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大型高炉除尘工程设计 詹茂华 中冶华天工程技术有限公司，安徽 马鞍山 243005 摘要 目前国家钢铁行业政策明确要求 炼铁高炉应大型化以更好满足环保和节能减排的要求。新建大型高炉有效容 积一般在3 200 ～ 5 500 m3之间， 其除尘系统一般划分为供料、 出铁场、 炉顶等三个除尘系统， 采用高效捕集罩、 高效布 袋除尘器、 高效电机变频调速节能等技术。国内大型高炉的设计、 建设、 生产水平， 已经达到国际先进水平。 关键词 大型高炉;环境保护;节能减排;除尘系统 DESIGN OF LARGE BLAST- FURNACE DEDUSTING SYSTEM Zhan Maohua Huatian Engineering ＆ Technology Corporation， MCC Maanshan 243005，China AbstractAt present，as required by the state iron＆steel industry policies，blast-furnaces should be upsized in order to protect the environment， save energy and reduce emission． Dedusting system is divided into three parts which are for material supply， casting-house and BF top， which adopts technologies such as high efficiency dust collecting hood，high effiency dust bag filter and high efficiency variable frequency，speed adjustment ＆ energy saving for motors． The design，construction and production capacity of domestic large blast-furnaces have reached the worlds advanced level． Keywordslarge blast-furnace;environmental protection;energy-saving and emission-reduction;dedusting system 1概述 目前国家钢铁行业政策明确要求 炼铁高炉应向 大型化。国内各大型钢铁公司为实施产品结构调整， 提高企业竞争力， 新建大 型 高 炉 有 效 容 积 一 般 在 32 00 ～5 500 m3之间， 平均利用系数 2. 25 t/ m3d ，单 座 高 炉 年 产 铁 水 在 200 ～ 400 万 t。 劳动定员少， 自动化水平高。国内高炉的设 计、 建设、 生产水平， 已经达到国际先进水平。 2高炉除尘系统设计内容 大型高炉的除尘系统一般划分为以下三个系统 高炉供料除尘系统; 高炉出铁场除尘系统; 高炉炉顶 加料除尘系统。 3高炉供料除尘系统 3. 1除尘系统的设置 高炉供料主要由贮矿槽和贮焦槽及转运站三部 分组成。高炉贮料槽具体设置一般有 烧结矿仓、 球 团矿仓、 焦碳仓、 块矿仓、 焦粉、 焦丁、 矿丁仓、 矿粉仓 共计 30 多个料仓。 为解决高炉原、 燃料在槽下给料、 筛分、 称量、 落 料转运等工艺过程中产生的扬尘问题， 工艺设备在产 生粉尘的各部位均设有密闭罩， 并进行抽风除尘。为 了便于焦、 矿原料的回收和利用， 高炉贮矿槽除尘可 以划分为两个独立焦槽和矿槽的除尘系统。为节约 投资， 减少占地和操作人员， 也可以将高炉矿槽和焦 槽合并设置一套除尘系统， 仍然称为矿槽除尘系统。 中间转运站也并入矿槽除尘系统。高炉矿槽槽上除 尘可以另外设置除尘系统， 或合并进入槽下除尘系 统。矿槽槽上除尘采用移动式通风槽捕集烟气， 单台 卸料小车的风量取值为60 000 m3/h。 在大型高炉矿 仓卸料采用重型卸料车拖带一套单机除尘器， 每台小 车除尘风量为30 000 m3/h， 能取得较好除尘效果并 已形成专利技术。 3. 2矿槽除尘系统风量 高炉贮矿槽设有焦槽、 矿槽， 槽上配有一台卸料 小车卸料。矿槽除尘系统主要包括矿槽槽下振动筛、 称量漏斗、 称量漏斗卸料口、 筛下料卸料口、 主上料皮 带机受料点、 筛下料卸料口等落料点抽风除尘， 一般 有 50 ～ 80 个除尘点以及槽上抽风点。