转炉三次除尘工程技术应用分析

徐伟华 任乐 张国利

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

0.引言

随着国家环保要求的日益提高，各地方逐步推出更为严格的炼钢大气污染物排放标准。转炉作为炼钢最主要的冶炼设备，转炉烟气是炼钢车间烟尘治理的关键。

炼钢技术水平的不断提高，转炉兑铁速度不断加快，有大量的阵发性烟尘产生并在炉口上方燃烧，引起烟气温度的急剧上升和体积膨胀，转炉二次除尘罩不能及时捕集大量阵发性扬尘，致使烟尘外溢飘至厂房屋面，在天窗、风井等处排入大气，从而使环境状况恶化，故产生了炼钢车间转炉三次除尘处理技术。

国内实际应用的转炉三次除尘设施已较多，但有相当一部分都因集尘罩位置较高，烟尘扩散严重，集尘效果欠佳，仅能部分去除转炉兑铁、出钢时产生的阵发性扬尘，车间内部仍烟尘弥漫，工作环境不容乐观。为良好的解决问题，应充分应用烟尘气流CFD 模拟技术[1]、管道阻力平衡模拟技术、超细纤维覆膜涤纶针刺毡超净排放等先进技术，实现高效除尘。

1.行业需求及市场前景

随着国家环保政策、钢铁产能结构不断调整，必将催生出大量迁建、扩建及改建项目，面对逐渐提高的排放标准，逐年增加的环保压力，钢铁企业急需解决实际问题，增设高效、节约型环保除尘设施，以满足国家政策，推进生态文明建设。从另一角度，2018 年1 月1 日正式实施的《中华人民共和国环境保护税法》，也调动了企业促进环保的积极性、提高了环境保护的意识，整个钢铁行业都将加入环境保护的大军，新增炼钢车间转炉三次环保除尘设施将是行业趋势，将逐步成为炼钢车间转炉除尘的标准配置。

此外，对转炉三次除尘技术的逐渐应用，必将辐射到炼钢车间其他钢包炉如VD 炉、混铁炉、LF 炉等屋顶除尘，辐射到连铸车间如大包回转台的屋顶除尘，也会辐射到炼铁车间如出铁场外溢烟尘的屋顶除尘，市场前景广阔。

2.技术分析

2.1 技术原理

转炉三次除尘处理技术即在炼钢车间转炉加料跨炉前上方加设屋顶高悬罩，用于捕集和陇聚钢包转运、转炉兑铁、加废钢、吹炼等阶段产生的烟尘，然后通过屋面管道进入脉冲布袋除尘器，经除尘器净化后排入大气。其核心是利用高悬罩的捕集作用，将阵发性和扩散性的烟尘进行有组织的收集排放，改善车间操作环境，减少大气污染。

2.2 技术工艺

除尘设施系统主要由转炉三次屋顶集尘罩、除尘管道、电动调节阀、非金属补偿器、袋式除尘器、粉尘输送装置(卸灰阀、刮板输送机、储灰仓)、风机、变频电机、消声器、排气筒及相关配套设备设施（如电气设施、仪表设施、循环水设施）等组成。

采用屋顶高悬罩捕集、脉冲布袋除尘器过滤的干式除尘方法，负压操作的工艺流程。转炉兑铁或冶炼过程中产生的含尘烟气由高悬罩通过除尘管道进入除尘器净化，净化后的气体由风机经排气筒排至大气。

2.3 适用条件

如上所述，转炉三次除尘技术适用于所有炼钢车间转炉外溢烟尘的屋顶除尘，适用于炼钢车间其他钢包炉如VD 炉、混铁炉、LF 炉等的屋顶除尘，亦适用于连铸车间如大包回转台的屋顶除尘，也适用于炼铁车间如出铁场外溢烟尘的屋顶除尘。对很难设置密闭罩形式收集烟尘或即使采用密闭罩捕集仍有烟尘外溢并飘散至厂房屋面的新建、改建项目，均可通过屋面改造，加固形成除尘罩，烟尘经布袋除尘器过滤净化，改善环境。对于改造项目，前提是原有厂房结构必须经过仔细核算，在增加较大荷载的情况下可确保厂房的安全稳定。

