高炉新型环保卸料车除尘系统的优化设计

王得刚 全 强 殷宝铎 马 铭

(中冶京诚工程技术有限公司炼铁与储运工程技术所 北京100176)

高炉新型环保卸料车除尘系统的优化设计

王得刚①全 强 殷宝铎 马 铭

(中冶京诚工程技术有限公司炼铁与储运工程技术所 北京100176)

为了解决高炉矿焦槽系统的扬尘问题，对卸料车的除尘系统进行环保优化设计。对槽上粉尘产生的原因和普通卸料车存在的问题进行仔细分析，有针对性地采用了多种解决方案，通过高密封集尘罩和新型除尘系统的优化设计，有效地解决了矿焦槽系统的环保除尘问题。

环保 卸料车 除尘 优化设计

1 前言

大气污染问题已经成为中国经济发展绕不过去的坎，作为高能耗高污染行业代表的钢铁行业成为节能减排“死磕”的对象。2010年全国钢铁企业所排放的烟尘和粉尘的量占同期工业排放量的20.7%，钢铁行业成为对中国环境污染贡献度比较大的一个行业。

移动卸料车由于具有多点卸料、操作方便等特点，在炼铁的矿焦槽系统得到普遍使用，如图1所示。矿焦槽系统作为入炉原料的贮存和精细化处理设施，由于存在较多物料倒运及筛分，产生了大量矿、焦粉尘，矿焦槽等原料系统部分往往是炼铁厂粉尘污染的重中之重，岗位粉尘浓度严重超标，作业区粉尘质量浓度达250mg/m3以上，远高于国家标准规定值，作业条件恶劣，对操作人员的身体健康造成了威胁[1,2]。

图1 移动卸料车

原料矿焦槽的槽上平面位置都比较高，产生的扬尘很容易受自然风力的影响而飘逸四周，造成更大范围的环境污染。因此，矿槽槽上区域历来是防尘重点治理对象。如何减少移动卸料车在卸料过程的扬尘问题，成为应对环保问题绕不开的一个关键环节。

2 槽上粉尘产生的原因

要解决槽上除尘问题，首先要分析槽上粉尘产生的原因，才能有针对性地寻求槽上扬尘问题的解决方案。通过对移动卸料车和料仓的生产运行过程进行分析，可以发现槽上粉尘产生的原因主要有：

1)物料经槽上皮带从卸料车的头部漏斗、溜槽进入料仓的卸料过程中，物料与漏斗、溜槽、料仓篦条不断产生冲击，从而产生大量扬尘。

2)移动卸料车往料仓卸料的过程中，物料及物料诱导的空气进入料仓，在料仓内产生正压，压迫料仓内的空气裹挟着粉尘从卸料孔的缝隙溢出，产生大量扬尘。

3)卸料车离开后由于粉尘较轻不易沉降，若密封不严，仍有部分粉尘飘逸出卸料孔。

4)随着高炉的生产运行，料仓内物料料面下降时产生的扰动也会产生粉尘，如果卸料孔密封不严，这些粉尘也会飘逸出卸料孔。

3 普通卸料车存在的问题

高炉槽上供料系统目前使用最多的是移动式通风槽的集中除尘，这种除尘方式是在料仓受料口两端之间设置密封胶带，密封胶带绕过固定于卸料车溜槽的导辊装置，除卸料溜槽的卸料口外，料仓受料口其他部位均被密封胶带覆盖。溜槽的卸料口设置吸尘罩，移动式通风除尘装置与槽上供料系统胶带机、移动式卸料车同步运行，吸走卸料小车和矿槽内产生大量粉尘，避免污染环境[3,4]。

许多设计和生产单位采用了很多方法，设计了多种配备除尘设备的卸料车，但实际使用效果很不理想[5]。经过大量的现场调研和分析总结，普通卸料车的除尘问题可以归纳为三个方面。

3.1 溜槽底部的密封问题

如图2所示，普通卸料车在卸料溜槽两侧的密封胶带经过改向辊子时形成三角缝。卸料溜槽底部存在的较大缝隙，形成粉尘外溢的出口，会造成大量扬尘。

图2 普通卸料车卸料溜槽底部结构

3.2 卸料孔的密封问题

粉尘外溢的另外一个关键问题是卸料孔的密封。传统的卸料孔密封措施是采用胶带覆盖在卸料孔上面，胶带宽度大于卸料孔宽度，如图3所示。从图3可以看出，在卸料过程中会有部分物料堆积在卸料孔的两侧，把卸料孔的覆盖胶带向上顶起，从而造成覆盖胶带与卸料孔密封不严，产生大量扬尘。

图3 普通卸料车卸料孔上的覆盖胶带

3.3 除尘管道的设置问题

目前使用的卸料车都是把除尘管道设置在卸料车头轮罩的顶部，如图4所示。根据现场观察，卸料车的扬尘点主要是在两侧溜槽的底部，而漏斗顶部扬尘较少。这主要是因为物料在下落过程中冲击料仓顶部进料口的篦子产生的扬尘以及料仓内排出的粉尘都是集中在两侧溜槽底部。

图4 普通卸料车头轮罩顶部的除尘装置

传统的卸料车把除尘管道设置在卸料车的头轮罩的顶部，会对除尘系统带来以下问题：

1)除尘系统一般采用负压除尘，若除尘点设在卸料车头部，则向下的物料流与向上流动的除尘气体冲突，阻碍了料仓内形成负压。

2)在卸料车头轮罩与输送皮带间存在较大空隙，相当于负压除尘系统在中间开了个洞，形成流体短路效应，削弱料仓内负压力，不利于吸走料仓内的粉尘。

3)头部向下的物料流及诱导的空气本身会形成局部微负压，会阻碍粉尘从此处溢出。

4 新型环保卸料车的优化设计

根据槽上粉尘产生的原因和普通卸料车存在的问题，新型环保卸料车有针对性地采用了多种解决方案，通过高密封集尘罩和新型除尘系统的优化设计来实现炼铁矿焦槽系统的环保除尘。

