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高爐出鐵場除塵器除塵罩、管道系統布置的重要
時間:2018-06-25 11:49 點擊:
出鐵場除塵歷來是高爐環保的重點之一。下文泊頭市慧陽環保設備有限公司主要通過濟鋼4號大高爐設計時總結經驗,探討新技術,力求在今后設計工作中再上新臺階。
  高爐在出鐵期間所散發的煙塵是鋼鐵廠對大氣主要污染源之一。隨著高爐強化冶煉和大型化,如果不采取行之有效的煙氣捕集及凈化措施,那么,所帶來的環境污染將會日趨嚴重。隨著煉鐵生產的工藝流程科學化和管理科學化的程度越來越高,為降低工人的勞動強度,提高勞動生產率,出鐵場也提出了清潔工廠的概念。除了在各產塵點設置適當的除塵罩外,工藝流程與管道系統布置也十分重要。出鐵場的煙塵近似75%的是氧化鐵,其他還有少量的燒灰及氧化硅、氧化鋁、氧化錳等,這些已足以對人體健康及大氣環境造成極大的危害了。據統計,每生產1t鐵水,出鐵場平均生產約2kg煙塵,而且由于煙塵顆粒小,散發到大氣中嚴重影響空氣質量。因此,出鐵場除塵歷來是高爐環保的重點之一。下文泊頭市慧陽環保設備有限公司主要通過濟鋼4號大高爐設計時總結經驗,探討新技術,力求在今后設計工作中再上新臺階。
 
  出鐵場主要塵源有出鐵口、主溝、撇渣器、鐵溝、渣溝、鐵水罐位等,在沒有水沖渣的出鐵場一般還有鐵渣罐位。在出鐵的全過程中,出鐵口處的鐵水中產生大量的煙氣并夾帶著游離狀粉塵,在高溫高壓的作用下噴著滾滾濃煙,此處的煙塵量較大;鐵水罐位的鐵水澆注時,由于擺動流嘴與鐵水罐的落差較大,鐵水的強大沖擊而產生較大的煙塵;而主溝、撇渣器、鐵溝、渣溝等主要是由于熱壓的作用也產生少量的煙氣。
 
  濟鋼4號高爐設有4個鐵口,矩形雙出鐵場分南北對稱布置。有時由于不來渣,會出現同場兩鐵口重疊出鐵情況。除塵系統主要是捕除高爐鐵口出鐵過程中產生的煙塵。該高爐除塵點有:出鐵口(頂吸+側吸)、擺動流嘴(2個側吸)、鐵溝、渣溝、主撇渣器。共設2臺880000m3/h風量的除塵風機和2臺過濾面積為12200m2的脈沖布袋除塵器,并聯運行。除塵總管對應4個鐵口各有一個支管,按照除塵點分若干分支,各分支裝有閥門。除塵器捕集的粉塵通過氣力輸送裝置輸送至灰倉以進行二次利用。
 
  由于生產工藝的局限性,如開鐵口、堵鐵口及行車的操作區域等多方面的限制條件,使得出鐵口的煙氣除塵成了解決出鐵場煙氣除塵效果的關鍵。因此,在設計中對出鐵口這個關鍵部位進行了重點的研究。
 
  首先是出鐵口出鐵時煙氣的組成和流向。在高爐出鐵口出鐵時,鐵水中的煙氣夾帶著大量的游離狀粉塵在高溫高壓的作用下噴出滾滾濃煙,此時的煙塵量較大,煙氣溫度也較高。事實上,這一處的煙氣是由以下三部分組成的:①在出鐵口出鐵時由于爐內余壓的作用而噴射出來的煙氣,由于出鐵口的口徑較小且出鐵時鐵水為滿流,所以該部分的煙氣量不大,但是其流速較快,氣流向遠離出鐵口方向噴射;②在出鐵時,由于存在落差,從出鐵口沖出的鐵水落到鐵水溝后激起了大量的煙氣,受熱壓的作用氣流方向向上但是很紊亂,且煙氣量隨著鐵水溝內鐵水面的上升落差減小而減??;③在出鐵口附近的鐵水主溝內,由于熱壓的作用,從鐵水中揮發出了大量的煙氣,氣流方向是向上的。我們研究了塵源的擴散方向和擴散角度,因為除塵系統在除塵罩口外形成的負壓是很小的,所以除塵罩要設置在順著塵源的擴散方向處,并且能盡量地包容其擴散角度,這也是我們能否將煙氣或粉塵進行有效捕集的關鍵。由落差和熱壓產生的較大量的煙氣,在從出鐵口處噴射出的小量煙氣的引射作用下,幾乎是接近45°角上升然后擴散的,并且在被鐵口上部的風口平臺的阻擋后外逸,直沖向出鐵場的屋頂。因此,除塵罩的設置,適宜在出鐵口的上部靠前的部位,罩口覆蓋面在不影響工藝的條件下盡量覆蓋出鐵處的煙塵擴散。出鐵的前段時間與后段時間的煙氣量不相同,后者由于在出鐵一段時間后,其鐵水流量減小、鐵水溝面上升而落差減小等等因數,而比前者的煙氣量要減少許多。
 
