某钢铁企业高炉单元非工艺除尘改造工程实例

　　摘要：介绍了某钢铁企业高炉单元出铁场、矿槽及上料系统除尘改造的工程实例。封闭出铁场并增设屋顶除尘,控制无组织排放。优化设计除尘点、除尘罩和管道以改善除尘效果。通过升级原有布袋除尘器,改造原电除尘器为脉冲布袋除尘器,增设上料及槽上除尘系统,完成除尘改造工程。采用气力输送方式将各除尘系统灰集中到一个灰仓后再外运处理,减少二次扬尘。改造后该单元范围内有组织及无组织排放均达到国家最新标准,为今后相似工程提供了经验。

　　随着环境压力的增加，国家和地方制定的各类污染物排放标准不断提高。作为我国大气污染的排放大户，钢铁行业的标准也不断提高，其中现有钢铁企业的烟粉尘排放限值提高至50mg/m3。为满足排放标准，钢铁企业急需新建或升级除尘系统。然而我国钢铁面临产能过剩的形势，考虑到新建除尘系统的经济压力，改造升级成为钢铁企业特别是一些环保配套设施不完善或者运营效果不理想的企业的唯一选择。炼铁单元作为钢铁企业烟粉尘的重灾区，其原料运输转运和高炉出铁场出铁时的烟尘控制一直是环境污染治理的难点。目前对于已投产的除尘系统，一般通过除尘点、除尘管道优化或除尘设备改进等多次改造来升级除尘系统，且效果并不理想。

　　本文以某钢铁厂两座高炉配套的矿槽及出铁场为例，介绍一种以“重密闭、轻风量”为原则，通过优化除尘点、除尘管道结合设备改造完成除尘系统升级改造实例，为今后高炉单元除尘改造提供了参考。

　　1工程概述

　　某钢铁厂有2座660m3的高炉，每座高炉出铁场设置有1个出铁口及3个铁水罐位，对应配备1套布袋除尘系统;出铁场厂房为半封闭，出铁场平台四周敞开，屋顶设天窗自然排风，由于现有出铁场除尘系统能力不足，高炉出铁时烟气不能有效控制，特别是外界气流扰乱的时候，烟气污染更加严重。2座高炉共用1个汽车上料口，运送各种块矿和杂矿，同时通过皮带运送烧结矿和焦炭，皮带输送及转运站各点粉尘污染严重;每座高炉矿槽对应配备1套电除尘系

　　统。原有的除尘系统覆盖面有限，设备能力不足，有组织排放和无组织排放均超标。该钢厂处于执行大气污染物特别排放限值的地域，自2015年起高炉出铁场除尘系统有组织粉尘排放要达到≤15mg/m3，高炉矿槽、原料除尘系统有组织粉尘排放要达到≤10mg/m3[2]，依靠原有除尘系统无法满足。

　　为达到国家“一五”排放标准，工程以“重密闭、轻风量”为设计理念，按照最大化利用现有设备和合理规划有限空间为原则，对除尘系统的除尘罩、管道布置和除尘设备进行升级改造，对无组织排放采取封闭半开放式厂房以控制。

　　2改造思路及方法

　　高炉出铁场为高发热、高烟气污染厂房，将高炉出铁场、矿槽等厂房进行全封闭措施，以满足对无组织排放的要求。封闭后，强化烟气捕集措施，使高炉出铁时产生的烟气得到有效控制。设置屋顶除尘系统，用于捕集逃逸的烟气。

　　充分发挥现有4套除尘设备能力，通过布袋除尘器升级及电除尘器改布袋除尘器，使系统排放满足新标准要求;通过综合措施使总烟气处理能力由9.2×105m3/h提高到12.4×105m3/h。

　　增设出铁场屋顶、炉顶除尘系统;槽上卸料车、返焦返矿除尘系统;限于场地狭小，选用体积小、重量轻、过滤效率高的滤筒除尘器，引风机加设减震机座。滤筒除尘器、引风机安装在矿槽屋顶上。

　　增设矿槽上料除尘系统，选用布袋除尘器。除尘器及风机就近地面布置。

　　为减少改造工期，降低改造成本，原有风机利旧，在保留现有除尘器框架结构的基础上对除尘器升级改造。

　　3设计方案

　　3.1出铁场除尘系统

　　重新设计高炉出铁铁口除尘罩和罐位集尘罩，增设铁沟盖板及铁沟除尘管道以达到强化对烟尘点的捕集，核算各烟尘点风量，重新设计除尘管道及烟囱，支路设置调节阀门。

　　改造现有布袋除尘器上箱体，重新设计花板孔分布，改滤袋160mm×6000mm为130mm×6500mm，使过滤面积由现有的4200m2增加到6300m2;为保证出铁场15mg/m3的排放浓度，采用PE/PE55Scs16滤料，MPS超细涤纶针刺毡滤料经过抗结露处理;更换喷吹系统及花板，灰斗中加装导流板以使气流分布更均匀[5]。由于风机电机参数满足改造后的系统风量和阻力要求，予以保留利用。