单点风量的选 67 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期 择可以参照钢铁企业采暖通风设计手册 中相关章 节 计 算 获 得，一 般 单 点 风 量 取 值 为 6 000 ～ 8 000 m3/h。 槽下振动筛、 称量漏斗、 称量漏斗卸料口、 筛下料 卸料口等除尘点采用局部密封措施并设除尘罩， 每根 抽风支管上设一手动阀门， 供一次性调节风量; 槽下 工艺设备工作情况随机性较大， 设置电动阀门与工艺 给料设备连锁切换使用， 给料设备运行则阀门打开抽 风; 给料设备停止工作则延时关闭。除尘系统同时工 作点的抽风量设计， 具体需要根据工艺情况确定。一 般情况下矿槽工作 70 左右。整个矿槽除尘系统总 风量为500 000 m3/h ～ 800 000 m3/h。 除尘器采用长袋脉冲布袋除尘器， 过滤风速选择 1. 2 m/min左右; 滤料为涤纶针刺毡滤料， 除尘器出口 烟尘排放浓度小于30 mg/m3。 在采用覆膜处理涤纶 针刺毡滤料时， 除尘器出口烟尘排放浓度可以达到小 于20 mg/m3。 除尘风机采用户外型风机、 电机， 不设风机房。 除尘风机选用双吸双支撑型离心风机， 风机全压一般 为5 500 ～ 6 000 Pa。 风机配用电机采用户外空空冷却 的 YKK 系列节能电机， 防护等级 IP54。 除尘系统收集下来的粉尘， 可以通过气力输送或 埋刮板输灰机输送到返矿皮带机上， 返回到粉矿仓直 接利用， 同时要做好输送环节的扬尘控制。 4高炉出铁场除尘系统 4. 1除尘系统的设置 大型高炉一般设有两个对称纵向布置的矩形出 铁场， 4 个铁口， 贮铁式主沟， 摆动流嘴， 采用鱼雷罐 车接受铁水。高炉出铁场在生产过程中， 出铁口、 主 沟撇渣器、 铁沟、 摆动流嘴等处产生大量的烟尘。为 防止烟尘污染环境， 改善炉前操作人员的工作条件， 除工艺上设置盖、 罩进行密闭外， 并在以上各处分别 设排烟除尘点， 即出铁场除尘系统。每个出铁场设置 一套除尘系统。 4. 2出铁口除尘烟罩的设置 高炉出铁口在出铁操作过程中会产生大量的烟 尘， 为有效地捕集这部分烟尘， 高炉出铁口一二次烟 尘捕集罩采用侧顶吸罩加顶吸罩形式， 同时将炉前风 口平台下吸尘罩与炉体之间用钢板连续焊接密封， 防 止烟尘沿炉体上升扩散。 侧顶吸罩设置在风口平台下， 风口平台即为其罩 顶板， 罩口沿铁沟方向双侧布置， 一直到风口平台的 末端， 长度约5 m。该罩用于捕集正常出铁时的绝大 部分烟气和开堵铁口时的部分烟气。 顶吸排烟罩设置在风口平台的末端， 与风口平台 连接在一起。罩口面积约12 m2。开、 堵铁口产生的 烟尘具有烟气温度高、 烟气量大和流速快等特点， 根 据高炉容积和操作工况， 一般开堵铁口时产生的烟尘 在距铁口6 ～ 8 m处， 水平速度衰竭， 热压作用下， 烟气 开始急剧扩散和上升， 在此位置设置合适的顶部吸尘 罩能较好地捕集到开堵铁口产生的大量烟尘。捕集 罩与铁口附近的工艺设备及出铁场生产操作有着密 切的关系， 因此对泥炮操作、 主沟揭盖等工艺均要采 取相适应的操作方式才能达到预期的除尘效果。为 了防止烟罩因高温烘烤而变形， 烟罩下沿设有水冷排 管。 高炉铁口除尘是高炉除尘的关键和难点。高炉 出铁时， 炉内压力和高速喷出的铁水形成的高速烟尘 速度可达30 ～ 50 m/s， 烟气温度达到200 ℃ 以上， 对 高炉出铁口烟气流态设计一套精确的计算方法是比 较困难的。特别对于开铁口瞬间高压喷出的烟尘和 堵铁口阶段大量散发的烟尘， 很难通过合理的数学模 型来计算， 通过模拟试验结合工程实践不断改进， 不 失为一种解决问题的方法。笔者设计的该形势的铁 口除尘实际投运几年来， 取得了很好的除尘效果。 4. 3摆动流嘴等处烟尘捕集 摆动流嘴采用两侧对角抽吸的方式。这种方式 的特点是利用气流的对角错位流动形成类似于“龙 卷风” 的气流， 达到强化抽风效果。抽风口位置尽量 往上靠近摆动流嘴顶盖， 要求抽风口离摆动流嘴有足 够高度。摆动流嘴顶部与出铁场平台齐平， 有利于出 铁场的美观和检修。 主沟撇渣器在端头设封堵， 主沟设盖板， 盖板为 梯形结构， 内壁喷涂耐火材料防止高温辐射变形。主 沟撇渣器和主沟抽风都从盖板引出抽风口， 风管从平 台下的砂层穿出接到平台下主管道。 4. 4除尘系统运行控制 两个出铁场分别设置一根独立的除尘管道、 除尘 器、 风机、 电机， 每个出铁场的管道按一个出铁口出铁 设计。在各出铁口的排烟支管上设置气动阀门， 气动 阀门与出铁情况连锁切换。 在出铁场平台下的两根主管路间设置一个气动 密封阀 当意外情况下一个出铁场的两个铁口同时出 铁时， 将另一出铁场的除尘器、 风机、 电机切换到同时 77 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期 出铁的出铁场除尘， 这种管道设置， 即有利于节能， 又 保证了除尘系统运行的可靠性。 