高爐鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)的改造

高爐鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)的改造

1高爐除塵技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)鐵粉生產(chǎn)是生產(chǎn)線的重要廢水排放裝置。特別是在高爐出鐵過(guò)程中，細(xì)粉以傳播的形式排放，其特點(diǎn)是高溫度、低碳排放、高基質(zhì)、低組織排放和高氣量變化，這使得管理起來(lái)非常困難。多年來(lái)一直是生產(chǎn)線環(huán)境管理的困難。隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展,對(duì)煉鐵環(huán)保的要求越來(lái)越高,消滅煉鐵廠的紅煙勢(shì)在必行。首鋼2#高爐于2002年實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn),它的環(huán)保技術(shù)的歷次改造正折射了我國(guó)高爐除塵技術(shù)的發(fā)展歷程。首鋼2#高爐出鐵場(chǎng)所用的除塵技術(shù)在國(guó)內(nèi)有一定的代表性和覆蓋面。代表了我國(guó)鋼鐵業(yè)高爐除塵的發(fā)展趨勢(shì)。比較與分析首鋼2#高爐出鐵場(chǎng)除塵的歷次改造,總結(jié)其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對(duì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)高爐除塵技術(shù)的發(fā)展、提高治理水平具有重要的指導(dǎo)意義。22高爐出鐵場(chǎng)除塵技術(shù)的改進(jìn)和完善首鋼2#高爐分別于1979年、1991年和2002年先后進(jìn)行了三次大的改造,歷次改造不僅在工藝上相繼增添當(dāng)時(shí)的新技術(shù),如增大爐容,而且對(duì)出鐵場(chǎng)的除塵是從無(wú)到有,技術(shù)不斷改進(jìn)完善。在1979年大修工程中,嘗試對(duì)高爐出鐵場(chǎng)進(jìn)行一、二次除塵,經(jīng)設(shè)計(jì)、加工、制造、調(diào)試、投產(chǎn)運(yùn)行后取得了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn),較好地解決了高爐出鐵場(chǎng)除塵的問(wèn)題。此后首鋼3#、4#高爐大修改造中基本采用了該項(xiàng)技術(shù)。2.1控制二次1年生全廠地面前后有內(nèi)部雙鍵控制塵1979年9月2#高爐改造投產(chǎn)后的容積由650m3增大到1327m3,2個(gè)長(zhǎng)方形出鐵場(chǎng),2個(gè)出鐵口180°對(duì)稱布置。對(duì)出鐵場(chǎng)作了一、二次全面的除塵設(shè)計(jì)。出鐵口一側(cè)設(shè)吸風(fēng)罩,出鐵口上部設(shè)有離地2m的收集二次煙塵的垂幕,面積約為10m×7m,設(shè)置垂幕的目的是解決開(kāi)、堵鐵口期間散發(fā)的煙塵,并對(duì)擺動(dòng)流槽、撇渣器、鐵溝、渣溝等處散發(fā)的煙塵進(jìn)行捕集,設(shè)計(jì)總風(fēng)量為50萬(wàn)m3/h。撇渣器采用落地罩形式控制煙塵,擺動(dòng)流槽采用低矮罩形式控制煙塵;由于出鐵場(chǎng)的煙塵是陣發(fā)性的,為節(jié)能將風(fēng)機(jī)設(shè)置了液力耦合器進(jìn)行調(diào)速,出鐵時(shí)風(fēng)機(jī)高速,出渣時(shí)風(fēng)機(jī)中速,其他時(shí)間低速運(yùn)行。除塵設(shè)備采用2臺(tái)過(guò)濾面積為1728m2的高壓噴吹短袋脈沖布袋除塵器,由于過(guò)濾風(fēng)速高達(dá)2.41m/min,影響濾袋壽命;另外濾袋的懸掛方式不甚理想,掉袋嚴(yán)重,換袋和維修時(shí),工人需要進(jìn)入箱體內(nèi)操作,很不方便。