轉(zhuǎn)爐三次除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王娟（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京　100176）

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轉(zhuǎn)爐三次除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王娟
（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京100176）

【摘 要】目前隨著國內(nèi)對煉鋼大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，很多廠區(qū)引入三次除塵作為二次除塵的輔助手段。本文介紹了轉(zhuǎn)爐煙氣產(chǎn)生的原因，并結(jié)合某鋼廠的三次除塵系統(tǒng)改造方案，從除塵系統(tǒng)的工藝流程、除塵罩的布置及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)、三次除塵的煙氣量計(jì)算方法與結(jié)果比較這幾個(gè)方面對三次除塵的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】三次除塵改造煙氣量的確定

1　引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡的問題日益突出，尤其是近些年來逐漸增加的霧霾天氣，引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，也使相關(guān)部門加大了治理大氣污染物的力度和決心。根據(jù)國家最新頒布的《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)的大氣污染物排放濃度提出了更加嚴(yán)格的要求。很多老廠區(qū)現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足最新的排放要求。本文主要結(jié)合某鋼廠二次除塵系統(tǒng)改造項(xiàng)目，對三次除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2　轉(zhuǎn)爐三次除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1煙氣產(chǎn)生的原因

轉(zhuǎn)爐煉鋼，在生產(chǎn)過程中，通常在爐口設(shè)置一次除塵、二次除塵來捕集轉(zhuǎn)爐在吹煉、兌鐵、加廢鋼和礦石產(chǎn)生的煙氣。正常情況下，轉(zhuǎn)爐二次除塵通過狗窩和擋火門封閉、爐前門型排煙罩的方式基本能夠捕集到所有煙氣。但隨著生產(chǎn)節(jié)奏的加快，仍會(huì)有部分煙氣捕集不到溢出屋面。

目前鋼廠反映轉(zhuǎn)爐區(qū)域屋頂冒煙現(xiàn)象較嚴(yán)重，環(huán)境受到影響。煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域屋頂冒出的煙氣主要來自以下幾個(gè)方面：

（1）系統(tǒng)除塵點(diǎn)較多，部分除塵點(diǎn)抽風(fēng)量較小。

（2）爐口平臺冒黃煙。轉(zhuǎn)爐輔原料加料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐合金加料系統(tǒng)、爐后吹氬喂絲站合金加料系統(tǒng)的卸料小車卸料時(shí)煙塵很大。

（3）氧槍孔和部分密封不嚴(yán)密處冒黃煙。

（4）工藝操作方式不當(dāng)如兌鐵速度快，或兌鐵和出鋼時(shí)爐口偏離煙氣補(bǔ)集罩，都會(huì)瞬時(shí)產(chǎn)生大量熱煙塵通過熱氣壓的作用彌散至煉鋼車間頂部。

因此本工程對現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐車間進(jìn)行除塵改造，增設(shè)轉(zhuǎn)爐三次除塵，目的是為煉鋼車間創(chuàng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境和操作條件，并確保冶煉期間屋頂無序零排放，煉鋼區(qū)粉塵濃度排放達(dá)標(biāo)，滿足勞動(dòng)安全衛(wèi)生的要求。

2.2三次除塵系統(tǒng)方案

本次工程主要是對現(xiàn)有煉鋼廠轉(zhuǎn)爐二次除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，除了車間外增加一套新的三次除塵系統(tǒng)以外，車間內(nèi)需要改造的范圍包括：修改排煙罩，對煙氣進(jìn)行密閉隔斷、塔樓鋼結(jié)構(gòu)加固、封閉屋面，改造狗窩、增加車間隔斷、改造氮封、增大風(fēng)量，增設(shè)卸料處移動(dòng)通風(fēng)槽，調(diào)整系統(tǒng)除塵點(diǎn)數(shù)等多種措施，改善轉(zhuǎn)爐二次除塵效果。

2.2.1工藝流程

煙氣工藝流程為（如圖1所示）：塵氣→吸塵罩（密閉罩）→手動(dòng)（電動(dòng)）風(fēng)量平衡閥→管道→布袋除塵器（及補(bǔ)償器）→管道→風(fēng)機(jī)（及入口調(diào)節(jié)門）→煙囪（鋼制）。

轉(zhuǎn)爐兌鐵及出鋼時(shí)會(huì)有大量熱煙塵通過熱氣壓的作用彌散至煉鋼車間頂部，為捕集這部分煙氣，采用轉(zhuǎn)爐工位頂部屋面設(shè)置屋頂罩形式，將轉(zhuǎn)爐頂部范圍內(nèi)的廠房屋架加以合理的圍擋形成排煙罩；罩子頂部設(shè)錐形吸風(fēng)口。從屋頂罩捕集的煙氣采用濾袋過濾的干式除塵方法，負(fù)壓操作的工藝流程。

2.2.2除塵罩的布置及設(shè)計(jì)中注意事項(xiàng)