为节省电能和避免大型风机频繁启动对电网的 冲击， 出铁场除尘系统风机采用变频器进行调速。变 频器运行与阀门开启连锁 只要一个出铁口出铁， 相 应出铁场除尘风机就高速运行; 当一个出铁场的两个 出铁口都停止出铁， 变频器 风机 调到低速运行。 两个出铁场分开管路的设计为以上调速节能措施能 够真正得到设施。在高炉出铁的大部分时间， 变频器 可以较低速运行， 达到了节能目的。 在除尘器入口设有冷风阀， 保证除尘器的滤袋始 终保持在允许的温度范围内工作。 4. 5除尘系统风量及主要设备 高炉出铁场除尘系统风量按两个铁口同时出铁 考虑， 一 座 高 炉 的 单 个 出 铁 场 除 尘 系 统 风 量 为 900 000 m3/h可以取得很好的除尘效果 见表 1 。 表 1单个出铁场除尘风量分配一览表 抽风点 抽风量 / m3h － 1 烟气温度 /℃备注 出铁口顶吸罩280 000100 ～ 135 出铁口侧顶吸罩180 000100 ～ 135两面侧顶吸 摆动流嘴300 00070两面侧顶吸 主沟撇渣器80 000160 主铁沟30 000200 漏风30 000 合计900 000 高炉出铁场除尘系统除尘器采用长袋脉冲布袋 除尘器， 过滤风速为1. 25 m/min左右; 滤料为针刺毡， 如表面采用覆膜处理滤料则净化后的气体含尘浓度 可以小于20 mg/m3， 优于国家排放标准。除尘器脉 冲喷吹所用压缩 空气设 有 干 燥 装 置， 以 保 证 清 灰 效果。 除尘器收集下的灰尘由刮板输送机输送到钢灰 仓贮存。钢灰仓中的灰由仓泵气力输送到固体废弃 物处理站处理后回收利用; 或者由钢灰仓下加湿机加 湿后汽车外运。 除尘风机为两台布置， 采用户外型风机、 电机， 不 设风机房。除尘风机选用双吸双支撑的锅炉引风机， 全压为5 500 Pa左右; 配用电机防护等级 IP54。 5炉顶除尘 高炉上料胶带机向炉顶料罐卸料时会产生大量 粉尘， 污染周围环境。为改善炉顶工作条件， 防止环 境污染， 在上料皮带头部和上阀箱处设置抽风罩。炉 顶除尘设计风量为30 000 m3/h。 炉顶除尘一般设置 一套独立除尘系统。 6结束语 高炉除尘系统的设计要在保证高炉安全生产及 炉前操作不受影响的前提下， 确保各环节烟气的有效 捕集。大型高炉除尘不仅限于满足国家和钢铁行业 对环保的要求， 各项指标要求应优于国家标准。设计 选用技术成熟、 先进、 节能的除尘设备， 做到系统设计 合理先进、 运行经济可靠。 参考文献 ［1］中国冶金建设协会． 钢铁企业采暖通风设计手册［M］． 北京 冶 金工业出版社， 1996． ［2］胡学毅， 薄以匀． 首钢 2 号高炉出铁场除尘技术历次改造的剖 析［J］． 环境工程， 2004， 22 5 42- 44． ［3］范卫华， 肖萍， 文福． 武钢炼铁厂 7 号高炉供料系统槽上除尘设 计［J］． 环境工程， 2009， 27 2 7- 8， 11． ［4］迟志勇． 炼铁厂高炉原料矿槽槽上除尘分析及应用［J］． 环境 工程， 2006， 24 4 73- 75． 作者通信处詹茂华243005安徽省马鞍山市中冶华天工程技术 有限公司 E- mailmaszmh 163． com 2011 － 05 － 04 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 60 页 ［5］李欲如， 杨荣武， 沈浙萍， 等． 催化氧化预处理及气浮 － 水解酸 化 － 接触氧化工艺处理原料药废水 ［J］． 环境工程， 2010， 28 5 20- 23． ［6］李亚峰， 谢新立． A /O 法处理水产品加工废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 1 10- 11． ［7］韩卫清， 薛红民， 陈勇， 等． 微电解、 A /O 和膜生物反应器组合 工艺处理高浓度有机氨废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 2 45- 47． ［8］王白杨， 陈莉， 龚小明， 等． UASB A /O BAF 处理高浓度氨氮 废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 2 55- 57. 作者通信处董利珠100088北京市海淀区西土城路 33 号中国 京冶工程技术有限公司建筑设计院 电话 010 82227573、 82227975- 8015 E- maildonglizhu9858 126. com 2011 － 06 － 24 收稿 87 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期