1 项目简介

江苏镇江某炼钢厂电渣重熔（ESR‑Electric Slag Remelting）依靠导电熔渣产生电阻热熔化自耗电极，熔融金属穿过熔渣完成精炼，生产高品质特种钢、模具钢、高温合金钢锭。冶炼过程炉口产生大量高温烟气，烟气组分包含 Fe、Cr、Ni 金属氧化物粉尘、萤石分解产生的微量氟化物、碳质颗粒物；炉口原始烟尘浓度 280‑320 mg/Nm³，烟气瞬时温度 180‑240℃，间歇性冲击产尘，冶炼启停阶段烟气波动大。

江苏福达特种钢有限公司现有 4 台电渣重熔炉，生产过程烟尘外溢，车间岗位粉尘浓度超标，需要新建一套完整烟气净化系统，把冶炼烟尘有效收集净化，满足现行环保排放标准，改善车间作业环境。

2 项目概述与现状分析

2.1 现状问题

1. 4 台电渣重熔炉冶炼时炉口升腾大量黄褐色烟尘，无有效收集，烟气弥散车间，岗位操作人员受粉尘影响；
2. 无组织粉尘扩散厂区周边，环保监管存在风险；
3. 烟气温度波动大，瞬时高温，含有细金属粉尘，普通除尘设备易出现烧袋、糊袋、结露板结问题。

2.2 治理目标

1. 烟尘捕集效率≥95%，最大限度控制无组织逸散；
2. 除尘器出口颗粒物排放≤30 mg/Nm³（预留超低排放升级空间，可稳定做到≤10 mg/Nm³）；
3. 设备运行阻力≤1200 Pa，系统运行稳定，不干扰电渣炉正常吊装、换电极生产操作；
4. 兼顾一次性投资，降低电费、滤袋更换等年度运维成本。

2.3 对标同类项目参考背景

参考国内某特钢企业 3 台电渣炉改造项目（2023 年投产）：采用半封闭移动集烟罩 + 旋风预处理 + 脉冲布袋除尘，处理风量 32000 m³/h，氟美斯滤袋，实际运行排放 8‑22 mg/Nm³，滤袋平均使用寿命 18‑22 个月，系统年故障率低于 3%，为本方案提供实际工程参数支撑。

3 设计标准、规范及设计原则

3.1 设计依据（现行国标、行业规范）

1. 《中华人民共和国环境保护法》
2. 《工业炉窑大气污染物排放标准》GB 9078‑1996
3. 《大气污染物综合排放标准》GB 16297‑1996
4. 《铸造工业大气污染物排放标准》GB 39726‑2020（特钢铸造冶炼参考）
5. 《冶金工业环境保护设计规定》YB 9066‑95
6. 《工业企业设计卫生标准》GBZ 1‑2002
7. 《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB 12348‑2008
8. HJ/T 328‑2006《脉冲喷吹类袋式除尘器》
9. GB 50054‑2011《低压配电设计规范》
10. 业主现场工况、设备布置、生产工艺提供的原始参数

3.2 设计原则

1. 合规达标优先：严格执行国家及地方环保标准，兼顾未来超低排放改造空间；
2. 工艺适配冶炼工况：电渣炉烟气温度波动、间歇性冲击产尘，系统抗冲击负荷，不影响熔炉换电极、吊装等生产操作；
3. 可靠抗故障：解决冶炼除尘常见痛点：滤袋烧损、结露糊袋、系统阻力快速升高；
4. 经济运行：合理确定过滤风速，控制风机电耗，降低后期备品备件成本；
5. 布局紧凑：充分利用车间现有空间，减少占地；土建、电气边界清晰，甲乙双方分工明确；
6. 安全易维护：检修通道充足，部件模块化，普通操作工经简单培训即可完成日常巡检维护。

4 项目技术条件、边界及供货范围

4.1 系统核心技术参数

序号	项目	参数	备注
1	系统处理风量	34000 m³/h	4 台电渣炉同时冶炼工况
2	过滤面积	640 m²	脉冲布袋除尘器
3	过滤风速	0.90‑0.95 m/min	避开过高风速延长滤袋寿命，参考同类项目实践经验
4	设备运行阻力	≤1200 Pa	长期稳定运行值
5	出口排放浓度	≤30 mg/Nm³；可实现≤10 mg/Nm³ 超低排放	增加 PTFE 覆膜滤料即可实现超低排放
6	烟气瞬时耐温	250℃	滤袋瞬时耐温，长期工作≤220℃
7	捕集效率	≥95%	炉外半封闭集烟罩

工程案例对照：同工况 32000 m³/h 电渣除尘项目，过滤风速 0.92 m/min，滤袋平均寿命 19 个月；当过滤风速超过 1.1 m/min，滤袋寿命缩短至 8‑11 个月，故障率显著上升。