本次工程的煉鋼車間之前都是利用天窗和豎風(fēng)井進(jìn)行自然通風(fēng)，通過風(fēng)壓和熱壓的作用將粉塵和其他污染物排出廠房，這種無組織排放嚴(yán)重污染了周邊的環(huán)境也不符合國家對大氣污染物的排放濃度要求。這次設(shè)計(jì)采用了封閉高跨天窗，在天窗側(cè)面加屋頂罩，封閉原有豎風(fēng)井在氣樓封閉處增加煙氣罩的方式來捕集三次除塵的煙氣。

由于是改造工程，因此在設(shè)置屋頂罩前要根據(jù)罩子和管道的荷載核算屋面的承受能力，如果超出屋面承受力范圍，要對屋面梁和支架支撐位置進(jìn)行加固。此外還要結(jié)合建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)對屋面天窗和豎風(fēng)井進(jìn)行封閉改造。屋面的改造工程量相對比較大。

2.3煙氣量的確定

對于三次除塵屋頂罩煙氣量的計(jì)算，目前國內(nèi)尚無成熟的計(jì)算方法。推薦下面兩種方法以供參考。

2.3.1高懸罩理論計(jì)算

在熱射流基礎(chǔ)的理論上，采用《鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》對高懸罩的計(jì)算方法，見高懸罩的射流圖（圖2所示），手冊中列出了高懸罩的理論計(jì)算公式（表1所示）。

表1　高懸罩理論計(jì)算公式

式中：

d—爐子直徑（m）；

H—罩口與爐頂間距（m）；

⊿t—熱源與周圍空氣溫差（℃）；

Fs—熱源面積（m2）；

Fc—罩口熱氣流斷面積（m2）；

Vr—罩口其余面積（m2）；

Ff—罩口面積（m2）；

Fc—上升氣流在罩口處的橫斷面積（m2）

以本次工程為例，現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐3x180t，每個(gè)轉(zhuǎn)爐做一個(gè)屋頂罩捕捉二次除塵以外的煙氣。根據(jù)表1的公式計(jì)算得出：見表2。

表2　計(jì)算結(jié)果

此計(jì)算結(jié)果為一個(gè)轉(zhuǎn)爐上對應(yīng)的一個(gè)罩子的排風(fēng)量?？偱棚L(fēng)量為轉(zhuǎn)爐個(gè)數(shù)乘以一個(gè)罩子的排風(fēng)量?？偟臒煔饬繛?00 x104m3/h。

2.3.2換氣次數(shù)計(jì)算

根據(jù)多年的工程實(shí)踐和數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累，我們一般選擇車間內(nèi)換氣次數(shù)的方法來計(jì)算煙氣量。按照以往的工程，三個(gè)轉(zhuǎn)爐的三次除塵的煙氣量約為80x104～130x104m3/h。

按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，換氣次數(shù)取60～120次每小時(shí)計(jì)算。本工程設(shè)計(jì)的屋頂罩三次除塵煙氣量約為84 x104m3/h。

2.3.3計(jì)算結(jié)果比較

通過實(shí)例可以看出用高懸罩理論計(jì)算得出的煙氣量非常大。受煉鋼車間封閉性不好，大門常開，漏風(fēng)點(diǎn)多，熱源多，氣流復(fù)雜干擾因素多等條件影響，理論計(jì)算值與實(shí)際偏差較大。從經(jīng)驗(yàn)來看，實(shí)踐摸索出的換氣次數(shù)法計(jì)算的煙氣量更接近實(shí)際的煙氣量，根據(jù)以往的工程，應(yīng)用換氣次數(shù)法計(jì)算出的風(fēng)量可以滿足使用要求。

3　結(jié)語

目前國內(nèi)很多煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐車間仍以二次除塵為主，隨著國家對環(huán)境保護(hù)的重視，不少企業(yè)都加大了環(huán)保除塵的投資力度。已有不少項(xiàng)目在轉(zhuǎn)爐二次除塵的基礎(chǔ)上增加三次除塵，實(shí)施并順利投產(chǎn)。三次除塵做為二次除塵的輔助手段，是對二次除塵煙氣捕集方式的一種補(bǔ)充和改進(jìn)。實(shí)踐證明，對屋面進(jìn)行封閉改造增加三次除塵后，有效的改善了屋頂冒煙的情況，煙氣的捕集效率可以達(dá)到90%以上。對于改造的工程，在施工過程中只要合理安排時(shí)間，與轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)節(jié)奏配合好，就可以在不停產(chǎn)的情況下對屋面進(jìn)行施工改造。三次除塵作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的除塵措施已經(jīng)被越來越多的同行接受，然而也并非所有的工程項(xiàng)目都要增加三次除塵系統(tǒng)，總之，不論是二次除塵還是三次除塵在設(shè)計(jì)和制定方案前都要因地制宜，具體問題具體分析，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況做出優(yōu)化、高效的環(huán)保措施。

參考文獻(xiàn)：

［1］李承汀，徐連達(dá)等.鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1996:241.