我国高炉出铁场除尘技术

　　高炉出铁时散发的烟尘已成为钢铁厂大气主要污染源之一，随着高炉强化冶炼和失型化，带来的环境污染更加严重．
　　我国1980年以前建设的高炉，大部分出铁场无除尘设施，铁渣沟槽全部敞露，厂房为开启结构，工作地点仅有喷雾风扇吹风，劳动条件恶劣。70年代末期，首钢2号高炉大修，参照日本技术，设计了出铁场全面除尘。1979年宝钢l号高炉全面引进了日本技术，这两座高炉的建设，为我国解决高炉出铁场烟尘污染，提供了整套完善的除尘技术。80年代后期O自行设计，陆续建成投产的容积在1200～2500m³的8座高炉，出铁场一次除尘系统基本上是参照上述两座高炉的模式设计建造的，其中除攀钢4号高炉设有二次烟尘排除系统以外，其余7座高炉只设计了一次除尘治理设施。
　　一次烟尘治理包括出铁口、主沟．撤渣器、铁沟．摆动流嘴等处。二次烟尘触发特点是打开出铁口后短时河敝人厂房以及出铁终了用泥炮堵铁口时产生的阵发性烟尘散入厂房。此烟尘量大时同集中，靠出铁口捧烟罩很难收集。
　　一次烟尘约占烟尘总量的85％，二次烟尘占总量10%左右。为收集二次烟尘需要吸入大量空气，除尘器的投资要增加一倍。解决二次烟尘对我国当前经济水平是有前提的。当高炉建在大气质量要求严格的一类标准地区，如上海、北京，为减少向大气排尘量、保持较高的环境质量，设计二次烟尘控制设施是必要的。
　　下面结合O新建的8座高炉出铁场除尘投产运行情况及存在的问题，谈淡我们的看法。
1 出铁场排烟点风量确定
　　出铁场各烟尘散发点的烟气量太小影响因素较多。它和铁水流状况、沟槽长短，沟砌筑材质、罩盖形式盈尺寸有密切关系。一般按经验数据确定，无准确计算公式。
　　出铁场烟尘控制的关键处为出铁口、撇渣器、摆动流嘴三处。这三处的烟尘量约点总产生量的70％。因此各点风量的确定应以保证出铁口等三处的排烟效果为主。上述三处排风量之和占系统总风量的比例通过实践总结调整，是逐年有变化的。现将三座高炉改造前后和90年代新建三座炉上述风量比值列入下表。
　　出铁口等三处风量之和占总风量比（%）

厂名	首钢2号炉		首钢3号炉		首钢4号炉		武钢5号炉	唐钢2号炉	梅山1号炉
厂名	旧	新	旧	新	旧	新	武钢5号炉	唐钢2号炉	梅山1号炉
建成年分	1979	1992	1983	1993	1983	1992	1992	1993	1993
风量比(%)	65	87	55	80	48	89	88	89	88

