉炉内压力连锁，当炉内压力低于一２０Ｐａ
或冶炼末期时，压缩空气控制阀自动开启对烟道底
部进行脉冲吹扫。
粉尘喷吹装置气源压力应大于０．５Ｍｐａ，以保
证足够的喷吹动力，喷嘴数量及敷设应满足吹灰需
要。
５ 炉内负压调节协调性分析与改造措
施
５．１原设计协调性分析
原设计钛渣电炉炉内负压采用引风机液力耦合
器无极调速和气动蝶阀微差压调节。在一个系统中
采用两个可调机构，其优点是有“保险”作用，
当蝶阀失灵后可用液力偶合器来继续完成使命。不
足之处为液力偶合器的控制信号来源问题：如果采
用炉口微差压信号控制，存在一个信号指挥两台调
节设备。当炉口微差压过大（或过小），调节蝶阀
开度相应地变小（或变大），管内风速将出现相应
变小（或变大），压力随之变化。变化的压力信号
将使液力偶合器输出转速降低（或提高），风机排
风量降低（或提高）；当风机排风量增大时，炉口
微差压增大，该差压信号马上发出指令，指挥调节
蝶阀关小，以此周而复始、无限循环，调节蝶阀和
炉气引风机不停相互交叉动作，炉内负压波动幅度
较大（＋２０一～２００Ｐａ）。
其次，采用蝶阀调节是利用蝶阀开度大小使管
路阻力损失增加（或减小）来调节风量大小的，
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理 １０３
动力设备的能量主要消耗在蝶阀上，蝶阀前后积尘 经硬件改造后，将增加的ＥＴ２００远程站接人
严重，因其安装靠近炉口处，滞后时间短，调节较
灵；如果单用液力偶合器调节炉口微差压其缺点是
调速慢，滞后时间２．５秒左右。
５．２ 自动控制系统的改造措施
５．２．１硬件的改造
电炉本体ＰＬＣ，所有增加的检测点和操作点进人
ＥＴ２００，最终炉内压力调节在电炉本体ＰＬＣ中修改
来实现。
变频器控制范围：当炉内负压高于一３０Ｐａ时，
变频器频率线性增加，引风机转速增加，引风量与
引风机重新选型为Ｙ９—２８—１Ｎｏｌ８Ｄ，增加引
风压增加直至低于一３０Ｐａ停止变化；当炉内负压
风机风压的调节裕量，改液力耦合器为高压变频器
低于一３０Ｐ时，变频器频率线性降低，引风机转速
降低，风量与风压减小直至高于一３０Ｐａ停止变化。
微差压调节蝶阀控制范围：当炉内负压低于
一
调节引风机电动机的转速，炉内压力信号采集，增
加一套ＥＴ２００远程站。
高压变频器装置采用高一高变换形式，它由整
流变压器、整流单元、逆变单元、控制单元等组
成。变频调速系统设工频运行和变频运行两种方
２０Ｐａ时，微差压调节蝶阀关闭约１％；当炉内负
压高于＋０Ｐ时，微差压调节蝶阀开启约１％。
式：工频运行方式为母线电源经过用户开关从旁路
柜刀闸ＱＳ１接到电机，直接启动电机；变频运行
６ 结论与建议
经改造后，引风机在冶炼中期约２０％一３０％
的功率富裕量为钛渣电炉炉内负压自动控制与调节
提供了调节空间，实现了炉气温度的有效控制及废
热的回收与利用，保证了炉气系统的正常稳定运
方式为高压电源经过用户开关接到变频调速装置刀
闸柜中的进线刀闸ＱＳ２，变频器输出经出线刀闸
ＱＳ３后接到高压电动机。
控制系统包括主控系统和电气控制系统，对原
中控室ＰＬＣ系统进行修改和优化。
５．２．２炉内压力控制方式
行，为电炉冶炼顺产达产创造了良好的条件，钛渣
电炉冶炼产量由改造前月均３４６１吨提高到月均
４２１７吨，提高产能约１７．９％，基本达到预期改造
目的。改造后如图４。
钛渣电炉负压的控制方式为：引风机电动机变
频调速和烟道气动蝶阀微差调节，以引风机变频调
速为粗调，以微差压蝶阀进行微调。
△
图４炉气处理系统改造后工艺图
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｆｔｅｒ ｍｏｄｉｉｃａｔｉｆｏｎ