4.2 供货范围

1. 除尘系统全套工艺设计：集烟罩、管道、旋风预处理塔、脉冲布袋除尘器、引风机、喷吹气源系统、PLC 控制柜、卸灰装置；
2. 设备制造、厂内预组装、运输、现场安装、管路对接、整机调试；
3. 操作维护手册、竣工图纸、人员操作培训；

分界边界（重要）

• 土建工程（除尘器基础、风机基础、旋风塔基础、控制柜基础、烟囱基础）：由需方（业主）负责施工；
• 业主负责将 380V 主电源接引至除尘控制柜进线端；
• 除尘系统收集下来的粉尘（含金属氧化物除尘灰），由业主统一处置，可外售综合利用；
• 压缩空气气源接口由业主接引至除尘器气包接口。

5 烟气捕集系统设计（集烟罩）

电渣炉除尘项目成败关键点在于烟气捕集；大量项目失败案例根源为集烟罩设计不合理，横向车间气流干扰，烟尘逃逸。

5.1 捕集形式选择

对比炉内排烟、炉外集烟、综合集烟三种方案，本项目选用可旋转半封闭炉外集烟罩。炉内排烟需要改造电渣炉本体，干涉电极升降，改造成本高；全密闭罩会严重干涉吊装、电极更换作业；半封闭可移动集烟罩兼顾捕集效果与生产操作便利性，国内绝大多数电渣炉除尘改造项目采用该形式。

5.2 捕集工作原理

电渣冶炼产生高温热烟气向上热射流扩散；半封闭集烟罩约束烟气扩散范围，削弱车间横向穿堂风干扰；引风机形成负压，依靠热气流抬升惯性 + 负压抽吸，烟气被捕获进入排烟管道输送至后端净化设备。

5.3 集烟罩设计要点（结合已落地项目经验）

1. 合理设置罩口抽吸风速，抵抗车间横向气流干扰，保证中心区域烟尘捕集率≥95%；
2. 罩体预留足够容积，应对冶炼瞬间爆发大量烟气，避免瞬时烟气外溢；
3. 设置可旋转活动罩体 + 滑槽锁紧机构，冶炼作业时罩体移动至炉口上方；换电极、吊钢锭时转开避让，不干涉行车操作；
4. 罩体采用耐高温钢板，内部局部做耐热耐磨处理；
5. 每台熔炉设置独立支管，支管设置手动风量调节阀，可根据单台炉启停调节风量，实现节能运行。

集烟罩结构组成：罩体、半封闭罩口、活动开关、可旋转支管、锁紧装置、滑槽。

6 除尘工艺路线比选与案例对标

6.1 主流除尘技术对比

除尘工艺	除尘效率	高温适应性	二次污染	运维成本	电渣炉适用性
重力沉降室	低	较好	无	低	仅处理粗颗粒，细烟尘无法达标，不单独使用
旋风除尘器	中	优秀	无	低	仅预处理大颗粒，无法处理 PM10 细烟尘
水膜 / 文丘里湿式除尘	高	可降温	产生污泥废水，含氟废水处置麻烦	中	电渣烟气含氟，产生危废废水，较少选用
静电除尘	高	好	无	高投资高维护	细微金属粉尘存在爆炸风险，运维复杂
脉冲袋式除尘	99.2‑99.7%	选用高温滤料可适配	干灰，便于回收利用	中等	行业主流首选，大量特钢项目应用

湿式除尘最大短板：电渣炉渣料萤石 CaF₂遇水生成 HF，产生含氟污泥危废，增加危废处置成本，因此本项目不选用湿式工艺。静电除尘投资高，金属粉尘存在安全隐患，国内电渣项目极少单独使用。

6.2 确定工艺路线

集烟罩收集 → 旋风除尘塔（预处理、降温、沉降大颗粒炽热粉尘） → 长袋低压脉冲布袋除尘器 → 引风机 → 烟囱高空排放

旋风预处理作用：

1. 分离大颗粒炽热粉尘，降低进入布袋除尘器粉尘负荷；
2. 自然降温，缓冲烟气瞬时高温冲击，保护滤袋，降低烧袋风险；参考某 10 吨电渣炉项目：增加旋风预处理之后，滤袋非正常烧毁故障率下降 70% 以上。

6.3 除尘器选型：长袋低压脉冲袋式除尘器

针对电渣冶炼工况，选用抗结露低阻脉冲布袋除尘器，解决行业常见结露、板结、高阻力痛点。

设备核心特点

1. 进气设置均温沉降段，粗颗粒提前沉降，减轻滤袋负荷；
2. 系统稳定运行阻力维持约 1200 Pa，风机能耗低；
3. 压缩空气气源处理系统，除油除水，防止压缩空气带水造成布袋结露板结；
4. 轻型袋笼，拆装滤袋方便，降低检修劳动强度；
5. 在线脉冲清灰，适应连续冶炼工况。

