黃振濤

1.概述

目前，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐二次煙塵治理幾乎都沿用了爐前雙側(cè)吸+擋火門組成的煙氣捕集慣例，配置高壓頭風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制排煙，在加料、兌鐵水、吹煉的冶煉過程中往往會(huì)表現(xiàn)較大差異，尤其對(duì)溢渣、補(bǔ)爐及大噴冒出的大股煙塵，效果均不甚理想。其次，由于管道曲折回轉(zhuǎn)，阻力較大，消耗了大量電能，致使煙氣得不到有效控制，一次系統(tǒng)稍有波動(dòng)，二次煙塵立現(xiàn)顏色。這一現(xiàn)象在45噸以下的中小轉(zhuǎn)爐中帶有普遍性。

邢鋼3座45噸轉(zhuǎn)爐在治理前亦存在這些典型特征。為有效改變這種狀況，通過大量的調(diào)研測試，根據(jù)實(shí)際情況，我們創(chuàng)造性地采用天車通過式捕集工藝，將成熟的電爐除塵技術(shù)成功應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐，為轉(zhuǎn)爐除塵開創(chuàng)了獨(dú)特的、新的治理思路。

2.邢鋼轉(zhuǎn)爐冶煉工藝參數(shù)及廠房相關(guān)條件

邢鋼轉(zhuǎn)爐及廠房的現(xiàn)有條件是廠房屋架較低，煙氣由爐口沿上方彩板進(jìn)入屋頂氣樓外排，雖然較為集中，但煙氣受橫向風(fēng)干擾時(shí)容易造成在廠房內(nèi)擴(kuò)散，影響天車工視線，還使廠房內(nèi)崗位粉塵超標(biāo)。其相關(guān)常規(guī)冶煉參數(shù)見表1。

由表1可知，邢鋼轉(zhuǎn)爐具有與多數(shù)同規(guī)模轉(zhuǎn)爐一樣的共性。通過觀察，其最大的特點(diǎn)是廠房屋架較低，天車軌面標(biāo)高僅17.1米，爐口煙氣發(fā)生面距屋架下緣約8米，且煙氣可集中進(jìn)入屋頂氣樓外排，有利布置屋頂捕集罩。針對(duì)這一條件，提出了采用天車通過式除塵工藝的設(shè)計(jì)。

3．設(shè)計(jì)案的擬定

轉(zhuǎn)爐二次除塵的成敗，最關(guān)鍵的因素之一取決于捕集工藝，捕集罩的合理與否對(duì)轉(zhuǎn)爐二次煙塵治理關(guān)系重大。

3．1 邢鋼轉(zhuǎn)爐捕集罩設(shè)置條件分析

（1）傳統(tǒng)側(cè)吸+擋火板二次捕集系統(tǒng)，在一次系統(tǒng)正常時(shí)可有相當(dāng)好的效果，但必須突破2個(gè)本質(zhì)缺陷的問題：側(cè)吸口與爐口煙氣速度方向需垂直，一般捕集需較大的負(fù)壓，能耗會(huì)明顯增加；面對(duì)側(cè)吸口突發(fā)的大量煙氣，要解決容納空間，捕集較大煙氣。

表1 邢鋼轉(zhuǎn)爐的冶煉工藝參數(shù)

（2）由于廠房屋架相對(duì)較低，煙氣有上升的熱動(dòng)力，因而具備設(shè)置屋頂罩的條件。

（3）在不影響操作的前提下, 如對(duì)爐前煙氣加以圍封，既可以避免受橫向風(fēng)干擾形成有組織氣流，也可以組成較大的蓄煙空間，利于對(duì)溢渣、補(bǔ)爐及大噴冒出的大股煙氣等工況的進(jìn)行全過程捕集。

（4）可以采用半密閉集煙罩+天車通過式集煙罩這兩項(xiàng)成熟、可靠技術(shù)。

3．2 天車通過式捕集原理

（1）利用煙氣的熱抬升力，在熱煙氣上升空間的周圍設(shè)置導(dǎo)流罩；在導(dǎo)流罩上留有天車自由通過的安全通道；在天車上方設(shè)置差速補(bǔ)償容積式頂吸罩。

（2）導(dǎo)流罩的作用是將熱煙氣圍束在導(dǎo)流腔內(nèi)，使煙氣有組織地沿腔壁上升。由于四周沒有橫向風(fēng)的干擾，煙氣從罩口自然上涌，不會(huì)在車間內(nèi)彌散。此時(shí)罩口煙氣與天車上方的頂吸罩形成了低傘罩，只要頂吸罩罩口流速選擇合理，則其罩口形成的負(fù)壓區(qū)很容易捕集上升煙氣。天車通過式集煙罩通過導(dǎo)流罩的功能，將過去難以捕集煙氣的高傘罩轉(zhuǎn)化為簡單的、易捕集煙氣的低傘罩，從而保證了環(huán)境達(dá)標(biāo)。

（3）頂吸罩設(shè)計(jì)為具有差速補(bǔ)償功能的內(nèi)外罩。由于導(dǎo)流罩口相對(duì)較小，根據(jù)上升煙氣在無圍擋時(shí)（天車通過段）發(fā)散角設(shè)計(jì)，因其距離較短，頂吸罩口設(shè)計(jì)較小，比常規(guī)屋頂大罩面積減少了3 0%-50%。同時(shí)，差速式內(nèi)罩罩面風(fēng)速較大，有力捕集上升主流煙氣，外罩捕集橫向飄散的小股煙氣，捕集率高達(dá)90%以上。