余热锅炉平均实际年产蒸汽量约１９８００吨／年，
经过治理改造后，在炉内负压自动控制与调节
过程中建议应避免频繁操作炉底助燃风机和二次燃
烧室鼓风机，在四个变量影响因素中需在长期的操
可作为厂区生活、洗澡等用能，富余的蒸汽可向关
联厂区供应。 ，
１０４ 四川环境
６５０３—１９９２，烟道式余热锅炉通用技术条件［ｓ］．
（２］
ＪＢ／ｒ
３０卷
作实践中摸索变量与炉内负压变化的相关性；其次
是需关注在炉内出现塌料的情况下炉内负压的变化
２０００．４８５－６４３．
Ｊ
项友谦．燃气热力工程常用数据手册［Ｍ］．
刘天齐，黄小林，等．三废处理工程技术手册［ｚ］．１９９９．３７６—
４４０．
Ｊ
与调节；其三是引风量增大后带出的粉尘量增加， 。
应加强烟道粉尘的吹扫与检查。
Ｌ
胡传鼎．通风除尘设备设计手册［Ｚ］．２００３．２０－３２．
燕．最新锅炉、压力容器、压力管道设计、运行与检测常
［６］
刘
参考文献：
［１］ 曾丹苓，等．工程热力学（第三版）［Ｍ］．北京：高教出版社，
２００２
用数据及标准规范速查手册［ｚ］．当代中国音像出版社，
２Ｏ０４．３８１－５１３．
工业给水处理，２００５．６５—１７１．
［７］
给排水设计手册第４册［ｚ］．
2024年3月14日发(作者：洋尔阳)
第３Ｏ卷第４期
２０１１年８月
四 川 环 境
Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．４
Ａｕｇｕｓｔ ２０１１
ＳＩＣＨＵＡＮ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ
・
治理技术・
攀钢２５ ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统
存在问题分析与治理
贺开明 ，吴相权
（１．四川三友环保工程技术有限公司，四川攀枝花
２．攀钢集团钛业有限责任公司钛冶炼厂，四川攀枝花
６１７０００；
６１７０６４）
摘要：本文详细计算分析了攀钢钛业有限责任公司钛冶炼厂一期钛渣电炉炉气系统中存在的问题，针对存在的主要问
题提出治理方案措施，经实施后达到了预期目的，为国内最大钛渣电炉稳产达产提供了良好的基础条件。
关键词：炉气；问题分析；治理
文献标识码：Ａ 文章编号：１００１．３６４４（２０１１）０４－００９８－０７ 中图分类号：Ｘ５７
Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ Ｄｉｓｐｏｓａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ２５ＭＶＡ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｆｕｒｎａｃｅ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｓｌａｇ ｏｆ Ｐａｎｇａｎｇ
ＨＥ Ｋａｉ－ｒｕｉｎｇ ．ＷＵ Ｘｉａｎｇ—ｑｕａｒｔ
（１．Ｓｉｃｈｕａｎ Ｓａｎｙｏｕ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．ＬＴＤ，Ｐａｎｚｈｉｈｕａｍ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１７０００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｐａｎｇａｎｇ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｓｍｅｌｔｅｒ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｐａｎｚｈｉｈｕａ，Ｓｉｃｈｕａｎ ６１７０６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｓ ｄｅｔｍｌｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｕｒｎａｃｅ
ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｌａｇ ｉｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｐａｎｇｏｎｇ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｐｕｒｐｏｓｅ ｉｓ ｒｅａｃｈｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｇｏｏｄ ｂａｓｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｔｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｂｉｇｇｅｓｔ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｌａｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｎｔｒｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ；ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
１ 概 况
攀西地区二氧化钛储量占国内的９０％以上，
多年以来，我国海绵钛、钛材的年产量仅占世界总
产量的３％一５％。２００６年６月攀钢引进乌克兰钛
渣冶炼技术，建成年产６万吨目前亚洲最大的
建成，但至今产能约１４万吨／年；南非Ｎａｍｋｗａ公
司设计能力为２３万吨／年的钛渣直流电炉于２００１
年建成投产，目前仍未达产；哈萨克斯坦的
１６５００ＫＶＡ钛渣冶炼电炉，用了３年时间才实现顺
产，实际输入功率１４５００ＫＶＡ，仍未达到设计能
２５ＭＶＡ钛渣电炉，主要生产高品质钛渣原料，其
中氯化钛（ＴｉＯ：）Ｉ＞８５％，酸溶性钛渣１＞７４％。高
品质钛渣是生产钛白粉、氯化钛白、海绵钛、钛材
的重要原料。
力。在国内毫无经验借鉴和本身电炉设计缺陷的制
约条件下，自投产以来，攀钢钛业公司坚持围绕
“生产与技术改造，自主创新并举”走自主创新之
路，不断探索钛渣冶炼生产稳定顺行的工艺和技
术，实施技改１００多项，完成科研项目３０多项，
资料显示，由于大型电炉钛渣冶炼技术工艺复
杂，国外钛渣生产企业达产速度缓慢。挪威Ｔｉｎｆｏｓ
公司设计能力２０万吨／年钛渣冶炼电炉于１９８３年
收稿日期：２０１１４）１—１２
形成了一套具有攀钢特色，拥有自主知识产权的
“大型电炉生产钛渣的工程化新技术新工艺”。
目前，因炉气处理系统存在的一系列问题制约
了钛渣电炉的稳产和达产，分析和解决炉气处理系
统存在的问题，达到钛渣电炉炉内负压自控具有很
重要的作用。
作者简介：贺开明（１９７２一），男，重庆铜梁人，１９９３年毕业于武汉冶
金建筑高等专科学校环境工程系，给水排水工程师。主
要研究方向为工业废水，工业废气等环境污染治理。
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理 ９９
