高爐新型環(huán)保卸料車除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王得剛 全 強(qiáng) 殷寶鐸 馬 銘

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司煉鐵與儲運(yùn)工程技術(shù)所 北京100176)

高爐新型環(huán)保卸料車除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王得剛①全 強(qiáng) 殷寶鐸 馬 銘

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司煉鐵與儲運(yùn)工程技術(shù)所 北京100176)

為了解決高爐礦焦槽系統(tǒng)的揚(yáng)塵問題，對卸料車的除塵系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)保優(yōu)化設(shè)計(jì)。對槽上粉塵產(chǎn)生的原因和普通卸料車存在的問題進(jìn)行仔細(xì)分析，有針對性地采用了多種解決方案，通過高密封集塵罩和新型除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地解決了礦焦槽系統(tǒng)的環(huán)保除塵問題。

環(huán)保 卸料車 除塵 優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 前言

大氣污染問題已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展繞不過去的坎，作為高能耗高污染行業(yè)代表的鋼鐵行業(yè)成為節(jié)能減排“死磕”的對象。2010年全國鋼鐵企業(yè)所排放的煙塵和粉塵的量占同期工業(yè)排放量的20.7%，鋼鐵行業(yè)成為對中國環(huán)境污染貢獻(xiàn)度比較大的一個行業(yè)。

移動卸料車由于具有多點(diǎn)卸料、操作方便等特點(diǎn)，在煉鐵的礦焦槽系統(tǒng)得到普遍使用，如圖1所示。礦焦槽系統(tǒng)作為入爐原料的貯存和精細(xì)化處理設(shè)施，由于存在較多物料倒運(yùn)及篩分，產(chǎn)生了大量礦、焦粉塵，礦焦槽等原料系統(tǒng)部分往往是煉鐵廠粉塵污染的重中之重，崗位粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)，作業(yè)區(qū)粉塵質(zhì)量濃度達(dá)250mg/m3以上，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，作業(yè)條件惡劣，對操作人員的身體健康造成了威脅[1,2]。

圖1 移動卸料車

原料礦焦槽的槽上平面位置都比較高，產(chǎn)生的揚(yáng)塵很容易受自然風(fēng)力的影響而飄逸四周，造成更大范圍的環(huán)境污染。因此，礦槽槽上區(qū)域歷來是防塵重點(diǎn)治理對象。如何減少移動卸料車在卸料過程的揚(yáng)塵問題，成為應(yīng)對環(huán)保問題繞不開的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2 槽上粉塵產(chǎn)生的原因

要解決槽上除塵問題，首先要分析槽上粉塵產(chǎn)生的原因，才能有針對性地尋求槽上揚(yáng)塵問題的解決方案。通過對移動卸料車和料倉的生產(chǎn)運(yùn)行過程進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)槽上粉塵產(chǎn)生的原因主要有：

1)物料經(jīng)槽上皮帶從卸料車的頭部漏斗、溜槽進(jìn)入料倉的卸料過程中，物料與漏斗、溜槽、料倉篦條不斷產(chǎn)生沖擊，從而產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。

2)移動卸料車往料倉卸料的過程中，物料及物料誘導(dǎo)的空氣進(jìn)入料倉，在料倉內(nèi)產(chǎn)生正壓，壓迫料倉內(nèi)的空氣裹挾著粉塵從卸料孔的縫隙溢出，產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。

3)卸料車離開后由于粉塵較輕不易沉降，若密封不嚴(yán)，仍有部分粉塵飄逸出卸料孔。

4)隨著高爐的生產(chǎn)運(yùn)行，料倉內(nèi)物料料面下降時產(chǎn)生的擾動也會產(chǎn)生粉塵，如果卸料孔密封不嚴(yán)，這些粉塵也會飄逸出卸料孔。

3 普通卸料車存在的問題

高爐槽上供料系統(tǒng)目前使用最多的是移動式通風(fēng)槽的集中除塵，這種除塵方式是在料倉受料口兩端之間設(shè)置密封膠帶，密封膠帶繞過固定于卸料車溜槽的導(dǎo)輥裝置，除卸料溜槽的卸料口外，料倉受料口其他部位均被密封膠帶覆蓋。溜槽的卸料口設(shè)置吸塵罩，移動式通風(fēng)除塵裝置與槽上供料系統(tǒng)膠帶機(jī)、移動式卸料車同步運(yùn)行，吸走卸料小車和礦槽內(nèi)產(chǎn)生大量粉塵，避免污染環(huán)境[3,4]。

許多設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位采用了很多方法，設(shè)計(jì)了多種配備除塵設(shè)備的卸料車，但實(shí)際使用效果很不理想[5]。經(jīng)過大量的現(xiàn)場調(diào)研和分析總結(jié)，普通卸料車的除塵問題可以歸納為三個方面。

