邯钢西区高炉炉前除尘系统的优化
2019-01-03汪文琳
汪文琳
（河钢邯钢自动化部，河北 邯郸 056000）
在国家日益严格的环保下，如何对现有的除尘系统进行优化改造，减少污染排放已成为各钢铁企业技术攻关的重点。邯钢公司做为国家大型钢铁企业集团，担负着重要的社会责任，始终坚持可持续发展战略，致力于企业的节能减排和清洁生产。
为改善高炉炉前生产作业环境，进一步降低污染物及烟气粉尘的排放指标，以及提高系统除尘运行的稳定性，邯钢公司对西区炉前除尘系统进行了相关的技术改造。通过对系统改造后的数据监测，各项环保指标均符合工艺要求，取得了较为理想的效果。
1 高炉炉前除尘工艺流程
邯钢西区高炉有效设计容积为3200m3，设计年产量170万吨。高炉设有两个出铁场，为矩形对称布置，采用三口出铁制，由于不来渣有时会出现同场多个出铁口重叠出铁的情况。高炉前除尘系统的作用主要是吸捕铁口出铁过程中产生的烟尘颗粒物，避免其逸散到大气环境中，从而降低高炉出铁的烟尘颗粒物排放。
系统共设有2台除尘风机和2台除尘器，主风机采用国产双吸式节能风机，设计出风量60万m2/h，配套主电机设计运行参数为1120kw，730r/min；除尘系统采用长袋低压离线脉冲除尘器。除尘风机与除尘布袋为并联运行，由除尘总管分7个支管捕集粉尘，7个除尘点包括：出铁口、铁沟、主沟、主沟撇渣器、渣沟、残铁沟、摆动流嘴。各分支都有手动阀门控制，对粉尘捕集后经刮板输送机、斗式提升机送至灰仓。
2 对除尘系统的优化设计要求
一是提高除尘系统烟尘捕集率，要求烟气捕集率达到95%以上，出铁场岗位现场粉尘浓度≤10mg/m3，除尘系统烟囱粉尘排放浓度≤30mg/m3；二是减少灰仓卸灰时的二次扬尘污染；三是实现除尘系统运行的实时监控和自动化、集中化控制，实时掌握高炉出铁情况和排放指标，以调节风机节省能源和保证风机稳定运行；四是优化改造充分考虑设备利旧，以节省费用。
3 炉前除尘系统的优化
3.1 铁口区除尘的改进
邯钢西区高炉炉前渣铁沟均为封闭结构，烟尘主要发生区域为出铁口，虽然在出铁口位置分配风量最大，但实际的除尘效果并不理想，尤其是在两个铁口同时出铁时，除尘系统来不及抽取烟气，很容易导致铁口区域烟尘弥漫；有时外界气流的扰动也会导致烟尘脱离除尘范围，逸散至大气环境中造成污染。
根据以上情况，除尘系统进行了以下改进：首先改善系统抽风效果，根据高炉风口平台设计特点，在泥炮机、开口机的对侧设置了侧吸烟罩，并在风口平台端部铁口上方设置了顶吸罩，采用侧吸与顶吸相结合的方式优化了吸尘效果。二是对出铁场屋顶天窗的优化设计，将其改为电动开启式天窗，当铁口除尘设施出现故障时，即可快速关闭天窗，防止出铁场内烟尘向外逸散。
3.2 摆动流嘴的优化
流嘴部也是出铁口区的主要产尘点，其烟尘主要来自于铁水对流嘴的冲刷。系统原设计采用单一吸风口，吸尘效果较差，吸力有效范围小，排渣较多时，易出现冒烟现象。针对这种情况，对出铁口流嘴部进行了优化改进，将摆动流嘴采取两侧对角抽吸的方式，两股风流对角错位流动，达到了强化吸风的效果。
3.3 系统运行与控制
出铁场除尘系统控制方式包括集控室画面操作和现场机旁操作，由于现场除尘环境复杂，因此一般采用集控室手动操作。改种控制方式虽然较为可靠，但系统运行效率并不高，能耗较大。因此在集控室控制环节增加了PLC电脑操作系统，进一步优化了操作界面，实现对除尘系统的自动化控制运行，促进了系统的高效可靠运行。
通过增加PLC控制系统，主要实现了以下功能，包括对现场参数、数据的动态实时显示和采集；对除尘系统工艺的监视、报警；对系统运行数据的存储、查询及打印生成报表。
另一方面，还在除尘值班室内安装了监视器，实现了对出铁过程的远程实时监控，从而能够及时调节除尘系统运行负荷，减少能源浪费。
3.4 对风量控制的优化
在铁沟检修时，由于产生的烟尘量不大，此时如果还按照正常出铁时的除尘风量，显然会造成能源的不必要浪费。在一些控制风量的关键部位安装调节阀，通过开度控制实现了对不同除尘点间风量的精细化调节。
一是在除尘干管上安装调节阀，根据各铁口出铁或是检修的情况调节开度，确保对铁口间风量的合理分配；
二是在铁口区除尘点支管上安装电动调节阀，根据铁口开闭情况合理控制铁口顶吸风量；
三是在撇渣器支管上安装调节阀，在撇渣器渣铁流量较大时通过调节阀增大风量，而在渣铁流量和产尘量较小时适当减小风量，继而实现对撇渣器风量的精确调节。
4 炉前除尘系统优化后的效果分析
经过对高炉炉前除尘系统的优化改造，提高了风能的使用效率，节省了能耗，同时改善了系统的除尘效果。改造后粉尘出口浓度降低至≤21mg/m3，全年累计减少粉尘排放2000余吨，实现了节能减排目标。
此外，也为企业降低了排污成本，增加了经济收益，按照每削减1t粉尘可减少150元排污费计算，可为企业节支40余万元，回收的除尘会也为企业增加了额外的经济收入。