　　上表说明首钢80年代初期建的高炉，出铁口等三处排风量之和占系统总风量的50％左右，到90年代高炉扩容大修时，出铁口等三处的风量比增加到80％～89%。新建的武钢、唐钢、梅山三座高炉上述风量比增加到88％～89％。事实说明我国通过引进技术的消化和15年的实践，摸索出适合我国的经验。抓住了出铁场烟尘控制的关键环节，加强了对出铁口烟尘控制。
2　排烟罩
　　出铁场排烟罩属高温烟罩，设计应遵循以下三条原则：①不防碍或少妨碍工艺操作与检修；②烟罩结构应符合热烟气运行规律；③在保证烟尘收集效率条件下，尽量缩小排烟量。下面谈谈各点排烟罩特点。
2.1出铁口排烟罩
　　出铁口散发的烟尘量约占出铁场总尘量的30％。由于出铁口处有风口平台，前方有开-口机和泥炮，附近场地狭窄，设备布置及运行复杂，开堵铁口动作频繁；又因炉内压力高，打开铁口初期烟气向水平前方喷发，射出范围可达15～20m。只靠出铁口周围设置一次排烟罩，很难达到理想的烟尘控制效果。出铁口一次排烟罩形式有上吸、侧吸、吹吸式多种。按热气流抬升原理，以上吸式效果O佳。但由于铁口上部空间容纳不了罩子的必要容积只能加大罩口风速，增大排风量。
2.2撤渣器排烟罩
　　撇渣器接在主沟末端，起渣铁分流作甩。撤渣器前主沟一般设有排烟罩，但因开堵铁口时主沟不能加罩盖，在以后的操作中，工人怕麻烦，主沟也就不盖了。铁水和渣从主沟流经此处时温度高，产生烟尘量较大，考虑主沟不盖，可适当加大撤渣器排烟量。撇渣器需要经常操作和修理，排烟罩应做成活动式。O高炉撤渣器烟罩多数为低拱形方罩。
2.3摆动流嘴排烟罩
　　支铁沟流过来的铁水经摆动流嘴注入混铁车或分流入铁水罐。此处产生的烟气由三部分组成：①铁水摆动流嘴的炭素砌体接触到高温铁水产生烟尘；②铁水流在注入铁水罐之前，与空气接触产生FeO烟尘；③注入铁水车的铁水与车内残杂物燃烧产生的烟尘。
　　为收集摆动流嘴上冲的热烟气流，以采用上吸式排烟罩为宜。有些O采用吹吸式或侧吸式排烟罩。但我国普遍采用矩形伞形上吸式罩。工人操作需要通过罩子上的视孔观察罐内铁水水位，罩子不能设计得太高，使罩内存烟少、透明度好，便于观察。罩子的平面几何尺寸较大，罩子可连接多个排烟管，以保证罩内透明度好，不致发生跑铁事故。必须指出的是设计的热烟气伞形排烟罩，排烟管必须从顶部接出，以便控制热烟气不外溢，排烟效率高。
3　排烟管道的布置
　　高炉出铁场作业平台上沟槽多。操作面上辅助机械多，吊车在大范围内行走，不允许排烟管道架空敷设。目前O新建的高炉，排烟管道均埋在平台楼板的技术层内。效仿宝钢l号高炉，在每十排风点均安设手动阀和电动阀各一个，安装在沟道旁的阀门井内。手动阀门作为调节平衡风量用，一次定位。电动阀作为出铁口交替出铁时启闭用。
　　O实践后发现有两个矛盾：①敷设风管沟道与铁渣沟程难避免交叉，出现交叉点布置往往是风管变断面或局部缩小来躲铁沟，增加了风管阻损。②阀门井与铁渣沟靠的很近，沟壁传热造成阀门井温度太高，使电动阀传动失灵，致使系统运行紊乱，设计时，应予以充分注意。
　　布置管道时，可以从两个途径考虑加以解决：①电动阀门尽量装在每个出铁场的排烟道总管上，阀门明装，免除高温对电动阀的影响。②每个出铁场排烟管道道敷设在出铁场平台下部，各排风管支管穿过平台与总管连接。支管的阀门在平台下面明装，取消阀门井。
4　正负压系统的选择
　　出铁场除尘系统布袋除尘器正压和负压形式之争来源于宝钢l号高炉，该炉正压系统的风机叶轮半年就磨损坏了需要更换。进口叶轮10万美元一只，代价是昂贵的。有人分析原因是由于炉顶上料系统排尘点接入系统后，粗颗粒粉尘磨损了叶轮。因此，认为炉顶除尘点不接入大系统，风机磨损问题即可解决。而我们认为造成叶轮磨损的原因不其这点。
　　根据出铁场烟尘特性分析，进入除尘系统的烟尘如果仅仅是从出铁口、铁沟、摆动流嘴处抽出微细的FeO和片状石量碳，含尘量在1g/m3左右，叶轮寿命可在2～3年或更长，采用正压系统是允许的。但是从我国的实际生产管理水平出发，以下几个问题的影响不能不考虑：①出铁口排烟采用上侧吸式烟罩，为提高排烟效果，增加了排烟量，罩口风速高16m/s以上，出铁初期喷溅颗粒物被抽入系统，而风管流速取20m/s以上，颗粒物带入风机，叶轮磨损必然加剧。②修理铁沟时大颗粒物也会被吸入系统。③清扫出铁平台时，平台上的砂土和杂物也有机会抽入系统。其他人为因素就更多了。综上所述，仅仅根据烟尘特性和烟尘浓度，采用正压系统是可以的，但是从我国实际出发，选用负压系统更稳妥一些。
5　除尘系统节能问题
　　环保工程的节能问题已引起发达O的关注。我国能源问题处于国民经济的“瓶颈”地位，既要搞好环境保护又要从本国实际情况出发，尽量节约能源和资金。
　　新日铁公司为宝钢设计的l号高炉，有完善的一次除尘和二次除尘设旋。出铁场除尘装机容量6400kw，电耗2976kW·h，占高炉总电耗的27％，除尘系统投资746万美元，占高炉总投资的4.l%。可见日本设计的除尘设旋能耗和造价都是巨大的。我国80年代建设的几座1200m3高炉，设计有完善的一次除尘系统。出铁场一次除尘系统的装机容量1300kw，占高炉装执容量的1/10，除尘能耗也是可观的。现提出以下节能措施供参考。
5.1　除尘风机调速
　　1000～2000m3级的高炉每昼夜出铁10～14次，两次出铁时间间隔较长，风机启动频繁，大型电机启动电流为额定电流的6～7倍，这不仅冲击电网，电机内部的热也散不出来。电机调建方法有机械调速和电气调速两种。我国采用机械调速者居多，以机械调速为例，一座1260m3高炉，昼夜出铁11次，每天一半时间可降速运行，节电10160kw·b，每年节电355万kW·h，一年可节约100万元。
5.2　从实际出发确定排风点
　　经考察O新建的几座高炉，实际操作中铁沟渣很少按设计要求加盖排烟。操作工人认为加盖对铁沟小修带来不便，他们认为正常出铁时铁沟、渣沟散发的烟尘量不大，主要是铁口和铁罐上部的尘量O大。如果从O这一实际情况出发，出铁场除尘主要解决出铁口、撇渣器、(包括主沟)和摆动流嘴的烟尘。把过去不起作用的排风点去掉，系统风量可以减少到40m3／h，这项每年可节电82万kW-h．其单价0.3元，一年可节约25万元。
5.3　用阀]调节风量变化
　　高炉出铁场除尘系统排烟点较多，当有两个以上铁口轮换出铁时，或有多个铁水罐位轮流注罐时，经常会出现有的排风点不用，为节省风量保证使用排烟效果，各点应安装耐用的电动阀门以调节风量变化。
　　以上各点仅仅是我们在设计工作中的点滴体会，可能有片面之处，欢迎指正。

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