3.1 溜槽底部的密封問題

如圖2所示，普通卸料車在卸料溜槽兩側(cè)的密封膠帶經(jīng)過改向輥?zhàn)訒r形成三角縫。卸料溜槽底部存在的較大縫隙，形成粉塵外溢的出口，會造成大量揚(yáng)塵。

圖2 普通卸料車卸料溜槽底部結(jié)構(gòu)

3.2 卸料孔的密封問題

粉塵外溢的另外一個關(guān)鍵問題是卸料孔的密封。傳統(tǒng)的卸料孔密封措施是采用膠帶覆蓋在卸料孔上面，膠帶寬度大于卸料孔寬度，如圖3所示。從圖3可以看出，在卸料過程中會有部分物料堆積在卸料孔的兩側(cè)，把卸料孔的覆蓋膠帶向上頂起，從而造成覆蓋膠帶與卸料孔密封不嚴(yán)，產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。

圖3 普通卸料車卸料孔上的覆蓋膠帶

3.3 除塵管道的設(shè)置問題

目前使用的卸料車都是把除塵管道設(shè)置在卸料車頭輪罩的頂部，如圖4所示。根據(jù)現(xiàn)場觀察，卸料車的揚(yáng)塵點(diǎn)主要是在兩側(cè)溜槽的底部，而漏斗頂部揚(yáng)塵較少。這主要是因?yàn)槲锪显谙侣溥^程中沖擊料倉頂部進(jìn)料口的篦子產(chǎn)生的揚(yáng)塵以及料倉內(nèi)排出的粉塵都是集中在兩側(cè)溜槽底部。

圖4 普通卸料車頭輪罩頂部的除塵裝置

傳統(tǒng)的卸料車把除塵管道設(shè)置在卸料車的頭輪罩的頂部，會對除塵系統(tǒng)帶來以下問題：

1)除塵系統(tǒng)一般采用負(fù)壓除塵，若除塵點(diǎn)設(shè)在卸料車頭部，則向下的物料流與向上流動的除塵氣體沖突，阻礙了料倉內(nèi)形成負(fù)壓。

2)在卸料車頭輪罩與輸送皮帶間存在較大空隙，相當(dāng)于負(fù)壓除塵系統(tǒng)在中間開了個洞，形成流體短路效應(yīng)，削弱料倉內(nèi)負(fù)壓力，不利于吸走料倉內(nèi)的粉塵。

3)頭部向下的物料流及誘導(dǎo)的空氣本身會形成局部微負(fù)壓，會阻礙粉塵從此處溢出。

4 新型環(huán)保卸料車的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)槽上粉塵產(chǎn)生的原因和普通卸料車存在的問題，新型環(huán)保卸料車有針對性地采用了多種解決方案，通過高密封集塵罩和新型除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)煉鐵礦焦槽系統(tǒng)的環(huán)保除塵。

4.1 高密封設(shè)計(jì)

1)從以上的問題分析可以發(fā)現(xiàn)，卸料車的密封是解決除塵問題的關(guān)鍵。圖5為優(yōu)化設(shè)計(jì)后的高密封集塵罩，圖6為卸料溜槽出口的彈性密封結(jié)構(gòu)。

(1)在底部溜槽出口位置設(shè)置喇叭口形式的集塵罩，增大了集塵罩面積，有利于粉塵的收集。

(2)對集塵罩的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行高密封設(shè)計(jì)，通過剛?cè)峤Y(jié)合的彈性密封來增加集塵罩的密封效果。

(3)卸料孔處采取特殊的覆蓋帶密封結(jié)構(gòu)，如圖6所示，傾斜鋼板在與彈性膠帶組成彈性密封結(jié)構(gòu)的同時還能夠起到防撒料的作用，解決了卸料孔上覆蓋帶密封不嚴(yán)、卸料孔兩側(cè)易堆料的問題，充分保證卸料孔上除塵覆蓋帶的密封作用。

圖5 高密封集塵罩

1-彈性膠帶; 2-集塵罩; 3-檢修門; 4-底部溜槽

圖6 卸料溜槽出口的彈性密封結(jié)構(gòu)

1-高密封集塵罩側(cè)板; 2-彈性膠帶; 3-傾斜鋼板; 4-卸料孔

(4)在卸料溜槽的檢修門上增加防塵密封圈，防止粉塵從檢修門泄露。

2)如圖5、圖6所示，在集塵罩四個側(cè)板的底部安裝彈性膠帶，同時在料倉進(jìn)料口平行于卸料車行走方向的兩側(cè)安裝傾斜鋼板。垂直于卸料車行走方向的彈性膠帶能夠有效阻止粉塵的溢出但不會影響塊狀散料的正常通過，沿卸料車行走方向的彈性膠帶與料倉進(jìn)料口的傾斜鋼板組成的彈性密封能夠有效減少卸料口的揚(yáng)塵。

