唐勝衛(wèi) 劉高峰

(馬鋼集團(tuán)(控股)公司)

馬鋼某中型高爐出鐵場(chǎng)煙氣治理改進(jìn)實(shí)踐

唐勝衛(wèi) 劉高峰

(馬鋼集團(tuán)(控股)公司)

馬鋼公司一鐵總廠的4座中型老高爐出鐵時(shí)煙氣原直接排入大氣，大量的粉塵惡化了作業(yè)環(huán)境，并對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為使煙氣達(dá)標(biāo)排放，利用利舊公司閑置的除塵器等設(shè)備，通過(guò)更新、提升其處理能力，對(duì)出鐵煙氣進(jìn)行除塵治理實(shí)踐。在分析煙氣參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定除塵方案和流程、輸灰系統(tǒng)流程。實(shí)踐結(jié)果表明，中型高爐出鐵場(chǎng)煙氣排放指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，除塵器和除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況良好，實(shí)現(xiàn)了以較少投資實(shí)現(xiàn)老高爐出鐵場(chǎng)煙氣達(dá)標(biāo)排放和作業(yè)環(huán)境改善的目標(biāo)，具有一定的社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益。

高爐出鐵場(chǎng) 煙氣粉塵治理 除塵器

馬鋼集團(tuán)(控股)公司(簡(jiǎn)稱馬鋼公司)一鐵總廠的4座中型高爐均為20世紀(jì)70年代前建成的老高爐，出鐵時(shí)在開(kāi)鐵口、堵鐵口及出鐵和鐵水倒罐過(guò)程中產(chǎn)生大量煙塵，嚴(yán)重污染了作業(yè)環(huán)境。中型高爐目前僅在鐵罐上方設(shè)有排煙罩和垂直排煙管，直接將鐵罐上方產(chǎn)生的煙氣從排煙管排入大氣中，造成局部環(huán)境的嚴(yán)重污染。每座高爐按每天平均出鐵16爐，每次出鐵持續(xù)40～50 min計(jì)，則全天平均累計(jì)出鐵時(shí)間為12 h。作業(yè)時(shí)間內(nèi)崗位環(huán)境惡劣、粉塵排放超標(biāo)，危害操作工人的身體健康。

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，馬鋼公司建立了ISO14000環(huán)境管理體系，將中型高爐煙氣直接排放產(chǎn)生的粉塵污染識(shí)別為重要的環(huán)境考量因素，并以總公司的角度通過(guò)強(qiáng)化管理和優(yōu)化操作加以控制，但效果甚微。另外，馬鋼公司一直在考慮結(jié)構(gòu)調(diào)整，同時(shí)淘汰中型高爐，以整合資源，進(jìn)行綠色、高效生產(chǎn)。但受限于受鐵水平衡、生產(chǎn)組織等一系列問(wèn)題的影響，難以確定拆除中型高爐的具體時(shí)間和具體的煙氣排放改進(jìn)措施。為實(shí)現(xiàn)4座中型高爐煙氣的達(dá)標(biāo)排放，實(shí)施了技術(shù)改進(jìn)措施，以較少的投資解決煙氣污染問(wèn)題。

1 主要參數(shù)與技術(shù)方案選擇

(1)煙氣特性參數(shù)。出鐵場(chǎng)煙氣含0.8%的CO2、20.2%的O2、79%的N2，堆密度為1.08 t/m3，真密度為3.97 t/m3，濃度0.35～3.00 g/Nm3。主要化學(xué)成分分析見(jiàn)表1，煙氣中固體顆粒的粒度分布見(jiàn)表2，電阻率見(jiàn)表3。

表1 出鐵場(chǎng)煙氣特性參數(shù) %

成分SiO2TiO2Fe2O3Al2O3FeOMnOFe含量5.70.1431.641.329.830.067.96成分CaOMgONa2OK2OP2O5燒失含量1.00.30.20.670.1820.22

表2 煙氣中固體顆粒的粒度分布

表3 不同溫度下的電阻率分析結(jié)果

實(shí)際外排煙氣溫度按80～100 ℃考慮，為保證除塵器安全運(yùn)行，設(shè)備按煙氣溫度為120 ℃進(jìn)行選型。單爐分配的除塵風(fēng)量為29.35萬(wàn)m3/h，總風(fēng)量按2座中型高爐考慮為58.7萬(wàn)m3/ h。