投產(chǎn)后除塵系統(tǒng)的除塵效果良好,但是二次煙塵的捕集效果不理想,主要原因是由于出鐵場(chǎng)沒(méi)有封閉,存在橫向氣流的干擾問(wèn)題,垂幕不能真正達(dá)到控制二次煙塵散發(fā)、有效捕集的目的,故投產(chǎn)后實(shí)際僅使用了10余次;另外在撇渣器罩和擺動(dòng)流槽上部罩均有逸煙,說(shuō)明還存在罩的結(jié)構(gòu)形式等問(wèn)題;由于系統(tǒng)采用2臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行,除塵器本體漏風(fēng)率>10%,實(shí)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)量<設(shè)計(jì)風(fēng)量50萬(wàn)m3/h。2.2出鐵場(chǎng)除塵管道的改造1991年5月2#高爐第二次改造,爐容由1327m3增至1760m3,長(zhǎng)方形出鐵場(chǎng)改為圓形出鐵場(chǎng),相對(duì)敞露的面積減少。出鐵場(chǎng)除塵管道重新設(shè)計(jì),擺動(dòng)流槽改為可電動(dòng)對(duì)開(kāi)的低矮罩形式,由于減少了鐵溝的除塵風(fēng)量,系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量調(diào)整為40萬(wàn)m3/h,可利用原有風(fēng)機(jī)。原準(zhǔn)備把2臺(tái)現(xiàn)有的脈沖除塵器改為10000m2的反吹風(fēng)大布袋除塵器,但由于資金不足沒(méi)有實(shí)施,改造后的除塵系統(tǒng)總體上效果改善不明顯。2.3采用常規(guī)的環(huán)保節(jié)能措施2002年首鋼在2#高爐第三次改造中,加大了環(huán)保的投資力度,重視采用新技術(shù)、新工藝和新材料,共投入資金4800萬(wàn)元,對(duì)2#高爐出鐵場(chǎng),上料系統(tǒng)的除塵進(jìn)行了全面改造。主要改造內(nèi)容包括:(1)鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)風(fēng)量從原40萬(wàn)m3/h增加到75萬(wàn)m3/h,其中20萬(wàn)m3/h為常開(kāi)風(fēng)機(jī)包括爐頂和新增加出鐵口上頂部罩。主風(fēng)機(jī)風(fēng)量為55萬(wàn)m3/h,設(shè)2臺(tái)風(fēng)機(jī),一用一備,風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速進(jìn)行節(jié)能。(2)出鐵口由一側(cè)改為兩側(cè),側(cè)吸風(fēng)口的面積和高度加大,風(fēng)量由6萬(wàn)m3/h增至20萬(wàn)m3/h,并在側(cè)吸風(fēng)口管道處增加了大顆粒沉降室,防止大顆粒進(jìn)入管道除塵系統(tǒng)。(3)加高擺動(dòng)流槽罩的高度,加強(qiáng)罩的密封程度,改善了罩內(nèi)的氣流組織,并取消了下部?jī)晌L(fēng)點(diǎn),只設(shè)1個(gè)上部吸風(fēng)點(diǎn),風(fēng)量由20萬(wàn)m3/h下調(diào)為18萬(wàn)m3/h。(4)適當(dāng)增加了撇渣器、鐵溝、渣溝等處吸風(fēng)罩的尺寸。(5)利用原脈沖除塵器的土建框架新設(shè)計(jì)了1臺(tái)低壓在線脈沖除塵器,總過(guò)濾面積11420m2,共分成40個(gè)室。除塵器分隔成兩部分,一部分為大系統(tǒng)占30個(gè)室,處理風(fēng)量55萬(wàn)m3/h;另一部分為小系統(tǒng)占10個(gè)室,處理20萬(wàn)m3/h。共有440個(gè)脈沖閥,每個(gè)脈沖閥噴吹11個(gè)濾袋。對(duì)噴吹壓縮空氣進(jìn)行了油過(guò)濾、干燥、加熱處理,以防止濾袋結(jié)露。