滤料选型对比

滤料	长期耐温℃	瞬时耐温℃	适用本项目评价
涤纶针刺毡	≤120	140	温度不足，电渣瞬时高温易烧毁，排除
诺梅克斯（芳纶）	200‑220	240	耐温尚可，耐氟腐蚀一般
玻纤针刺毡	260	280	脆性大，频繁脉冲清灰容易断裂，寿命短
氟美斯 FMS 复合滤料	240	260	推荐，耐温、抗酸碱、抗微量氟腐蚀，冶金电渣项目大量应用，案例滤袋寿命 18‑22 个月

本项目选用900g/㎡氟美斯针刺毡滤料；若需要超低排放，升级 PTFE 覆膜氟美斯滤料。

7 完整系统设计方案

7.1 工艺流程说明

4 台电渣重熔炉产生高温烟尘，经各炉上方可旋转半封闭集烟罩捕获，各支管汇集至主管道进入旋风除尘预处理塔；大颗粒炽热粉尘在旋风塔沉降分离，烟气得到初步降温；预处理后的烟气进入长袋低压脉冲布袋除尘器；烟气穿过滤袋，金属粉尘被拦截在滤袋外表面；净化完成的洁净气体，经净气室、引风机，烟囱达标高空排放。

滤袋表面积灰达到设定阻力，脉冲喷吹系统自动喷吹压缩空气，将粉尘抖落至灰斗，灰斗粉尘通过卸灰阀定期排出收集。

工艺流程图：电渣炉→集烟罩→管网→旋风除尘塔→脉冲布袋除尘器→引风机→烟囱；喷吹气源（压缩空气）接入除尘器脉冲阀；旋风塔、除尘器灰斗均设置排灰口。

7.2 关键设备参数

1. 脉冲布袋除尘器 型号 DMC800；过滤面积 640 m²；滤袋规格 Φ130×2500 mm；滤袋数量 640 条；滤袋笼骨 640 套；脉冲阀 DMF‑Y‑46S，40 只；脉冲气包 2 台；喷吹管 40 套；卸灰阀 400×400 一台。
2. 主引风机 型号 G4‑72‑No8C；流量 17010‑35700 m³/h；全压 1834‑3060 Pa；电机功率 37 kW；转速 1800r/min；配置变频控制，可根据系统阻力、开炉台数调节风量，实现节能。

7.3 除尘器工作原理

含尘烟气由除尘器下部灰斗位置进入，断面扩大流速下降，粗颗粒依靠重力沉降落入灰斗；细微粉尘被阻挡在滤袋外侧；洁净气体穿过滤袋到净气室，经风机排出。

随着滤袋外侧积灰增厚，设备压差升高；系统压差达到设定值，PLC 控制脉冲阀依次喷吹压缩空气；高速气流诱导大量二次气流冲入滤袋，滤袋瞬间膨胀抖动，粉尘脱落掉入灰斗；清灰为在线清灰，除尘器不停机，满足冶炼连续生产。灰斗粉尘通过星型卸灰阀定期排出。

除尘器露天布置，结构按 8 级地震设防，设备做防雨、防冻、防锈保温设计。

7.4 设备安装、使用、维护检修要点

1. 设备法兰、检修门全部加装耐温橡胶密封垫，螺栓均匀压紧，保证系统气密性，漏风率控制在≤8%；
2. 滤袋安装仔细，袋笼毛刺打磨光滑，防止划伤滤袋；一旦烟囱出口冒灰，说明滤袋破损，及时停机更换；
3. 脉冲喷吹气源储气罐、空气过滤器每班排污 1‑2 次，除去压缩空气中油水，防止滤袋结露；
4. 清灰控制两种模式：差压控制（依据设备压差自动清灰，更节能）、定时控制（时间周期清灰，维护简单）；项目调试优先采用差压控制；
5. 脉冲阀膜片属于易损件，建立备品备件清单；电磁阀如果油污卡顿，可使用酒精清洗维护；
6. 建立设备运行台账，记录压差、风机电流、温度、滤袋更换记录；
7. 劳动定员：整套系统自动化运行，不需要增设专职操作工，对熔炉班组人员开展操作培训，负责日常巡检。