２ 炉气处理系统现状
攀钢一期设计为２５ＭＶＡ钛渣电炉，目前该电
炉实际产能平均约１８ＭＶＡ，尾气排放量约为２６０００
～
冷式高效旋风除尘器，除去一８０％的粗颗粒烟尘，
炉气含尘浓度～５．４ｇ／Ｎｍ ，温度由３５０℃降至
３００℃以下，再进人强制风冷列管式换热器进行换
２９０００Ｎｍ ／Ｉ５时ｌ１ Ｊ。原设计水平排烟管出口炉气
热，炉气温度降至１８０ｃ【＝，再进入ＰＰＣＡ１２８—２×
１ １气箱脉冲袋式除尘器净化后经引风机排人大气。
最高温度７００ｑｃ，经过约３０米长， １４ｏ０／ １２５０
的水冷夹套冷却后至旋风分离器前炉气温度为
３５０℃，进入２台并联接安装的ＸＣＹ一６×１１．０水
其炉气处理系统工艺见图１。
△
图１ 一期炉气处理系统改造工艺图
Ｆｉｇ，１ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂｅｆｏｒｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
现有引风机型号Ｙ６－５１—１１Ｎ０１４Ｄ，引风机额定
风量８２３００～１４１０００ｍ ／ｈ，引风机全压４９６８—
风分离器８２０Ｐａ，布袋除尘器１４７０—１７７０Ｐａ，水冷
壁间接循环冷却水量１２２ｍ。／ｈ，炉气温度检测数据
见表１，炉内负压检测数据见表２。
４４５９Ｐａ，工况炉气量２６０００—２９０００Ｎｍ。／ｈ，炉气含
尘量１３６４３—２２７１９ｍｇ／Ｎｍ。，系统原设计风阻：旋
表１ 现工况炉气系统参数值 】
Ｔａｂ．１ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
表２炉内烟罩负压检测值（Ｐａ）
Ｔａｂ．２ Ｆｕｒｎａｃｅ ｓｍｏｋｅ ｈｏｏｄｓ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
３ 存在的主要问题与改造目标值
３．１存在的主要问题
钛渣电炉炉气处理系统目前存在的主要问题
有：
（１）因电炉烟罩出口ａ—ｂ段设置微差压气动
蝶阀调节炉内压力，电炉出口ａ—ｂ段、Ｃ—ｄ段
￣１２００ｍｍ水平烟道积尘严重，炉气过流断面积显
１００ 四川环境 ３Ｏ卷
著减少，系统风阻增加，为满足炉内一１０±ｌＯＰａ
的负压状态并保证炉内炉气的正常排放，引风机满
负荷运转，如仍不能满足炉内负压要求，需降低冶
炼强度。
（２）炉气设计采用循环冷却水套冷却方式对
烟道炉气进行冷却，设计排烟口ａ点炉气最高温度
７００℃经３０ｍ的夹套水冷管冷却，进入旋风分离器
前炉气温度可降到３５０￣（２。在目前工况条件下烟罩
出口炉气温度一般在１０００℃一１１００℃，最高可达
１２５８℃ｔ ３ Ｊ。经检测进入旋风分离器前的炉气温度
在５０４℃～６１２℃，远高于原设计３５０℃温度，由此
造成原设计循环冷却水量不足，高温烟气进入布袋
除尘器前的炉气温度经常性超标报警（１８Ｏ℃）而
开启野风阀引入外界野风。作为异常工况下设置的
野风阀开启引入野风成为常态开启，增大了引风机
的工作负荷。
（３）除尘风机采用液力耦合器进行调速，其
缺点是调节速度慢，不能较快地调节电炉内部压
力，目前的工况是液力耦合器全开、高压电机工作
在工频状态，没有起到调速节能的效果。
（４）炉气通过循环冷却水套冷却后，热量经
交换转移到循环水冷系统中散失而未得到有效利
用，电炉炉气余热未回收，每小时损失热量约
７５００～９８５０ＭＪ，造成能源的浪费。
３．２改造目标值（见表３）
表３炉气系统改造目标值
Ｔａｂ．３ Ｆｕｍａｃｅ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｆｏｒｍ ｔａｒｇｅｔ ｖａｌｕｅ