采取以上措施后,除塵器系統(tǒng)運(yùn)行狀況較好,設(shè)備可維持在1000~1200Pa的阻力下運(yùn)行,排放濃度<30mg/m3。除以上幾方面外,該系統(tǒng)尚存在一些不足:(1)低速運(yùn)行時(shí)間少,不能完全實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)要求的低速期間清灰的工作;(2)灰倉(cāng)儲(chǔ)灰容積小,若不能及時(shí)拉走灰倉(cāng)內(nèi)的灰,則影響除塵器灰斗的連續(xù)排灰;(3)除塵器灰斗內(nèi)雜物多,清除難度大,而且各灰斗進(jìn)風(fēng)管未加手動(dòng)關(guān)斷閥,增加了操作難度。32分析高塊爐的初步重建3.1次改造降低了鐵溝的風(fēng)力,使其減少了鐵口風(fēng)2#高爐各次改造設(shè)計(jì)風(fēng)量分配情況見(jiàn)附表。從三次改造風(fēng)量分配來(lái)看,一、二次改造鐵口,擺動(dòng)流槽風(fēng)量沒(méi)有變化,根據(jù)一次改造的經(jīng)驗(yàn),減少了鐵溝的風(fēng)量。第三次改造作了大的改變,鐵口風(fēng)量增加了3倍多,撇渣風(fēng)量增加2倍,而擺動(dòng)流槽風(fēng)量有所減少。用在出鐵口、撇渣、擺動(dòng)流槽3處的風(fēng)量分別占?xì)v次總風(fēng)量的68%、71%、80%,也就是說(shuō),出鐵口、撇渣、擺動(dòng)流槽是主要的控制塵源,風(fēng)量在不斷增加。3.2出鐵場(chǎng)采用主溝蓋技術(shù)的環(huán)保效果從國(guó)內(nèi)投產(chǎn)的幾座1260~1726m3的高爐出鐵場(chǎng)的除塵風(fēng)量分析,擺動(dòng)流槽的風(fēng)量基本上接近20萬(wàn)m3/h。出鐵口風(fēng)量在60000~180000m3/h不等。首鋼2#高爐一、二次改造,出鐵口風(fēng)量都定為60000m3/h。分析原因主要是:(1)首鋼2#高爐出鐵場(chǎng)采用主溝技術(shù),即出鐵期間主鐵溝蓋上主溝蓋,以便有效減少出鐵口散發(fā)的煙塵,并入出鐵口后的總風(fēng)量60000m3/h,可以有效地控制煙塵;(2)1500m3左右的高爐,2個(gè)出鐵口出鐵的時(shí)間是完全可以錯(cuò)開(kāi),開(kāi)鐵口時(shí)需蓋溝蓋,吊溝蓋、堵鐵口操作的時(shí)間只有數(shù)分鐘,占整個(gè)出鐵時(shí)間的1/10以下,這個(gè)期間出鐵口吸風(fēng)點(diǎn)可以抽走大部分煙塵。主溝蓋技術(shù)確實(shí)是一種經(jīng)濟(jì)有效的除塵手段,但不能保證始終不冒煙,因此該技術(shù)在北京等大城市已經(jīng)不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。如堵鐵口漏泥、鐵水飛濺、堵口泥濕、出鐵后爐內(nèi)鼓風(fēng)排煙、出鐵口故障等異常情況,煙氣向水平方向噴發(fā),射出范圍可達(dá)15~20m。2#高爐第三次改造,要求控制出鐵全過(guò)程,要求在不設(shè)二次煙塵排除的系統(tǒng)(指的是采用垂幕、屋頂電除塵器、屋頂吸風(fēng)除塵)情況下有效地控制出鐵場(chǎng)的煙塵。3.3移動(dòng)收塵和除塵塵2#高爐出鐵場(chǎng)除塵第三次改造中,取消原主溝蓋的技術(shù),取消1#水冷主溝蓋,保留和加大了出鐵口的側(cè)吸風(fēng),由一側(cè)改為兩側(cè),并增加了鐵口頂部3m×4m可橫向移動(dòng)的大容積收塵罩;2#主溝蓋改成1個(gè)大的接收箱體,箱體上沿與移動(dòng)收塵罩相接,移動(dòng)罩另一側(cè)與高爐檢修平臺(tái)連接(見(jiàn)附圖),形成出鐵口前后,上部加上兩側(cè)的吸風(fēng)口,形成比較好的封閉,這樣在側(cè)向風(fēng)不大的情況下可以有效地收集出鐵和堵鐵口期間的煙塵。