　　3.2矿槽槽下除尘系统

　　重新设计除尘管道和除尘罩，采用耐磨弯头，各除尘点接管拔起自同样高度后接入树状分布接主管道;增加烧结矿振动筛密闭罩和皮带导料槽，强化对粉尘的密闭，通过各种措施解决管道积灰和磨损的问题。

　　拆除现有的54m2电除尘器原电气元件和上部箱体，利用部分箱体和下框架，在同样轴线下排布花板孔;为保证矿槽10mg/m3的排放浓度，采用PE/PE554Cs16滤料，MPS超细PE针刺占经过易清灰耐磨处理。与其他“电改袋”工程不同的是，本次改造对进风方式进行改造，拆除原有的进气箱和出气箱，重新加装外壁板、隔板、进风道和进气口阀，使含尘气更均匀进入各滤室，平衡各滤室的风速和阻力，并能减少直接进入的含尘气对前排滤袋的冲刷。原风机及电机能够满足优化后的系统风量及阻力。

　　3.3出铁场屋顶除尘系统

　　高炉炉顶箕斗车翻料区域采用钢板封闭，仅留箕斗车翻料通道，接除尘管道，该点设计风量为5.0×104m3/h。

　　出铁场四面封闭，仅留近地面区域作为进风面，原屋顶天窗封闭，利用封闭后的结构形成屋顶罩，捕集特殊工况下产生的烟气，该点设计风量为105m3/h。

　　考虑到场地及烟尘性质，采用过滤面积为2208m2滤筒除尘器，风机电机设置减震机座，安装于槽上钢结构平台。

　　3.4槽上返矿除尘系统和矿槽上料系统

　　槽上卸料小车下料口采用重力挡板，通过移动通风槽连接卸料小车除尘管道控制卸料时的扬尘，风量5.0×104m3/h;槽下返矿大倾角皮带及返矿仓除尘5.0×104m3/h风量并入该系统。

　　同样受限于场地，采用过滤面积为2904m2滤筒除尘器，就近设置在槽上钢结构平台。

　　对从汽车卸料口至矿槽槽上之间的扬尘点设置单独的除尘系统，包括汽车翻料口，各皮带机头机尾以及各个落料点，新建1台3450m2的布袋除尘器，采用PE/PE554Cs16滤料，MPS超细PE针刺占经过易清灰耐磨处理，所有管道弯头均采用耐磨弯头。

　　3.5除尘灰处理

　　改造后共有9套除尘系统，为减少多点卸灰带来的二次扬尘，每套系统不再设置独立的储灰仓或者中间仓，而是通过AV泵气力输送将9套除尘器的灰输送至一大型灰仓内，灰仓容积设计为3d的存灰量。为减少卸灰时的扬尘，星型卸灰阀采用变频控制下灰量，自动控制加湿机的进水量，使水和灰以合适的比率混合后卸入卡车。

　　4改造效果

　　通过该次环保改造，由于厂房进行了全封闭措施，烟气及粉尘得到有效控制，消除了无组织排放，出铁场及矿槽周边环境得到极大改善，高炉区域上方明显要比其他未改造高炉区域可视度高。

　　原本为严重扬尘区域，如高炉炉顶上料口、箕斗车地坑卸料口、汽车卸料区等明显改观;矿槽上料各转运落料点扬尘均被有效控制;槽下振动筛罩与导料槽形成的微负压遏制了粉尘的外溢，使矿槽厂房内不再是灰尘滚滚，工人作业岗位环境得到极大改善。

　　运行3个月后，对布袋除尘器有组织排放进行了测量，系统总风量均达到设计风量，烟囱排放浓度均满足执行标准要求，达到了除尘改造的目的。

　　由于除尘点风量和除尘管道合理优化后，原本抽取较大颗粒的除尘点变成抽取灰尘为主，管道风速更为均匀，管道积灰和磨损的问题有效改善，除尘灰集中输送量由原来的每天40～50t下降到每天30～40t，体现了本次改造“重密封，轻风量”的思路。

　　5结语

　　改造后2座高炉除尘系统的总风量为1.93×106m3/h，总装机容量3015kW，每万单位风量装机量为15.6kW，而原首钢4座高炉出铁场每万单位风量装机量为27kW，相比较国内其他系统该参数较为先进。本文介绍的改造思路可为今后高炉单元除尘改造提供参考。