(2)考慮到4座中型高爐出鐵時(shí)間不同，為提高除塵設(shè)備利用率，可分組進(jìn)行切換控制。一般2座中型高爐同時(shí)出鐵，處理風(fēng)量可按2座中型高爐排放的煙氣考慮。為便于設(shè)施維護(hù)和粉塵集中收集及回收利用，采用大型集中除塵系統(tǒng)(原閑置的布袋除塵器)進(jìn)行煙氣除塵。水平除塵管道和垂直除塵管道風(fēng)速分別為 16～18，18～20 m/s，排放濃度不大于25 mg/m3。該方案的實(shí)施可同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放與閑置除塵設(shè)備盤活的目標(biāo)。

(3)煙氣捕集。中型高爐出鐵時(shí)出鐵口為主要產(chǎn)塵點(diǎn)，在出鐵口側(cè)面及頂部設(shè)置側(cè)吸罩和頂吸罩以捕集鐵口和主溝區(qū)域的煙氣。在每個(gè)鐵水裝罐處設(shè)密閉吸塵罩以控制鐵水裝罐時(shí)產(chǎn)生的煙氣。鑒于老高爐改造難度及利舊公司原除塵器風(fēng)量參數(shù)的實(shí)際情況，在鐵溝、渣溝和撇渣器處設(shè)置罩蓋。

2 預(yù)期目標(biāo)

根據(jù)環(huán)保要求和馬鋼公司原有設(shè)備及工程實(shí)際，確定了環(huán)保目標(biāo)和工程目標(biāo)。

(1)環(huán)保目標(biāo)。收集4座中型高爐的無(wú)組織外排煙塵，要求除塵器排放口煙氣外排濃度不大于25 mg/m3，滿足國(guó)家對(duì)于廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)改善崗位作業(yè)環(huán)境。

(2)工程目標(biāo)。將馬鋼公司利舊公司內(nèi)部三鐵總廠原環(huán)境布袋除塵器(處理面積9 200 m2)進(jìn)行整體拆遷，用于4座高爐外排煙氣的除塵。根據(jù)利舊公司原有的主要設(shè)備(主要有除塵器箱體、輸灰系統(tǒng)、電控柜、電機(jī)、消音器、煙囪)，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行整改和必要的補(bǔ)充，控制工程總投資為1 150萬(wàn)元。

3 工藝流程及主要設(shè)備

(1)每座中型高爐有1個(gè)出鐵場(chǎng)，含1個(gè)出鐵口和2個(gè)出鐵罐位，設(shè)3個(gè)抽風(fēng)點(diǎn)。4座中型高爐12個(gè)抽風(fēng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)12個(gè)電動(dòng)閥門。電動(dòng)閥門通過(guò)爐前控制，根據(jù)出鐵情況進(jìn)行聯(lián)鎖切換。4座中型高爐出鐵場(chǎng)煙氣均能進(jìn)入1套除塵器，但除塵器最大處理能力為2座中型高爐的煙氣總量。

(2)中型高爐在不同冶煉時(shí)期產(chǎn)生的煙氣量變化較大。除塵風(fēng)機(jī)帶電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，與除塵系統(tǒng)的進(jìn)口流量計(jì)聯(lián)鎖控制，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)開(kāi)度，以節(jié)能并避免設(shè)備頻繁啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。2座中型高爐同時(shí)出鐵時(shí)對(duì)應(yīng)的進(jìn)口管道閥門全開(kāi)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行；有1中型座高爐停止出鐵時(shí)，關(guān)閉管道閥門，減小風(fēng)機(jī)開(kāi)度。

(3)中型高爐煙氣中粉塵顆粒粒徑較大，比較堅(jiān)硬，需對(duì)利舊公司原除塵器濾袋進(jìn)行重新選型。重點(diǎn)考慮選用防水、耐磨的針刺氈覆膜濾料，耐溫不低于130℃。為保證除塵器正常工作，管道入口處設(shè)混風(fēng)閥，要求其在溫度超過(guò)120 ℃時(shí)開(kāi)啟，低于105 ℃時(shí)關(guān)閉。除塵系統(tǒng)流程和輸灰系統(tǒng)流程分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 除塵系統(tǒng)流程