４ 炉气处理系统工况分析
４．Ｉ炉气系统工况核算
４．１．１参考相关检测报告和生产数据，对目前实
际负荷进行核算
检测点炉气流量２６７４０￣２９１９０Ｎｍ。／ｈ，检测点
最高炉气温度约５６Ｏ℃。
检ｉ贝０点工况流量：
Ｑ ＝２６７４０—２９１９０Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋
５６０ ／２７３．１５＝８１５６１—８９０３４ｍ ／ｈ
检测点工况流速：
Ｕｇｌ：８１５６１～８９０３４ｍ ／ｈ／Ｓ：３．１４１５９３×０．６２
＝：２０．０４～２１．８７ｍ／ｓ大于规定风速要求。
检测时野风阀按照４０％开启约４８００ Ｎｍ。／ｈ野
风进入系统内，引风机人口温度按照１５０￣Ｃ计，系
统漏风量５％计，则引风机人口工况流量：
Ｑ ：（２６７４０—２９１９０＋４８００）Ｎｍ ／ｈ×
（２７３．１５Ｋ＋１５０）／２７３．１５×５％
＝５１３００—５５２８９ｍ ／ｈ实际工况流量小于引
风机额定风量
引风机入口工况流速：
Ｕｎ＝５１３００～５５２８９ｍ。／ｈ／Ｓ＝３．１４１５９３ ｘ ０．４５
＝２２．４０～２４．１４ｍ／ｓ大于规定风速要求。
计算示意图２，如下。
炉内炉气一 ——］广—————————］厂——————］厂—一 …—一 Ｆ—
ｔ ｔ ｔ
二次燃烧鼓风量７０％野风阀进气量４０％漏风量５％
图２现工况下１７ＷＶＡ风量计算示意图
Ｆｉｇ．２ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ １７ＷＶＡ ａｉｒ
ｌｆｏｗ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
４．１．２不利工况条件下的核算
钛渣电炉炉气量的影响因素与物料成分、物料
加入量、冶炼工况、鼓风量等相关，故钛渣电炉在
设计２５ＭＷＡ时，按照线性正相关推算检测点的炉
气流量约为：
（２６７４０—２９１９０）×２５／（１８．６９１＋１７．１６＋２１．２８
＋２０．５２）／４＝３４４３６～３７５９１Ｎｍ ／ｈ
检测点炉气最高温度按照５６０％计，则在检测
点的工况流量为：
Ｑ ＝３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋５６０）／
２７３．１５
：
１０５０３５～１ １４６５８ｍ。／ｈ
检测点工况流速：
＝１０５０３５—１ １４６５８ｍ ／ｈ／Ｓ
＝
３．１４１５９３×０．６。
＝２５．８０—２８．’１６ｍ／ｓ大于规定风速要求
最大炉气量校核：按照钛渣电炉在２５ＭＶＡ设
计工况条件下，二次燃烧室鼓风机全开，炉气处理系
统出现最不利工况情形下野风阀全开时１２０００Ｎｍ３／ｈ
野风进入计，引风机人口炉气温度按照１５０￣Ｃ计，烟
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理
４．１．４校核结论
１０１
道系统漏风量以５％计，富裕量以５％计。
则检测点工况流量：
Ｑ ＝（３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ×（２７３．１５Ｋ＋
通过上述引风机风量和风压的校核，在钛渣电
炉达到２５ＷＶＡ设计产能时在最不利工况条件下，
５６０）／２７３．１５
：
１０５０３５ １ １４６５８ｍ。／ｈ
检测点工况流速：
Ｕｄ＝１０５０３５—１ １４６５８ｍ ／ｈ／Ｓ
＝
３．１４１５９３×０．６０
＝２５．８０—２８．１６ｍ／ｓ大于规定风速要求
引风机人口工况流量：
