轉(zhuǎn)爐三次除塵工程技術(shù)應(yīng)用分析

徐偉華 任樂 張國利

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

0.引言

隨著國家環(huán)保要求的日益提高，各地方逐步推出更為嚴(yán)格的煉鋼大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)爐作為煉鋼最主要的冶煉設(shè)備，轉(zhuǎn)爐煙氣是煉鋼車間煙塵治理的關(guān)鍵。

煉鋼技術(shù)水平的不斷提高，轉(zhuǎn)爐兌鐵速度不斷加快，有大量的陣發(fā)性煙塵產(chǎn)生并在爐口上方燃燒，引起煙氣溫度的急劇上升和體積膨脹，轉(zhuǎn)爐二次除塵罩不能及時(shí)捕集大量陣發(fā)性揚(yáng)塵，致使煙塵外溢飄至廠房屋面，在天窗、風(fēng)井等處排入大氣，從而使環(huán)境狀況惡化，故產(chǎn)生了煉鋼車間轉(zhuǎn)爐三次除塵處理技術(shù)。

國內(nèi)實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)爐三次除塵設(shè)施已較多，但有相當(dāng)一部分都因集塵罩位置較高，煙塵擴(kuò)散嚴(yán)重，集塵效果欠佳，僅能部分去除轉(zhuǎn)爐兌鐵、出鋼時(shí)產(chǎn)生的陣發(fā)性揚(yáng)塵，車間內(nèi)部仍煙塵彌漫，工作環(huán)境不容樂觀。為良好的解決問題，應(yīng)充分應(yīng)用煙塵氣流CFD 模擬技術(shù)[1]、管道阻力平衡模擬技術(shù)、超細(xì)纖維覆膜滌綸針刺氈超凈排放等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效除塵。

1.行業(yè)需求及市場(chǎng)前景

隨著國家環(huán)保政策、鋼鐵產(chǎn)能結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，必將催生出大量遷建、擴(kuò)建及改建項(xiàng)目，面對(duì)逐漸提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，逐年增加的環(huán)保壓力，鋼鐵企業(yè)急需解決實(shí)際問題，增設(shè)高效、節(jié)約型環(huán)保除塵設(shè)施，以滿足國家政策，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。從另一角度，2018 年1 月1 日正式實(shí)施的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》，也調(diào)動(dòng)了企業(yè)促進(jìn)環(huán)保的積極性、提高了環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，整個(gè)鋼鐵行業(yè)都將加入環(huán)境保護(hù)的大軍，新增煉鋼車間轉(zhuǎn)爐三次環(huán)保除塵設(shè)施將是行業(yè)趨勢(shì)，將逐步成為煉鋼車間轉(zhuǎn)爐除塵的標(biāo)準(zhǔn)配置。

此外，對(duì)轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)的逐漸應(yīng)用，必將輻射到煉鋼車間其他鋼包爐如VD 爐、混鐵爐、LF 爐等屋頂除塵，輻射到連鑄車間如大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的屋頂除塵，也會(huì)輻射到煉鐵車間如出鐵場(chǎng)外溢煙塵的屋頂除塵，市場(chǎng)前景廣闊。

2.技術(shù)分析

2.1 技術(shù)原理

轉(zhuǎn)爐三次除塵處理技術(shù)即在煉鋼車間轉(zhuǎn)爐加料跨爐前上方加設(shè)屋頂高懸罩，用于捕集和隴聚鋼包轉(zhuǎn)運(yùn)、轉(zhuǎn)爐兌鐵、加廢鋼、吹煉等階段產(chǎn)生的煙塵，然后通過屋面管道進(jìn)入脈沖布袋除塵器，經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。其核心是利用高懸罩的捕集作用，將陣發(fā)性和擴(kuò)散性的煙塵進(jìn)行有組織的收集排放，改善車間操作環(huán)境，減少大氣污染。