3)在集塵罩底部增加鋼板和彈性膠帶這種剛?cè)峤Y(jié)合的彈性密封結(jié)構(gòu)，能夠?qū)α锊鄢隹谶M(jìn)行良好的密封，保證除塵裝置能夠充分發(fā)揮除塵功能，有效減少卸料過程中的揚(yáng)塵，充分起到環(huán)保作用。

4.2 新型除塵系統(tǒng)

針對普通卸料車除塵管道的設(shè)置問題，新型環(huán)保卸料車對除塵系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，新型除塵系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 新型除塵系統(tǒng)

1)根據(jù)負(fù)壓除塵原理和物料運(yùn)動軌跡，合理設(shè)計(jì)除塵空氣的運(yùn)行軌跡，除塵管道與下料流管分開設(shè)置，避免了料流對除塵負(fù)壓的影響，粉塵氣流從卸料點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)入除塵管道，氣流通道順暢，達(dá)到更好的除塵效果。

2)除塵管道直接接入除塵系統(tǒng)，避免流體短路效應(yīng)，保證了系統(tǒng)的密封性，減少了漏風(fēng)點(diǎn)及壓力損失。

5 新型環(huán)保卸料車的優(yōu)點(diǎn)

1)根據(jù)料倉進(jìn)料口和卸料溜槽的出口結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)高密封集塵罩，能夠減少漏風(fēng)、提高除塵效果、有效減少粉塵污染。

2)根據(jù)負(fù)壓除塵原理和物料運(yùn)動軌跡，合理設(shè)計(jì)除塵空氣的運(yùn)行軌跡，新型除塵系統(tǒng)能夠最大限度地發(fā)揮負(fù)壓除塵能力、充分起到環(huán)保作用。

3)由于環(huán)保卸料車的密封性增強(qiáng)，還可以大幅減少礦焦槽系統(tǒng)所需除塵風(fēng)量。

4)新型環(huán)保卸料車是在現(xiàn)有大量使用的普通卸料車的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，能夠在高爐大中修過程中很方便地代替現(xiàn)有卸料車與槽上膠帶機(jī)、移動式通風(fēng)除塵系統(tǒng)配合使用。

6 結(jié)語

為應(yīng)對鋼鐵行業(yè)的節(jié)能減排，包括發(fā)改委、工信部、環(huán)保部等在內(nèi)的主要管理部門已經(jīng)就“環(huán)保淘汰”達(dá)成共識，即改變現(xiàn)有的產(chǎn)能和規(guī)模的衡量標(biāo)準(zhǔn)，以是否排放達(dá)標(biāo)作為淘汰鋼鐵落后產(chǎn)能的依據(jù)。隨著國家對環(huán)境治理力度的加大，鋼鐵企業(yè)必須采取綜合防塵措施。

中冶京誠自主研發(fā)的新型環(huán)保卸料車對除塵系統(tǒng)進(jìn)行了合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、性價比高、環(huán)保效果好、維修方便等特點(diǎn)，已經(jīng)在多個工程投產(chǎn)使用，很好地解決了高爐槽上的揚(yáng)塵問題，改善了工人的操作環(huán)境，減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了很大的社會效益，具有很好的市場推廣價值。

[1]范衛(wèi)華.礦焦槽除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化與研究[D].西安建筑科技大學(xué),2011:4-6.

[2]遲志勇.高爐原料礦槽槽上除塵方式綜述[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2006,Vol.32(8):37-39.

[3]遲志勇.煉鐵廠高爐原料礦槽槽上除塵分析及應(yīng)用[J].環(huán)境工程,2006,Vol.24(4):73-75.

[4]周冬霞.高爐礦槽移動卸料車除塵[J].冶金叢刊,2012(5):43-45.

[5]陳長松,程辛鳳.新型環(huán)保除塵卸料車[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2012(12):17-18.

Optimization Design about Dedusting System of a New Environmental Protection Discharge Machine in BF

Wang Degang Quan Qiang Yin Baoduo Ma Ming

(MCC Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Beijing 100176)

To solve dust emission problem of ore and coke storage bunker system of blast furnace, the dedusting system of discharge machine is optimization designed for environmental protection. The reason of producing dust on BF trough and the problem of common discharge machine are anatomized, and then various solutions are adopted pertinently. By optimization design of high airproof dust cage and new dedusting system, the problem of environmental protection and dedusting of ore and coke storage bunker system has been solved effectually.

Environmental protection Discharge machine Dedusting Optimization design

王得剛，男，1975年出生，畢業(yè)于東北大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論專業(yè)，博士，高級工程師，主要研究方向?yàn)闊掕F設(shè)備、機(jī)械設(shè)計(jì)方法及理論

TF321.1

A

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.02.010

2014-11-17)