Ｑ ＝（３４４３６—３７５９１＋１２０００）×（２７３．１５＋
１５０）／２７３．１５×１．１
＝
（５２０８８—５５５９１）×４２３．１５／２７３．１５×１．１
＝
７９１３０—８４５０６ｍ ／ｈ基本等于引风机额
定风量
引风机人口工况流速：
Ｕ ＝７９１３０～８４５０６ｍ ／ｈ／Ｓ＝３．１４１５９３ ｘ ０．４５
＝
３４．５５—３６．９０ｍ／ｓ大于规定风速要求
计算示意图３如下。
检测点
炉内炉 —
二次燃烧鼓风
１ｔ１ —— —
野风阀进气
——１ｆｔ厂 ｔ—丁
漏风量
引风
图３ ２５ＷＶＡ最不利工况下计算示意图
Ｆｉｇ．３ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ２５ＷＶＡ ａｉｒ
ｌｆｏｗ ａｔ ｗｏｒｓｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
４．１．３ 引风机全压校核
在引风机满负荷运行情况下，２００８年１１月１６
日和１２月２０日检测值中钛渣电炉炉内最低压力一
９５．２Ｐａ，最高压力９．７８Ｐａ，平均值为一２７．４３一
一
２８．６３Ｐａ，由此推算出炉气管道系统阻力损失在
１３１９—１５２８Ｐａ，该数值显示炉气系统管道阻力损失
高。
引风机全压为：
Ｐ＝最大炉气量／目前工况引风量×（旋风分
离器阻损＋布袋除尘器阻损＋管道系统阻损＋剩余
压力）×系数（５％漏风和５％的富裕量）
＝
（２５．８０—２８．１６） ／（２０．０４ ２１．８７） ×
４９６８—４４５９Ｐａ×１．１０
＝
８１３０ ９０６０Ｐａ
现有风机的额定引风量满足要求，而风压则不足。
４．２水冷夹套循环冷却水量核算
４．２．１冷却水量核算
基础数据：
参考原设计说明书和相关图纸资料，原设计烟
道循环冷却水量１０１ ｍ。／ｈ，旋风分离器循环冷却
水量２１ｍ。／ｈ，合计Ｑ设计：１２２ｍ’／ｈ。
现工况下炉气流量按照２６７４０—２９１９０Ｎｍ ／ｈ
计算。
２５ＷＶＡ工况时炉气流量按照３４４３６—
３７５９１Ｎｍ ／ｈ计算，空冷器换热温度按照平均值Ａｔ
＝１２０￣Ｃ计，炉气最高温度９０ＷＣ，炉气最低温度
按照３００￣（２计，标准状态下空气比热１．０×１０。Ｊ／Ｋｇ
・
ｃｃ，密度１．２９ｋｇ／ｍ 。
软水循环水送水温度按照３２￣（２，回水温度
５０￣（２计，水的比热４．２×１０。Ｊ／Ｋｇ・℃，密度１．０×
１０ ｋｇ／ｍ。
，
热传导系数按照０．６５计，则现工况下
需要的循环冷却水量Ｑ需７Ｋ１为：
Ｒ气１＝ｃ气ｍ气（ｔｌ—ｔ２）
＝１．０×１０。Ｊ／Ｋｇ・℃×１．２９ｋｇ／ｍ ×２６７４０
—
２９１９０Ｎｍ ／ｈ×（９００￣Ｃ一３５０￣（２）
＝
１８９７２０３０～２０７１０３０５ＫＪ／ｈ
Ｒ水１＝Ｒ气１＝０．６５ｃ，ｍ水（ｔｌ—ｔ２）
＝
０．６５×４．２×１０ Ｊ／Ｋｇ・℃×１．０×１０ ｋｇ／
ｍ ×Ｑ需水ｌ ｍ ／ｈ×（５０％一３２￣（２）
＝４９１４０×Ｑ精水１
Ｑ需水ｌ＝Ｒ气１／４９１４０
＝
３８６～４２１ｍ ／ｈ＞Ｑ设计
原设计循环水量不能满足现有工况冷却降温需
求。
当钛渣电炉达到２５ＷＶＡ时，水冷夹套需循环
冷却水量计算如下：
ＲＪｒ２＝ｅ，Ｅ ｍ气（ｔｌ—ｔ２）
＝１．０ ｘ １０ Ｊ／Ｋｇ・ｏＣ×１．２９ｋｇ／ｍ ×３４４３６
—
３７５９１Ｎｍ。／ｈ×（９００￣Ｃ一３５Ｏ℃）
＝
２４４３２３４２ ２６６７０８ １４ＫＪ／ｈ
１０２ 四川环境 ３Ｏ卷
Ｒ桕：０．６５ｅ，ｍ水（ｔｌ—ｔ２）＝Ｒ气２
＝０．６５ Ｘ４．２×１０ Ｊ／Ｋｇ・℃Ｘ １．０×１０ ｋ￣／
ｍ Ｘ Ｑ需２ｍ ／ｈ Ｘ（５０ｑｃ一３２￣Ｃ）
＝