該系統(tǒng)比原主溝蓋系統(tǒng)鐵口控制煙塵增加風(fēng)量28萬(wàn)m3/h,增加功率215kW,但比設(shè)置二次煙塵排除系統(tǒng)要節(jié)省50%以上的風(fēng)量,而且不必封閉廠房,改善了出鐵口周圍環(huán)境,取消了頻繁起吊和修理主蓋板的操作。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用情況來(lái)看,加大加高接受罩和增加風(fēng)量后的出鐵口兩側(cè)吸風(fēng)口的捕集效果十分明顯,由于出鐵口上部除塵罩能橫向移動(dòng),所以可以根據(jù)風(fēng)向調(diào)整除塵罩的位置,提高捕集率;在罩的一側(cè)掛上擋風(fēng)板能減少橫向氣流的干擾,有效提高捕集效率。3.4擺動(dòng)流槽實(shí)現(xiàn)的方式2#高爐第一次改造為了使擺動(dòng)流槽吊裝方便,采用的是低矮罩,為了使在罩的上部能觀察鐵罐液面,采用3處抽風(fēng),罩頂部和罩下部擺動(dòng)流槽兩側(cè),根據(jù)擺動(dòng)流槽出鐵的位置進(jìn)行抽風(fēng),實(shí)現(xiàn)的方式是通過(guò)閥門(mén)轉(zhuǎn)換,所以一個(gè)擺動(dòng)流槽設(shè)有3個(gè)閥門(mén)控制。2#高爐第二次改造,擺動(dòng)流槽罩改為帶軌道并能夠電動(dòng)移動(dòng)地對(duì)開(kāi)罩,但罩的形狀和抽風(fēng)點(diǎn)位置基本沒(méi)有變化,首鋼的其他高爐,以及國(guó)內(nèi)大部分高爐出鐵場(chǎng)的擺動(dòng)流槽均采用了這種形式。第三次改造的擺動(dòng)流槽抽風(fēng)罩的基本形式與國(guó)外的上部高罩相同,即垂直部分高1.8~2m,加圓形頂,全高可達(dá)5~7m,由于罩內(nèi)有熱壓作用,可使煙塵聚集于罩上部空間,下部能方便地觀察鐵罐液面,抽風(fēng)管只設(shè)罩的上部一處,風(fēng)量也有所減少,實(shí)踐證明這種罩抽煙效果比較理想。4移動(dòng)頂罩+高主溝蓋技術(shù)出鐵場(chǎng)除塵主要解決高爐開(kāi)、堵鐵口(二次煙塵),以及出鐵過(guò)程中(一次煙塵)的煙塵。首鋼2#高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)的建立、運(yùn)行和改造經(jīng)歷了20多年,它的改造歷程體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高爐出鐵場(chǎng)除塵技術(shù)的發(fā)展,其中一些技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)是值得借鑒的,歸納的要點(diǎn)為:(1)增加出鐵口兩側(cè)的抽風(fēng)量,并加大加高抽風(fēng)罩尺寸,對(duì)提高出鐵口煙塵的捕集率是十分有效的;(2)要進(jìn)一步控制和收集開(kāi)、堵鐵口時(shí)噴發(fā)的煙塵,而不封閉廠房,也不上二次除塵,應(yīng)用移動(dòng)頂罩與高主溝罩結(jié)合的方法替代原主溝蓋技術(shù),因?yàn)橛绊懫錈焿m捕集效果的最主要因素是側(cè)向風(fēng);(3)根據(jù)實(shí)際情況把接收罩做大、做高,對(duì)收集熱煙塵是十分有效的,而且可以節(jié)省風(fēng)量,是捕集熱煙氣罩的發(fā)展趨勢(shì)。綜上所述,一個(gè)完整的除塵系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際上有兩個(gè)效率:一是捕集效率,即通過(guò)各種形式的吸塵罩把生產(chǎn)工藝中散發(fā)出來(lái)煙塵的捕集率;二是除塵效率,指除塵器對(duì)煙塵的凈化效率,因此,一個(gè)除塵系統(tǒng)運(yùn)行的好壞包括捕集和凈化兩個(gè)方面。如果除塵器的凈化效率很高,但捕集率低,該除塵系統(tǒng)的運(yùn)行也是不成功的。多年來(lái)隨著除塵技術(shù)的發(fā)展,各類除塵器技術(shù)本身已經(jīng)得到很大的提高,可以處理不同溫度的氣體和粉塵,效率可達(dá)