圖2 輸灰系統(tǒng)流程

(4)除塵器改造。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)和參數(shù)，除塵器改造需達(dá)到的性能參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 除塵器改造后需達(dá)到的性能參數(shù)指標(biāo)

該除塵器為利舊公司原停用的拆遷設(shè)備，除塵器殼體、卸灰閥、埋刮板機(jī)、電控柜、PLC柜及相關(guān)操作箱柜等可全部利用，除更新濾袋，還需補(bǔ)充、更新袋籠和調(diào)節(jié)閥等，另新設(shè)電氣配管、UPS電源、工控交換機(jī)及軟件編程。

(5)除塵風(fēng)機(jī)僅考慮利用原主軸、軸承箱及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)殼、葉輪、進(jìn)風(fēng)口及電機(jī)進(jìn)行更新。改造后除塵風(fēng)機(jī)性能參數(shù)要求見(jiàn)表5。

表5 改造后的除塵風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

4 運(yùn)行實(shí)踐效果

4座中型高爐煙氣除塵工程建成后，除塵器和除塵風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況良好，與主體設(shè)備的同步運(yùn)行率達(dá)到100%。經(jīng)馬鞍山市環(huán)境局環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站檢測(cè)，中型高爐出鐵場(chǎng)外排煙氣除塵器出口指標(biāo)見(jiàn)表6，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及實(shí)際完成值見(jiàn)表7。

表6 出鐵場(chǎng)煙氣除塵器外排煙氣出口指標(biāo)

表7 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及實(shí)際完成值

5 存在問(wèn)題及整改措施

(1)中型高爐爐前和鐵鍋吸塵罩閥門均為切斷閥，只有全開(kāi)和全關(guān)位，無(wú)法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煙氣狀況來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)量浪費(fèi)比較嚴(yán)重。將除塵原有吸塵點(diǎn)切斷閥改為調(diào)節(jié)閥，根據(jù)高爐出鐵場(chǎng)煙氣量的大小及時(shí)調(diào)控，獲得了較好的整改后效果。

(2)除塵操作人員無(wú)法實(shí)時(shí)掌握每座中型高爐的出鐵時(shí)間、煙氣排放狀況，一般通過(guò)瞭望和電話詢問(wèn)來(lái)判斷，不能及時(shí)調(diào)整除塵器運(yùn)行工況與生產(chǎn)匹配，影響除塵效果。據(jù)此，一鐵總廠立即在4座中型高爐爐前安裝攝像頭，對(duì)出鐵時(shí)間和煙氣排放狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(3)除塵器設(shè)計(jì)風(fēng)量65萬(wàn)m3/h，現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)量只有40萬(wàn) m3/h左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到除塵要求。將電機(jī)短時(shí)過(guò)載到142 A(額定電流129 A)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量能提高7～8萬(wàn)m3/h，進(jìn)口壓力變化不大，除塵器設(shè)備及管道無(wú)異常。說(shuō)明風(fēng)機(jī)、除塵設(shè)備及管道性能沒(méi)有問(wèn)題。瓶頸為電機(jī)的功率偏小，要想滿足設(shè)計(jì)的風(fēng)量要求，必須提高電機(jī)功率。

6 結(jié) 論

馬鋼公司4座中型高爐外排煙氣的除塵治理工程通過(guò)改造、提升原利舊公司閑置除塵器的處理能力對(duì)煙氣進(jìn)行除塵，實(shí)現(xiàn)了煙氣的達(dá)標(biāo)排放，有效改善了崗位作業(yè)環(huán)境，減少了對(duì)周圍環(huán)境的污染。同時(shí)利用了利舊公司閑置的設(shè)備，與新建一套同等處理能力、效果的除塵器相比，節(jié)省投資400萬(wàn)元以上，控制了投資成本，收到了較好的效果，具有較高的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。改造實(shí)踐對(duì)同類型老廠中型高爐出鐵場(chǎng)煙氣的處理以達(dá)標(biāo)排放有一定借鑒意義。

2015-11-06)

唐勝衛(wèi)( 1964—) ，男，高級(jí)工程師，243000 安徽省馬鞍山市。