尚志升 王得剛

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司 北京100176)

1 前言

高爐的原燃料轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)是高爐運(yùn)轉(zhuǎn)的主要系統(tǒng)(如圖1所示)，其中儲(chǔ)礦焦槽設(shè)施在高爐生產(chǎn)中，除了起到對(duì)高爐原燃料上料的緩沖作用，在現(xiàn)代高爐操作方法中也起了對(duì)爐料精細(xì)化處理的作用，保證了適合高爐生產(chǎn)的原燃料粒度，因此在高爐生產(chǎn)中是不可缺少的，非常重要的一環(huán)。煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)見圖1。

物料在運(yùn)輸、倒運(yùn)及篩分處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵污染對(duì)環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)操作工人都帶來了嚴(yán)重危害，特別是槽上的粉塵，由于產(chǎn)生量大、分布分散且具有間斷性的特點(diǎn)，因此在礦焦槽系統(tǒng)中是最頑固、最不好解決的。目前，槽上除塵一般采用的是料槽內(nèi)單點(diǎn)除塵和跟隨卸料車的移動(dòng)通風(fēng)槽除塵兩種工藝，相比較而言，廣泛被認(rèn)可的仍然是跟隨卸料小車移動(dòng)通風(fēng)槽的通用型傳統(tǒng)形式。

圖1 高爐煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)流程圖

通用型傳統(tǒng)卸料車除塵的特點(diǎn)是：傳統(tǒng)卸料車除塵點(diǎn)設(shè)置在卸料車頭部[1](如圖2 所示)，物料從流管落至料槽，物料和空氣同時(shí)進(jìn)入料槽，料槽內(nèi)的空氣帶著粉塵從卸料管兩側(cè)空隙溢出，不利于除塵；除塵點(diǎn)在卸料車頭部，除塵運(yùn)行時(shí)除塵氣流向上，物料向下，互相干擾，嚴(yán)重影響除塵效果。另外，卸料車在在卸料溜槽兩側(cè)的密封膠帶經(jīng)過改向輥時(shí)有嚴(yán)重的三角縫隙，粉塵會(huì)從此處大量溢出。卸料小車向礦焦槽卸料時(shí)，覆蓋卸料孔的膠帶大于卸料孔，卸料過程中會(huì)有部分物料堆積在卸料孔邊緣，將覆蓋皮帶頂起，造成密封不嚴(yán)，也是產(chǎn)生煙塵外溢的原因之一。

圖2 通用型傳統(tǒng)卸料車

2 環(huán)保卸料車的技術(shù)要點(diǎn)

為了解決傳統(tǒng)卸料車的問題，研發(fā)了新型環(huán)保卸料車，該卸料車有針對(duì)性地采用了多種解決方案，優(yōu)化了傳統(tǒng)卸料車密封不嚴(yán)和除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理的問題，實(shí)現(xiàn)了槽上的環(huán)保除塵。

2.1高密封性是解決除塵問題的關(guān)鍵因素

(1)優(yōu)化除塵點(diǎn)位置，在底部溜槽出口位置設(shè)置喇叭口形式的集塵罩，增大了集塵罩面積，如圖3所示。并對(duì)新設(shè)置的集塵罩采用剛?cè)峤Y(jié)合的彈性密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行高密封設(shè)計(jì)，保證除塵裝置能夠充分發(fā)揮除塵功能，有效減少卸料過程中的揚(yáng)塵，充分起到環(huán)保作用。

(2)如圖4所示，在卸料孔處采取特殊的覆蓋帶密封結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)傾斜鋼板與彈性膠帶組成彈性密封結(jié)構(gòu)，垂直于卸料車行走方向的彈性膠帶能夠有效阻止粉塵的溢出但不會(huì)影響塊狀散料的正常通過，沿卸料車行走方向的彈性膠帶與料倉進(jìn)料口的傾斜鋼板組成的彈性密封能夠有效減少卸料口的揚(yáng)塵，同時(shí)還能夠起到防撒料的作用。解決了卸料孔上覆蓋帶密封不嚴(yán)、卸料孔兩側(cè)易堆料的問題，充分保證卸料孔上除塵覆蓋帶的密封作用。