  其次,出鐵口處除塵罩的設置。出鐵口處除塵罩的設置,只有兩種方式,一種是設置側吸罩,另一種是設置上吸罩。在了解出鐵過程中出鐵口處的煙氣組成及氣流方向后,認為在出鐵口的上部設置上吸罩比在兩側設置側吸罩的效果要好,吸入的外部空氣要少,也即可以用相對較小的抽風量得到較為滿意的除塵效果,而以往的設計往往采用側吸罩的方式,可能是由于現場的條件限制,但是這種方式是不可取的,既增加了環保的投資,又很難達到除塵的效果,原因是側吸罩方式沒有對著煙氣流動方向去捕集煙塵,而為了改變煙氣流動方向向著側吸罩方向需要極大的抽力,因此這樣也將吸入了大量的空氣。那么為什么在采用側吸罩方式設計,套用以往的經驗數據確定了抽風量后,其除塵效果有好有差呢?效果好一些的,基本上是因為大高爐的風口平臺大而設置的側吸罩延伸較長的緣故,但是如果沒有這些條件的情況下,其實際除塵效果往往就不是太好。采用上吸罩的方式,雖然所設置的位置可能會影響煉鐵工藝的操作,如換風口設備,吊車在鐵口處的作業等等,但是這些影響不是在出鐵期間,而所設置的上吸罩卻只是在出鐵期間起作用,兩者的工作期并不矛盾,在設計上吸罩時可以采用諸如活動的、可拆卸的方式等等。
 
  投產后,該高爐出鐵場除塵器系統使用中發現鐵口區除塵效果較差,冒黃煙現象反復出現。通過分析,采取改進措施,提高除塵效果。由于爐前出鐵場平坦化,渣鐵溝均為封閉結構,實際除塵效果較好。出鐵口是煙塵主要發生區域。雖然在設計過程中除塵系統在出鐵口分配風量大,可效果并不佳。開堵口時,煙塵大量逸出,除塵系統來不及抽取,造成“冒黃煙”現象;兩個鐵口同時出鐵時,單鐵口抽力下降,鐵口區易出現煙塵彌漫;室外風進入造成氣流擾動,使得煙塵脫離除塵范圍。事實證明,除塵是否理想很大程度上與出鐵口處除塵效果有關。主要原因由于鐵口區過于敞開,抗干擾能力差。因此,高爐鐵口區域除塵設計時應加強密封性能,縮小除塵空間,從而達到鐵口強力除塵的效果。根據風口平臺的設計特點,在其端部鐵溝上方設頂吸罩,并在開口機、泥泡機的對側設側吸罩,采取頂吸和側吸相結合的抽風方式排煙,并在風口平臺外延設置簾片和加強密封效果,特別是在風口平臺末端主鐵溝上方加設擋板用來阻擋開堵鐵口時濺出的渣粒和鐵花。同時在每個鐵口配備崗位軸流風機,對著鐵口吹,形成氣幕,這樣一來,除塵空間大大縮小,大限度地在風口平臺下方將鐵口產生的煙氣就地捕集。頂吸罩內表面均涂耐火材料,防止罩體高溫烘烤變形。
 
  除塵管網4根干管上均設一個電動除塵閥門與各對應的鐵口連鎖啟閉排煙。當鐵口出鐵時,其對應除塵干管上的電動閥開啟,沒有出鐵的鐵口對應的除塵干管上的電動閥關閉。在一些情況下,如一個鐵口在出鐵,另一個鐵口在做渣鐵溝的修補,此時兩個鐵口的除塵均需打開,由于修補鐵溝產生的煙塵量不大,該鐵口除塵風量浪費,同時,由于和正常出鐵不一樣,此時按照設計的各個風量分配就不是很合理,以上因素也影響了除塵效果。解決辦法是通過在關鍵部位安裝電動調節閥門,通過控制開度實現不同鐵口間和不同除塵點間風量的精細調節。
 
  高爐出鐵廠除塵器每個鐵口的除塵干管上均有除塵閥,此閥選擇調節閥。當一個鐵口正常出鐵時,煙塵較少,將除塵閥開度開小一點,當鐵口開、堵口或出鐵時噴濺較大,可以將開度調大。當兩個鐵口同時出鐵時,視兩者情況調節開度,實現鐵口間風量分配。
 
  針對鐵口區煙塵排放變化較大的特點,在鐵口區除塵點支管上安裝電動調節閥,控制鐵口頂吸風量。開鐵口時,將該鐵口頂吸全開;出鐵過程中,將頂吸管道50%,閥門處于半開狀態;堵口時,頂吸閥門完全打開,堵口后,把頂吸閥門關閉。當鐵口重疊出鐵時,兩個鐵口頂吸均開1/4;當一開一堵時,堵口的頂吸閥門全開,開口的頂吸先不開,鐵口鉆到3m(即將鉆透,鐵水即將出來,此時煙塵很大),頂吸閥門再全打開。除塵系統電動閥門的啟閉由爐前操作工操作開閉。把除塵納入出鐵工作制度來管理,從制度上就要重視除塵。在生產中隨時觀察除塵效果,如果有冒煙現象及時了解原因。有時可能會出現管道中吸入雜物導致清灰困難的問題,可以通過在吸入口安裝網罩予以解決。濟鋼4號大高爐運行以來,除塵效果系統運行較穩定,效果良好。高爐崗位區域粉塵含量符合衛生標準。
 
  評價一個除塵系統的除塵效果,應該著重四個方面,即崗位濃度、煙囪排放濃度、節能措施、投資規模。也就是說,在崗位濃度和煙囪排放濃度滿足標準的同時,應盡量節省系統的投資和系統的運行費用。對于煙囪的排放濃度,只要選擇了合適的除塵凈化設備,排放濃度是可以確保達標的;而對于崗位濃度要滿足標準,對塵源的性質、特征和外部條件作深入的研究,并需歸納總結以往的經驗或對類似的實例加以分析,以便找到有效捕集的方法、措施。高爐除塵技術是在生產實踐過程中不斷進步的,我們要不斷借鑒先進技術和經驗實踐,進一步改善其對環境污染,進一步改善工作環境。
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