4.1 高密封设计

1)从以上的问题分析可以发现，卸料车的密封是解决除尘问题的关键。图5为优化设计后的高密封集尘罩，图6为卸料溜槽出口的弹性密封结构。

(1)在底部溜槽出口位置设置喇叭口形式的集尘罩，增大了集尘罩面积，有利于粉尘的收集。

(2)对集尘罩的运行结构进行高密封设计，通过刚柔结合的弹性密封来增加集尘罩的密封效果。

(3)卸料孔处采取特殊的覆盖带密封结构，如图6所示，倾斜钢板在与弹性胶带组成弹性密封结构的同时还能够起到防撒料的作用，解决了卸料孔上覆盖带密封不严、卸料孔两侧易堆料的问题，充分保证卸料孔上除尘覆盖带的密封作用。

图5 高密封集尘罩

1-弹性胶带; 2-集尘罩; 3-检修门; 4-底部溜槽

图6 卸料溜槽出口的弹性密封结构

1-高密封集尘罩侧板; 2-弹性胶带; 3-倾斜钢板; 4-卸料孔

(4)在卸料溜槽的检修门上增加防尘密封圈，防止粉尘从检修门泄露。

2)如图5、图6所示，在集尘罩四个侧板的底部安装弹性胶带，同时在料仓进料口平行于卸料车行走方向的两侧安装倾斜钢板。垂直于卸料车行走方向的弹性胶带能够有效阻止粉尘的溢出但不会影响块状散料的正常通过，沿卸料车行走方向的弹性胶带与料仓进料口的倾斜钢板组成的弹性密封能够有效减少卸料口的扬尘。

3)在集尘罩底部增加钢板和弹性胶带这种刚柔结合的弹性密封结构，能够对溜槽出口进行良好的密封，保证除尘装置能够充分发挥除尘功能，有效减少卸料过程中的扬尘，充分起到环保作用。

4.2 新型除尘系统

针对普通卸料车除尘管道的设置问题，新型环保卸料车对除尘系统进行了优化设计，新型除尘系统如图7所示。

图7 新型除尘系统

1)根据负压除尘原理和物料运动轨迹，合理设计除尘空气的运行轨迹，除尘管道与下料流管分开设置，避免了料流对除尘负压的影响，粉尘气流从卸料点两侧进入除尘管道，气流通道顺畅，达到更好的除尘效果。

2)除尘管道直接接入除尘系统，避免流体短路效应，保证了系统的密封性，减少了漏风点及压力损失。

5 新型环保卸料车的优点

1)根据料仓进料口和卸料溜槽的出口结构，设计高密封集尘罩，能够减少漏风、提高除尘效果、有效减少粉尘污染。

2)根据负压除尘原理和物料运动轨迹，合理设计除尘空气的运行轨迹，新型除尘系统能够最大限度地发挥负压除尘能力、充分起到环保作用。

3)由于环保卸料车的密封性增强，还可以大幅减少矿焦槽系统所需除尘风量。

4)新型环保卸料车是在现有大量使用的普通卸料车的基础上进行优化改进，能够在高炉大中修过程中很方便地代替现有卸料车与槽上胶带机、移动式通风除尘系统配合使用。

6 结语

为应对钢铁行业的节能减排，包括发改委、工信部、环保部等在内的主要管理部门已经就“环保淘汰”达成共识，即改变现有的产能和规模的衡量标准，以是否排放达标作为淘汰钢铁落后产能的依据。随着国家对环境治理力度的加大，钢铁企业必须采取综合防尘措施。

中冶京诚自主研发的新型环保卸料车对除尘系统进行了合理的优化设计，具有结构简单、性价比高、环保效果好、维修方便等特点，已经在多个工程投产使用，很好地解决了高炉槽上的扬尘问题，改善了工人的操作环境，减少了环境污染，创造了很大的社会效益，具有很好的市场推广价值。

[1]范卫华.矿焦槽除尘系统设计优化与研究[D].西安建筑科技大学,2011:4-6.

[2]迟志勇.高炉原料矿槽槽上除尘方式综述[J].工业安全与环保,2006,Vol.32(8):37-39.

[3]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,Vol.24(4):73-75.

[4]周冬霞.高炉矿槽移动卸料车除尘[J].冶金丛刊,2012(5):43-45.

[5]陈长松,程辛凤.新型环保除尘卸料车[J].起重运输机械,2012(12):17-18.

Optimization Design about Dedusting System of a New Environmental Protection Discharge Machine in BF

Wang Degang Quan Qiang Yin Baoduo Ma Ming

(MCC Capital Engineering & Research Incorporation Limited, Beijing 100176)

To solve dust emission problem of ore and coke storage bunker system of blast furnace, the dedusting system of discharge machine is optimization designed for environmental protection. The reason of producing dust on BF trough and the problem of common discharge machine are anatomized, and then various solutions are adopted pertinently. By optimization design of high airproof dust cage and new dedusting system, the problem of environmental protection and dedusting of ore and coke storage bunker system has been solved effectually.

Environmental protection Discharge machine Dedusting Optimization design

王得刚，男，1975年出生，毕业于东北大学机械设计及理论专业，博士，高级工程师，主要研究方向为炼铁设备、机械设计方法及理论

TF321.1

A

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.02.010

2014-11-17)