４９１４０×Ｑ需桕
故所需循环水量为：
Ｑ需水２＝Ｒ气２／４８１４０＝４９７—５２３ｍ ／ｈ＞Ｑ设计
原设计循环水量不能满足钛渣电炉在２５ＷＶＡ
工况条件下的热交换冷却水需要量。
４．２．２降温措施与热交换计算
根据上述校核与分析，在不改变现有水冷夹套
循环冷却水系统的状况下，炉气降温措施：采用在
２２．６０米平台增加１台汽化冷却装置达到降低炉气
温度及实现余热回收，将炉气温度由最高９００￣Ｃ
（瞬时最高温度按照１２００ｏＣ设计）降低到旋风分离
器进口设计温度３５０℃，汽化冷却装置设计风阻按
照２０００Ｐａ计。
热交换计算：
钛渣电炉烟罩出口炉气温度进入汽化冷却装置
前按照９００￣Ｃ计算，余热锅炉出口炉气温度设计降
低到３５０％，炉气流量按照钛渣电炉２５ＭＶＡ设计
工况下校核值３４４３６—３７５９１Ｎｍ ／ｈ计，余热锅炉
热效率取６０％，蒸汽温度１９１℃、压力１．２Ｍｐａ，
给水温度按照２８％计，计算如下：
炉气（常压，９００￣Ｃ，按空气）定压比热为
１．３９７６ＫＪ／ｍ ｑＣ
Ｈ２０（１．２Ｍｐａ，１９１℃）汽化潜热：ｃｌ＝２０１３．１ＫＪ／Ｋｇ
Ｈ２０（１。２Ｍｐａ，１９１ ｏＣ）水的比热：ｃ２＝４．２０ＫＪ／Ｋｇ
水及过热水蒸汽吸热量：
Ｒ２＝ｎｃ２Ａｔ
＝ｎ×４．２０ＫＪ／Ｋｇ×（１９１—２８）
＝ｎ×６８４．６ＫＪ
Ｒ１＝ｎｅ１：ｎ ｘ２０１３．１ＫＪ／Ｋｇ
Ｒ＝ｎ（Ｒ１＋Ｒ２）＝ｎ（６８４．６＋２０１３．１）
：
２６９７．７ｎ
炉气放热量：
Ｒ大＝１．３９７６ ｘ３７５９１×（９００—３５０）
＝
２８８９５４５０ＫＪ
Ｒ，ｆ、＝１．３９７６ ｘ３４４３６×（９００—３５０）
＝
２６４７０２６５ ＫＪ
热平衡Ｒ＝Ｒ大或Ｒ小则：ｎ大＝１０７１１Ｋｅ，／ｈ，ｎ４、
＝
９８１２Ｋｇ／ｈｏ
热效率取值６０％，锅炉设计最大产能为６．０～
６．５ｔ／ｈ蒸汽，因炉气温度随冶炼周期性变化，实
际平均产能约２．５ｔ／ｈ，可供生产使用，并为部分厂
区的洗澡和冬季供暖提供热源。
汽化冷却装置在设备选型和设计制造中应注意
两点：其一是按照瞬时最大温度进行校核，确保气
化冷却装置换热裕量安全；其二是防止热管积灰积
尘，应增设分层定时喷吹机构。
４．３水平烟道积尘治理措施
针对钛渣电炉烟罩出口ａ—ｄ段ＤＮ１２５０ｍｍ水
平烟道积尘严重问题采取沿ａ—ｄ段管道底部炉气
出口方向增加压缩空气自动定时吹扫装置，该装置
与钛渣电炉炉内压力连锁，当炉内压力低于一２０Ｐａ
或冶炼末期时，压缩空气控制阀自动开启对烟道底
部进行脉冲吹扫。
粉尘喷吹装置气源压力应大于０．５Ｍｐａ，以保
证足够的喷吹动力，喷嘴数量及敷设应满足吹灰需
要。
５ 炉内负压调节协调性分析与改造措
施
５．１原设计协调性分析
原设计钛渣电炉炉内负压采用引风机液力耦合
器无极调速和气动蝶阀微差压调节。在一个系统中
采用两个可调机构，其优点是有“保险”作用，
当蝶阀失灵后可用液力偶合器来继续完成使命。不
足之处为液力偶合器的控制信号来源问题：如果采
用炉口微差压信号控制，存在一个信号指挥两台调
节设备。当炉口微差压过大（或过小），调节蝶阀
开度相应地变小（或变大），管内风速将出现相应
变小（或变大），压力随之变化。变化的压力信号
将使液力偶合器输出转速降低（或提高），风机排
风量降低（或提高）；当风机排风量增大时，炉口
微差压增大，该差压信号马上发出指令，指挥调节
蝶阀关小，以此周而复始、无限循环，调节蝶阀和
炉气引风机不停相互交叉动作，炉内负压波动幅度
较大（＋２０一～２００Ｐａ）。
其次，采用蝶阀调节是利用蝶阀开度大小使管
路阻力损失增加（或减小）来调节风量大小的，
４期 贺开明等：攀钢２５ＭＶＡ钛渣电炉炉气处理系统存在问题分析与治理 １０３