2.2 技術(shù)工藝

除塵設(shè)施系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)爐三次屋頂集塵罩、除塵管道、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、非金屬補(bǔ)償器、袋式除塵器、粉塵輸送裝置(卸灰閥、刮板輸送機(jī)、儲(chǔ)灰倉)、風(fēng)機(jī)、變頻電機(jī)、消聲器、排氣筒及相關(guān)配套設(shè)備設(shè)施（如電氣設(shè)施、儀表設(shè)施、循環(huán)水設(shè)施）等組成。

采用屋頂高懸罩捕集、脈沖布袋除塵器過濾的干式除塵方法，負(fù)壓操作的工藝流程。轉(zhuǎn)爐兌鐵或冶煉過程中產(chǎn)生的含塵煙氣由高懸罩通過除塵管道進(jìn)入除塵器凈化，凈化后的氣體由風(fēng)機(jī)經(jīng)排氣筒排至大氣。

2.3 適用條件

如上所述，轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)適用于所有煉鋼車間轉(zhuǎn)爐外溢煙塵的屋頂除塵，適用于煉鋼車間其他鋼包爐如VD 爐、混鐵爐、LF 爐等的屋頂除塵，亦適用于連鑄車間如大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的屋頂除塵，也適用于煉鐵車間如出鐵場(chǎng)外溢煙塵的屋頂除塵。對(duì)很難設(shè)置密閉罩形式收集煙塵或即使采用密閉罩捕集仍有煙塵外溢并飄散至廠房屋面的新建、改建項(xiàng)目，均可通過屋面改造，加固形成除塵罩，煙塵經(jīng)布袋除塵器過濾凈化，改善環(huán)境。對(duì)于改造項(xiàng)目，前提是原有廠房結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過仔細(xì)核算，在增加較大荷載的情況下可確保廠房的安全穩(wěn)定。

2.4 技術(shù)路線

轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于除塵閥門開度及連鎖關(guān)系、煙塵捕集罩形式、除塵器、風(fēng)機(jī)及除塵管道的設(shè)計(jì)和處理。對(duì)于多轉(zhuǎn)爐串聯(lián)管路除塵，確保每個(gè)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煙塵均可得到良好的收集效果，管路閥門開度及連鎖關(guān)系至關(guān)重要；實(shí)現(xiàn)廠房內(nèi)部崗位粉塵濃度的達(dá)標(biāo)，捕集罩的形式及尺寸設(shè)置、相關(guān)設(shè)備設(shè)施的選型是關(guān)鍵；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行、屋面結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定，核心是除塵管道的合理設(shè)計(jì)。系統(tǒng)裝備的具體參數(shù)根據(jù)不同的工程有不同配置，根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)節(jié)奏有不同的選擇。

3.工業(yè)應(yīng)用

3.1 工程概況

中冶京誠工程技術(shù)有限公司承建：安陽鋼鐵股份有限公司安鋼第二煉軋廠煉鋼區(qū)三次除塵及轉(zhuǎn)爐二次除塵改造項(xiàng)目，EPC 總承包模式，包括工程設(shè)計(jì)、材料與設(shè)備供應(yīng)、設(shè)備安裝調(diào)試及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。

安陽鋼鐵股份有限公司煉鋼車間現(xiàn)有3 座150t 轉(zhuǎn)爐，對(duì)三座轉(zhuǎn)爐應(yīng)用轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)，配置轉(zhuǎn)爐三次除塵設(shè)施，轉(zhuǎn)爐加料跨配置6 根除塵管道，匯總進(jìn)入新建的120萬m3/h 轉(zhuǎn)爐三次除塵系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐高跨除塵接入其他除塵系統(tǒng)，風(fēng)量調(diào)節(jié)通過屋頂電動(dòng)閥門連鎖啟閉實(shí)施。