（4）為避免影響正常冶煉操作，導(dǎo)流罩在爐前爐口兩側(cè)為固定罩，兌鐵水的爐前為雙移動(dòng)罩。這樣與現(xiàn)有操作習(xí)慣完全相同，便于操作人員操作和觀察，加上天車自由通過，構(gòu)成了完整的天車通過式捕集罩捕集系統(tǒng)。

3．3 氣流組織

煙氣的氣流組織是捕集罩設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是將爐周的煙氣集中，流向爐前，從導(dǎo)流罩口排出。措施如下：

（1）轉(zhuǎn)爐爐周形成了原始的圍封結(jié)構(gòu)，除氧槍孔外，具備密封條件，其圍封結(jié)構(gòu)類似半密閉罩的結(jié)構(gòu)，對(duì)氣流組織十分有利。

（2）轉(zhuǎn)爐圍封后，其煙氣由原來的垂直側(cè)吸轉(zhuǎn)化為順流側(cè)吸，便于有效發(fā)揮頂吸罩的排塵功能。

（3）氣流有組織地從罩口排出，伴隨相當(dāng)熱量，增加了罩口流速，對(duì)捕集十分有利。

3．4 捕集罩煙氣測試

轉(zhuǎn)爐二次煙氣的測試是捕集罩設(shè)計(jì)的根本依據(jù)。對(duì)邢鋼2#轉(zhuǎn)爐的二次煙氣發(fā)生狀況測試，車間環(huán)境溫度為21℃。測試記錄及結(jié)果見表2、表3。煙氣（塵）平均速度（從爐口到天車上緣）見表4。

表2 第一爐（測桿到爐墻距離2600mm）

表3 第二爐（測桿到爐墻距離1400mm）

表4 秒表測試情況

根據(jù)錄像及現(xiàn)場秒表計(jì)量綜合分析：

煙氣較大時(shí)（噴煙時(shí)間短）：煙流中心部分流速可達(dá)3米/秒；煙流邊緣部分流速約2.5m/s。

煙氣噴濺時(shí)：煙流中心部分流速約達(dá)3.5m/s。

綜上所述，煙氣較濃時(shí)，煙流中心平均流速3m/s，縱向最大擴(kuò)散角35°，煙氣最大溫度88℃。據(jù)此設(shè)計(jì)屋頂捕集罩形和處理風(fēng)量。

3．5 捕集罩設(shè)計(jì)主要參數(shù)

3．5．1導(dǎo)流罩

（1）罩寬按爐前開距6m設(shè)計(jì)雙移動(dòng)罩及兩側(cè)固定罩；

（2）罩口溫度為600℃-1000℃，按1000℃計(jì)。

3.5.2 頂吸差速罩

（1）外罩。按縱向最大擴(kuò)散角35°，橫向自然擴(kuò)散角15°；罩口截面50m2。

（2）內(nèi)罩。按罩面風(fēng)速為3m/s，捕集主流煙氣，過剩煙氣由一定罩深容納，按此罩形處理風(fēng)量予計(jì)為30 萬m2。

（3）煙氣流速的影響。煙氣流速與溫度是相輔相成的，溫度越高，流速越高；反之，流速則低。實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐表明：

a. 無遮擋高傘罩煙氣流速低于0.5m/s時(shí)易散逸，亦不易組織，受橫向風(fēng)干擾影響較大，擴(kuò)散角常大于20°；而流速大于0.8m/s時(shí)，煙氣容易組織，且受橫向風(fēng)干擾時(shí)，煙氣擴(kuò)散角接近15°易于捕集。

b. 有圍封結(jié)構(gòu)的高傘罩煙氣流速大于0.5m/s時(shí)， 煙氣擴(kuò)散角接近15°。

顯然，有圍封結(jié)構(gòu)的高傘罩與低傘罩煙氣擴(kuò)散性能相似。邢鋼轉(zhuǎn)爐二次煙氣在封擋導(dǎo)流罩后，其擴(kuò)散角應(yīng)按12°-15°設(shè)計(jì)，同時(shí)導(dǎo)流罩口距頂吸罩無遮擋高度為4.5m。

公式

Fs為導(dǎo)流罩口面積，H為天車通過段高度。判斷，可知本設(shè)計(jì)為低傘罩形。

（4）按此罩形設(shè)計(jì)修正后，其處理風(fēng)量應(yīng)為30×104m3/h?？紤]漏風(fēng)影響，風(fēng)量選定33×104m3/h。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，邢鋼轉(zhuǎn)爐二次煙氣發(fā)生量（噴濺時(shí)）約28～30×104m3/h，罩形設(shè)計(jì)與處理風(fēng)量匹配。

4．除塵系統(tǒng)效果

邢鋼轉(zhuǎn)爐二次除塵系統(tǒng)通過反復(fù)細(xì)致論證、對(duì)比、測試，在企業(yè)的積極配合下，采用天車通過式捕集工藝取得圓滿的成功。三座轉(zhuǎn)爐實(shí)行3吹2作業(yè)，系統(tǒng)總風(fēng)量66×104m3/h，電機(jī)功率900Kw，煙塵捕集率95%，排放濃度≤30mg/Nm3，除塵達(dá)標(biāo)受到企業(yè)的高度贊譽(yù)。

5．結(jié)束語

天車通過式捕集技術(shù)在邢鋼轉(zhuǎn)爐二次除塵上的成功應(yīng)用，是轉(zhuǎn)爐除塵史上的創(chuàng)舉，為中小轉(zhuǎn)爐除塵開創(chuàng)了治理工藝的新途徑，其示范作用意義深遠(yuǎn)。