(3)在卸料溜槽的檢修門上增加防塵密封圈，防止粉塵從檢修門泄露。

圖3 高密封集塵罩1-彈性膠帶;2-集塵罩;3-檢修門;4-底部溜槽

圖4 卸料溜槽出口的彈性密封結(jié)構(gòu)1-高密封集塵罩側(cè)板;2-彈性膠帶;3-傾斜鋼板;4-卸料孔

2.2優(yōu)化除塵系統(tǒng)，改變除塵位置

針對(duì)普通卸料車除塵管道的設(shè)置問題，新型環(huán)保卸料車對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，新型除塵系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 新型除塵系統(tǒng)1-除塵主管;2-除塵支管

(1)根據(jù)負(fù)壓除塵原理和物料運(yùn)動(dòng)軌跡，合理設(shè)計(jì)除塵空氣的運(yùn)行軌跡，除塵管道與下料流管分開設(shè)置，避免了料流對(duì)除塵負(fù)壓的影響，粉塵氣流從卸料點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)入除塵管道，氣流通道順暢，達(dá)到更好的除塵效果[2]。

(2)除塵管道直接接入除塵系統(tǒng)，避免流體短路效應(yīng)，保證了系統(tǒng)的密封性，減少了漏風(fēng)點(diǎn)及壓力損失。

新型環(huán)保小車通過高密封集塵罩和新型除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地解決了礦焦槽系統(tǒng)的環(huán)保除塵問題。

圖6 新型環(huán)保卸料車

3 環(huán)保卸料車的應(yīng)用與推廣

新型環(huán)保卸料車具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、環(huán)保效果好、維修方便的特點(diǎn)，已在對(duì)個(gè)工程投入使用，很好地解決了高爐槽上的除塵問題，改善了工人的操作環(huán)境，減少了環(huán)境污染。經(jīng)技術(shù)查新，本技術(shù)屬于國內(nèi)外首創(chuàng)，解決了國內(nèi)外散狀物料轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料的多項(xiàng)技術(shù)難題。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)卸料技術(shù)相比，本技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)科技成果評(píng)價(jià)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3.1工程應(yīng)用情況

新型環(huán)保卸料車已經(jīng)成功應(yīng)用到唐山德龍、興澄特鋼、印尼喀鋼、縱橫豐南、河鋼樂亭等國內(nèi)外8個(gè)鋼鐵公司的高爐現(xiàn)場(chǎng)，高爐級(jí)別涵蓋1000-3000m3。

3.2應(yīng)用的效果

新型環(huán)保卸料車包括彈性密封結(jié)構(gòu)和新型除塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了溜槽底部和卸料孔的密封，完成了除塵管道與下料溜槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

國家標(biāo)準(zhǔn)《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28663-2012)和國內(nèi)嚴(yán)重城市最多的河北省2015年發(fā)布的《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，原料系統(tǒng)顆粒物國內(nèi)最嚴(yán)格的排放限值是10mg/m3。采用通用型傳統(tǒng)卸料車，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度達(dá)到100～2000mg/m3。一般也在250mg/m3以上，因此無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，工人工作環(huán)境也很惡劣，而在使用新型環(huán)保卸料車后，能夠有效保證物料轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域粉塵排放濃度降低至低于8mg/m3，能后有效減低粉塵污染。

以唐山某高爐礦焦槽系統(tǒng)使用為例，高爐大修時(shí)對(duì)槽上卸料小車進(jìn)行了改造更新，采用了新型環(huán)保卸料車。采用高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料系統(tǒng)與使用普通卸料車及普通導(dǎo)料槽裝置的主要指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 環(huán)保卸料車與傳統(tǒng)卸料車主要指標(biāo)對(duì)比

從主要指標(biāo)對(duì)比可以看出，采用環(huán)保卸料車時(shí)每臺(tái)卸料車所需除塵風(fēng)量減少的情況下，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度大幅下降，優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)(10mg/m3)。

經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，環(huán)保卸料車能夠減少約1/3除塵風(fēng)量的需求，在提高了除塵效果的同時(shí)，也能夠降低電耗，達(dá)到節(jié)能的效果。

本技術(shù)對(duì)我國煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料技術(shù)和環(huán)保技術(shù)具有巨大的示范性和推進(jìn)作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，可以很好得凈化生產(chǎn)環(huán)境，并且在實(shí)踐中取得了很好的社會(huì)效益。成為助力鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排、綠色發(fā)展的技術(shù)典范，具有大力推廣的價(jià)值。