3.2 設(shè)施配置

除塵器高架，無風(fēng)機(jī)房，增設(shè)消聲器。根據(jù)高懸罩理論計(jì)算[2]及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置除塵器處理煙氣量：1200000m3/h，過濾面積：25200m2，濾料材質(zhì)：超細(xì)纖維覆膜滌綸針刺氈，布袋規(guī)格：∮160mm×7m。除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量：1250000m3/h，風(fēng)壓：5800Pa，水冷變頻電機(jī)功率：3150kW，排氣筒一座，直徑：5500mm[3]。

3.3 技術(shù)目標(biāo)

廠房屋面目測(cè)無煙塵外溢，大氣污染物排放濃度穩(wěn)定10mg/Nm3以內(nèi)，崗位粉塵濃度穩(wěn)定8mg/Nm3以內(nèi)。

3.4 技術(shù)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

本工程應(yīng)用了煙塵氣流CFD 模擬技術(shù)、管道阻力平衡模擬技術(shù)、超細(xì)纖維覆膜滌綸針刺氈超凈排放技術(shù)、閥門與煉鋼工藝連鎖控制等技術(shù)。車間透明度明顯改善，廠房無煙塵外溢，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

通過數(shù)值模擬，高效利用車間廠房自然進(jìn)風(fēng)，高效利用車間隔斷，分析氣流組織形式，優(yōu)化、創(chuàng)新除塵罩，匹配設(shè)計(jì)風(fēng)量，減少投資，提高捕集效果；除塵閥門采用多限位形式實(shí)現(xiàn)閥門開度控制，即實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、控制功能，又可節(jié)省采購成本；超細(xì)纖維覆膜濾料的應(yīng)用在高效過濾的同時(shí)，保持了除塵設(shè)備低阻力運(yùn)行，達(dá)到節(jié)電目的，同時(shí)濾袋由于覆膜的存在，表面較其他濾袋相比，積灰更易脫落，可以相對(duì)減少反吹壓力和頻率，節(jié)約了用氣，符合既節(jié)能又環(huán)保的政策理念；平衡系統(tǒng)阻力，優(yōu)化除塵管路，降低除塵系統(tǒng)運(yùn)行功耗。此外，合理緊湊布置占地，優(yōu)化物流通道，減少除塵灰倒運(yùn)過程，降低生產(chǎn)成本；選用高效、節(jié)能型離心風(fēng)機(jī)和電機(jī)，滿足國家現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；電氣室內(nèi)選用高效節(jié)能型空調(diào)等[5]。

轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)的應(yīng)用極大改善車間操作環(huán)境及外部環(huán)境，環(huán)境效益顯著。

4.結(jié)論展望

轉(zhuǎn)爐三次除塵處理技術(shù)的應(yīng)用，是轉(zhuǎn)爐一次除塵、二次除塵的補(bǔ)充，在一次除塵、二次除塵設(shè)施完善并應(yīng)用效果良好的情況，也不能避免轉(zhuǎn)爐兌鐵中煙塵的外溢，這是客觀存在。所以轉(zhuǎn)爐三次除塵處理技術(shù)的應(yīng)用是必然，是進(jìn)一步改善車間操作環(huán)境，提高大氣質(zhì)量的良好舉措。從經(jīng)濟(jì)效益來講，初期會(huì)有投資成本，從長遠(yuǎn)來看，操作環(huán)境的改善可降低人員流動(dòng)率，大氣環(huán)境的改善可減少生態(tài)環(huán)境部懲處，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)，效益的持續(xù)增長，企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；從社會(huì)效益來說，遵循貫徹國家和社會(huì)堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，對(duì)于實(shí)現(xiàn)整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)有重大意義；從環(huán)境效益角度分析，可降低污染物排放量，減輕對(duì)大氣的污染，對(duì)于改善大氣環(huán)境質(zhì)量，推進(jìn)地區(qū)大氣污染治理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)雖得到較多應(yīng)用，但仍有不完善之處，各技術(shù)的研究及應(yīng)用還需深入。本論文綜合闡述了三次除塵處理技術(shù)，為轉(zhuǎn)爐三次除塵技術(shù)的深入研究奠定基礎(chǔ)、拓寬思路。