动力设备的能量主要消耗在蝶阀上，蝶阀前后积尘 经硬件改造后，将增加的ＥＴ２００远程站接人
严重，因其安装靠近炉口处，滞后时间短，调节较
灵；如果单用液力偶合器调节炉口微差压其缺点是
调速慢，滞后时间２．５秒左右。
５．２ 自动控制系统的改造措施
５．２．１硬件的改造
电炉本体ＰＬＣ，所有增加的检测点和操作点进人
ＥＴ２００，最终炉内压力调节在电炉本体ＰＬＣ中修改
来实现。
变频器控制范围：当炉内负压高于一３０Ｐａ时，
变频器频率线性增加，引风机转速增加，引风量与
引风机重新选型为Ｙ９—２８—１Ｎｏｌ８Ｄ，增加引
风压增加直至低于一３０Ｐａ停止变化；当炉内负压
风机风压的调节裕量，改液力耦合器为高压变频器
低于一３０Ｐ时，变频器频率线性降低，引风机转速
降低，风量与风压减小直至高于一３０Ｐａ停止变化。
微差压调节蝶阀控制范围：当炉内负压低于
一
调节引风机电动机的转速，炉内压力信号采集，增
加一套ＥＴ２００远程站。
高压变频器装置采用高一高变换形式，它由整
流变压器、整流单元、逆变单元、控制单元等组
成。变频调速系统设工频运行和变频运行两种方
２０Ｐａ时，微差压调节蝶阀关闭约１％；当炉内负
压高于＋０Ｐ时，微差压调节蝶阀开启约１％。
式：工频运行方式为母线电源经过用户开关从旁路
柜刀闸ＱＳ１接到电机，直接启动电机；变频运行
６ 结论与建议
经改造后，引风机在冶炼中期约２０％一３０％
的功率富裕量为钛渣电炉炉内负压自动控制与调节
提供了调节空间，实现了炉气温度的有效控制及废
热的回收与利用，保证了炉气系统的正常稳定运
方式为高压电源经过用户开关接到变频调速装置刀
闸柜中的进线刀闸ＱＳ２，变频器输出经出线刀闸
ＱＳ３后接到高压电动机。
控制系统包括主控系统和电气控制系统，对原
中控室ＰＬＣ系统进行修改和优化。
５．２．２炉内压力控制方式
行，为电炉冶炼顺产达产创造了良好的条件，钛渣
电炉冶炼产量由改造前月均３４６１吨提高到月均
４２１７吨，提高产能约１７．９％，基本达到预期改造
目的。改造后如图４。
钛渣电炉负压的控制方式为：引风机电动机变
频调速和烟道气动蝶阀微差调节，以引风机变频调
速为粗调，以微差压蝶阀进行微调。
△
图４炉气处理系统改造后工艺图
Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｐｈａｓｅ ｆｕｒｎａｃｅ ｇａｓ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｆｔｅｒ ｍｏｄｉｉｃａｔｉｆｏｎ
余热锅炉平均实际年产蒸汽量约１９８００吨／年，
经过治理改造后，在炉内负压自动控制与调节
过程中建议应避免频繁操作炉底助燃风机和二次燃
烧室鼓风机，在四个变量影响因素中需在长期的操
可作为厂区生活、洗澡等用能，富余的蒸汽可向关
联厂区供应。 ，
１０４ 四川环境
６５０３—１９９２，烟道式余热锅炉通用技术条件［ｓ］．
（２］
ＪＢ／ｒ
３０卷
作实践中摸索变量与炉内负压变化的相关性；其次
是需关注在炉内出现塌料的情况下炉内负压的变化
２０００．４８５－６４３．
Ｊ
项友谦．燃气热力工程常用数据手册［Ｍ］．
刘天齐，黄小林，等．三废处理工程技术手册［ｚ］．１９９９．３７６—
４４０．
Ｊ
与调节；其三是引风量增大后带出的粉尘量增加， 。
应加强烟道粉尘的吹扫与检查。
Ｌ
胡传鼎．通风除尘设备设计手册［Ｚ］．２００３．２０－３２．
燕．最新锅炉、压力容器、压力管道设计、运行与检测常
［６］
刘
参考文献：
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