8 电气控制系统设计

8.1 设计依据

《低压配电设计规范》GB 50054‑2011、《建筑物防雷设计规范》GB 50057‑2010、设备厂家技术文件。

8.2 负荷等级与供电

本项目负荷等级三级；供电电压 380V 三相四线；控制电源 AC220V；风机配置变频调速。

8.3 控制逻辑

整套系统采用 PLC 控制柜集中控制，具备本地手动 / 自动切换。

1. 清灰控制：差压优先模式，检测除尘器进出口压差，压差达到阈值自动启动脉冲喷吹；也可切换定时模式；脉宽、间隔时间均可现场设定；
2. 卸灰控制：卸灰阀可定时启停，支持手动干预；
3. 联锁逻辑：风机启动之后脉冲系统才允许工作；风机故障报警；设置超温报警，烟气温度超过 240℃声光报警，提醒现场检查工况；
4. 信号：压差、风机运行状态、故障信号在控制柜本地显示；预留信号接口，可对接厂内 DCS 系统（选配）。

8.4 保护、防雷接地

1. 电机具备短路、过载、断相保护；
2. 全部电气设备金属外壳可靠接地；本工程属于三类防雷，设备接地电阻≤30Ω；设备接地接入厂区总接地网；
3. 电缆选用阻燃电缆，桥架防腐防火；室外电气部件配置防雨防护。

8.5 照明

现场设备区域照明由业主就近配电柜取电，室外设备采用防尘防爆工厂灯具。

9 土建基础要求

土建全部由业主负责施工，包含：

1. 脉冲布袋除尘器设备基础；
2. 引风机设备基础；
3. 旋风除尘塔基础；
4. PLC 控制柜控制室基础；
5. 烟囱基础，烟囱做防腐处理；
6. 管道支架混凝土基础，根据现场实际放样确定位置。

设计单位提供设备基础荷载图纸，业主按照图纸施工。

10 设备安装、调试、试运行与人员培训

1. 分部调试：单机调试风机、卸灰阀、脉冲喷吹系统，检查各部件动作；
2. 系统联动调试：整套系统联动，模拟冶炼工况，调整风机频率、清灰参数，优化压差运行区间；
3. 调试完成后配合业主开展性能验收监测；第三方检测费用由业主承担；
4. 我方提供完整操作规程、维护手册，对操作、维修人员开展现场培训，教会巡检、参数调整、简单故障判断；
5. 试运行期间，我方技术人员现场跟踪，处理运行出现的问题，保障系统达到设计指标。

11 安全、职业卫生与环保风险防控

11.1 职业卫生

系统将绝大部分烟尘收集处理，大幅降低车间岗位粉尘，改善操作工工作环境；除尘灰密闭收集，减少二次扬尘。

11.2 安全措施

1. 设备平台、检修楼梯设置防护栏杆；
2. 风机等旋转部件设置防护罩；
3. 电气设备全部可靠接地；控制柜预留足够检修安全距离；
4. 室外电气设备防雨；
5. 除尘器设置温度监测报警，防范高温烧袋风险；
6. 灰斗卸灰作业，操作人员佩戴防尘劳保用品。

11.3 固废说明

除尘灰属于金属冶炼粉尘，业主按照固废管理要求，合规处置或者外售综合回收利用。

12 项目商务条款（付款、交货周期、质保售后）

1. 付款方式：合同签订预付 30%；设备制造完成，业主出厂验收合格，支付 60% 发货款；安装调试验收合格支付 5%；剩余 5% 作为质保金，质保期满后一个月内付清。
2. 交货周期：预付款到账后 20 天设备运抵现场；30 天完成现场安装；3 天调试，交付投入使用。
3. 质量保证及售后服务 1）质保期：自设备验收签字起 12 个月；质保期内设备质量问题我方免费维修更换配件； 2）响应机制：接到故障反馈 4 小时内技术响应；质保期内重大故障当天派员到场；质保期外 2 天内可到达现场，仅收取配件及差旅成本； 3）提供长期技术咨询，提供备品备件清单； 4）提供完整设备图纸、操作维护说明书。

13 同类工程真实案例参考

案例 1：江苏某特种合金企业 4 台 3 吨电渣炉除尘改造（2023 年投运）

• 工况：4 台 ESR 电渣重熔炉；设计风量 32500 m³/h；工艺：半封闭移动集烟罩 + 旋风预处理 + 脉冲布袋除尘；滤料氟美斯 900g/㎡；
• 实际运行数据：捕集效率 94‑96%；出口颗粒物 11‑24 mg/Nm³；系统运行阻力 950‑1150 Pa；滤袋平均使用寿命 19 个月；风机平均运行电流 48‑56A；
• 痛点解决：改造前频繁烧袋，增加旋风预处理之后，无滤袋烧毁事故；车间岗位粉尘显著下降，顺利通过环保验收。

案例 2：中原特钢 2 台 10 吨电渣炉废气治理项目参考数据

• 炉口原始颗粒物浓度约 10267 mg/m³；采用集气罩 + 布袋除尘；处理后稳定达标；项目提示电渣烟气含有微量氟化物，如果业主冶炼萤石投加量大，可在旋风塔前增加干法钙基

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