2.4 技术路线

转炉三次除尘技术的关键点在于除尘阀门开度及连锁关系、烟尘捕集罩形式、除尘器、风机及除尘管道的设计和处理。对于多转炉串联管路除尘，确保每个转炉产生的烟尘均可得到良好的收集效果，管路阀门开度及连锁关系至关重要；实现厂房内部岗位粉尘浓度的达标，捕集罩的形式及尺寸设置、相关设备设施的选型是关键；实现系统的高效运行、屋面结构的长期稳定，核心是除尘管道的合理设计。系统装备的具体参数根据不同的工程有不同配置，根据不同的生产工艺、生产节奏有不同的选择。

3.工业应用

3.1 工程概况

中冶京诚工程技术有限公司承建：安阳钢铁股份有限公司安钢第二炼轧厂炼钢区三次除尘及转炉二次除尘改造项目，EPC 总承包模式，包括工程设计、材料与设备供应、设备安装调试及相关技术服务。

安阳钢铁股份有限公司炼钢车间现有3 座150t 转炉，对三座转炉应用转炉三次除尘技术，配置转炉三次除尘设施，转炉加料跨配置6 根除尘管道，汇总进入新建的120万m3/h 转炉三次除尘系统，转炉高跨除尘接入其他除尘系统，风量调节通过屋顶电动阀门连锁启闭实施。

3.2 设施配置

除尘器高架，无风机房，增设消声器。根据高悬罩理论计算[2]及实践经验，设置除尘器处理烟气量：1200000m3/h，过滤面积：25200m²，滤料材质：超细纤维覆膜涤纶针刺毡，布袋规格：∮160mm×7m。除尘风机风量：1250000m3/h，风压：5800Pa，水冷变频电机功率：3150kW，排气筒一座，直径：5500mm[3]。

3.3 技术目标

厂房屋面目测无烟尘外溢，大气污染物排放浓度稳定10mg/Nm3以内，岗位粉尘浓度稳定8mg/Nm3以内。

3.4 技术应用及效果评价

本工程应用了烟尘气流CFD 模拟技术、管道阻力平衡模拟技术、超细纤维覆膜涤纶针刺毡超净排放技术、阀门与炼钢工艺连锁控制等技术。车间透明度明显改善，厂房无烟尘外溢，达到环保排放标准[4]。

通过数值模拟，高效利用车间厂房自然进风，高效利用车间隔断，分析气流组织形式，优化、创新除尘罩，匹配设计风量，减少投资，提高捕集效果；除尘阀门采用多限位形式实现阀门开度控制，即实现调节、控制功能，又可节省采购成本；超细纤维覆膜滤料的应用在高效过滤的同时，保持了除尘设备低阻力运行，达到节电目的，同时滤袋由于覆膜的存在，表面较其他滤袋相比，积灰更易脱落，可以相对减少反吹压力和频率，节约了用气，符合既节能又环保的政策理念；平衡系统阻力，优化除尘管路，降低除尘系统运行功耗。此外，合理紧凑布置占地，优化物流通道，减少除尘灰倒运过程，降低生产成本；选用高效、节能型离心风机和电机，满足国家现行节能标准；电气室内选用高效节能型空调等[5]。

转炉三次除尘技术的应用极大改善车间操作环境及外部环境，环境效益显著。

4.结论展望

转炉三次除尘处理技术的应用，是转炉一次除尘、二次除尘的补充，在一次除尘、二次除尘设施完善并应用效果良好的情况，也不能避免转炉兑铁中烟尘的外溢，这是客观存在。所以转炉三次除尘处理技术的应用是必然，是进一步改善车间操作环境，提高大气质量的良好举措。从经济效益来讲，初期会有投资成本，从长远来看，操作环境的改善可降低人员流动率，大气环境的改善可减少生态环境部惩处，从而实现企业的连续生产，效益的持续增长，企业的可持续发展；从社会效益来说，遵循贯彻国家和社会坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，对于实现整个社会的可持续发展、促进生态文明建设有重大意义；从环境效益角度分析，可降低污染物排放量，减轻对大气的污染，对于改善大气环境质量，推进地区大气污染治理目标的实现具有重要意义。

转炉三次除尘技术虽得到较多应用，但仍有不完善之处，各技术的研究及应用还需深入。本论文综合阐述了三次除尘处理技术，为转炉三次除尘技术的深入研究奠定基础、拓宽思路。