3.3推廣的意義

國內(nèi)外普遍采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的通用型傳統(tǒng)卸料車，密封效果較差、除塵點(diǎn)和除塵管道設(shè)置不合理，新型環(huán)保卸料車采用多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，國內(nèi)外沒有可供參考和借鑒的相關(guān)技術(shù)，本技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，具有開創(chuàng)性意義。

煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)很好地解決了散狀物料在轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中揚(yáng)塵和破碎等多方面的技術(shù)難題，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度從原來的100～2000mg/m3降至8mg/m3，有效解決了除塵問題，降低了環(huán)境粉塵濃度，抑塵效果非常明顯，具有顯著的環(huán)境效果。

高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，已經(jīng)在多個(gè)工程投產(chǎn)使用，抑塵效果顯著，很好地解決了散狀物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的揚(yáng)塵問題，改善了工人的操作環(huán)境，大幅減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

采用本技術(shù)能夠減少約1/3除塵風(fēng)量的需求，降低了系統(tǒng)風(fēng)量，在提高了除塵效果的同時(shí)，也能夠降低電耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4推廣的前景

冶金、礦山、電力、石化多個(gè)行業(yè)都存在散狀物料的轉(zhuǎn)運(yùn)和卸料環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵污染，崗位粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)，作業(yè)條件惡劣，不但對(duì)周圍環(huán)境造成重度污染，而且嚴(yán)重危害操作人員身體健康。

煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)通過開發(fā)物料轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中的控流卸料系統(tǒng)、落料點(diǎn)自降塵系統(tǒng)以及新型環(huán)保卸料車，能夠有效防止了堵料和皮帶跑偏，減少了物料的沖擊破碎及揚(yáng)塵，解決了落料點(diǎn)密封不嚴(yán)密、皮帶偏載等常見技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了減壓除塵及無動(dòng)力自降塵，對(duì)卸料車實(shí)現(xiàn)良好的密封，減少除塵風(fēng)量、降低電耗的同時(shí)，提高了除塵效果。

最終，專家委員會(huì)給出評(píng)價(jià)意見：“煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)”項(xiàng)目成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。

4 現(xiàn)場(chǎng)問題的解決方案及改進(jìn)方向

(1)某項(xiàng)目由于改變卸料車原設(shè)計(jì)，增加翻板、溜槽等多處結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整車重量增加過多，導(dǎo)致車架運(yùn)行后有比較嚴(yán)重的變形，該項(xiàng)目設(shè)備主梁和主框架柱外側(cè)分別同型號(hào)槽鋼解決強(qiáng)度問題，在后續(xù)的項(xiàng)目中通過加大主梁和主框架柱尺寸也已解決該問題；

(2)某項(xiàng)目由于卸料車自重較大，慣性也較大，啟動(dòng)及停止時(shí)震顫較嚴(yán)重。分析原因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)沒有采用軟啟動(dòng)(變頻啟動(dòng))技術(shù)，造成的沖擊較大。這是目前重型卸料小車的一個(gè)普遍現(xiàn)象，后續(xù)設(shè)計(jì)中將動(dòng)力系統(tǒng)改為變頻啟動(dòng)，已解決該問題；

(3)物料下落時(shí)，在卸料漏斗內(nèi)有二次破碎的問題。針對(duì)此問題又研發(fā)了料倉內(nèi)設(shè)置有頂部入口與卸料溜槽的底部開口對(duì)接的螺旋溜槽和調(diào)整式控流落料裝置，2016年8月申請(qǐng)專利“抑塵卸料系統(tǒng)”和“帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的固體物料防碎抑塵輸送系統(tǒng)”并獲得授權(quán)，如圖7所示。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)物料在卸料漏斗中破碎問題已得到解決。

圖7 帶有螺旋控流溜槽的新型高效環(huán)保卸料車

5 結(jié)論

新型環(huán)保卸料車采用多項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，很好地解決了散狀物料在轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中揚(yáng)塵和破碎等多方面的技術(shù)難題，高爐槽上作業(yè)區(qū)域粉塵濃度可從原來的100～2000mg/m3降至8mg/m3，有效解決了除塵問題。在多個(gè)已投產(chǎn)項(xiàng)目使用中，抑塵效果顯著，明顯改善了工人的操作環(huán)境，大幅減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。采用本技術(shù)在提高了除塵效果的同時(shí)，降低了系統(tǒng)風(fēng)量，也能夠降低電耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。