首鋼京唐鋼鐵廠大型出鐵場除塵系統(tǒng)及上料除塵系統(tǒng)
北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司（以下簡稱：首鋼國際工程公司）完成了首鋼京唐煉鐵廠國內(nèi)首座特大型5500m3高爐的設(shè)計攻關(guān)工作，并順利投產(chǎn)運行。與之配套的環(huán)境工程即：高爐出鐵場除塵和料倉除塵也嚴格執(zhí)行國家環(huán)保“三同時”的法規(guī)，與高爐同時設(shè)計、同時施工、同時投入運行，取得了顯著的社會效益和環(huán)保效益。
1 大型高爐出鐵場除塵和料倉除塵的研發(fā)歷程
煉鐵生產(chǎn)在物料存儲、轉(zhuǎn)運、卸料、出鐵等各個環(huán)節(jié)中均有粉塵、煙氣產(chǎn)生，且有些部位溫度高、煙塵量大、陣發(fā)量大。對崗位和大氣環(huán)境造成嚴重污染。突出部位有高爐料倉卸料，物料隨行進的卸料車卸入料倉時，形成流動的陣發(fā)煙塵，含塵濃度高達8g/m3以上。高爐出鐵過程中，在開、堵鐵口時，會瞬間產(chǎn)生一股煙塵，鐵水、鐵渣沿鐵溝、渣溝流動時形成流動的熱煙塵，當鐵水倒入鐵水罐時，更是濃煙滾滾，在熱壓的作用下，形成龐大的煙柱直沖云霄。因其煉鐵生產(chǎn)的特點，決定了其產(chǎn)生的煙塵難于捕集治理。
為改善煉鐵高爐生產(chǎn)崗位的勞動環(huán)境，防止煙塵對大氣的污染，因首鋼地處首都的特殊地理位置，從20世紀70年代，首鋼國際工程公司就致力于高爐環(huán)境工程的研發(fā)、攻關(guān)。率先在全國高爐中自行設(shè)計、實現(xiàn)了高爐出鐵場除塵，大大改善了高爐出鐵場的勞動條件。該項成果于1979年獲冶金部科技成果二等獎。之后又開始了對高爐料倉的攻關(guān)設(shè)計，高爐料倉塵源點多，分布分散，對煙塵的捕集、除塵點的風量分配調(diào)節(jié)都有很大難度。最初對料倉倉上除塵是采用倉上抽風，對倉內(nèi)形成負壓的工藝，這種方式一是除塵風量大，二是對于不定點卸料收塵效果不很理想。20世紀90年代初，首鋼國際工程公司研發(fā)成功焦爐焦側(cè)除塵，焦側(cè)除塵采用密封皮帶除塵干管和移動收塵車，收集各焦孔推焦時產(chǎn)生的煙塵。受該項技術(shù)的啟發(fā)，將其原理用于高爐料倉倉上除塵，技術(shù)移植成功。隨著首鋼各個高爐出鐵場除塵和料倉除塵的相繼投入運行，又多次進行了完善、改造，經(jīng)過反復實踐、認識、改造的過程，積累了豐富的設(shè)計和運行管理經(jīng)驗，首鋼爐前除塵技術(shù)和料倉除塵技術(shù)已處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，為首鋼京唐高爐出鐵場除塵和料倉除塵的設(shè)計提供了豐富的實踐經(jīng)驗。
首鋼京唐工程從建設(shè)審批開始，環(huán)境問題就被各級政府及相關(guān)專業(yè)部門尤為關(guān)注。首鋼總公司對首鋼京唐公司的環(huán)境也提出了很高的要求，為此首鋼國際工程公司對環(huán)境工程設(shè)計標準定得很高，煙塵排放濃度僅為20mg/m3，遠遠高于國家標準。為達到這一目標，公司各專業(yè)、各環(huán)節(jié)都給予除塵高度重視，設(shè)計前期各專業(yè)就緊密結(jié)合，了解各環(huán)節(jié)的產(chǎn)塵情況，對生產(chǎn)工藝過程提出防塵、減塵的改進意見，約束塵源的發(fā)生，對縮小除塵規(guī)模，減少除塵投資，保障除塵效果起到了很好的作用。在首鋼京唐高爐除塵設(shè)計中，吸納了以往高爐除塵的精品技術(shù)，又再次進行多項創(chuàng)新，達到國內(nèi)先進水平。
2 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統(tǒng)技術(shù)特點
首鋼京唐高爐為特大型高爐，有4個出鐵口，因鐵口旁需設(shè)置泥炮機和移蓋機，與設(shè)置側(cè)吸罩的理想位置發(fā)生矛盾，使得出鐵口無法實現(xiàn)雙側(cè)吸風，只能設(shè)置單側(cè)吸風，為彌補這一不足，設(shè)計強化了頂吸罩和系統(tǒng)規(guī)劃。出鐵場采用先進的一、二次煙塵捕集技術(shù)，兼顧一次和二次煙塵的綜合捕集，并根據(jù)一次、二次煙塵的捕集情況和煙塵特性，考慮到單側(cè)吸風的不足，將出鐵場除塵劃分為三個除塵系統(tǒng)。其中兩個系統(tǒng)控制4個出鐵口的撇渣器、鐵溝、渣溝、鐵水罐等處產(chǎn)生的一次煙塵，統(tǒng)稱為大系統(tǒng)。另一個系統(tǒng)控制開、堵鐵口時產(chǎn)生的二次煙塵和爐頂下料產(chǎn)生的粉塵，稱為小系統(tǒng)。大系統(tǒng)除塵風機采用調(diào)速運行，出鐵時大、小系統(tǒng)同時高速運行，雙管齊下，及時有力的將煙塵吸走，不出鐵時，大系統(tǒng)低速運行，小系統(tǒng)仍高速運行。這種系統(tǒng)的劃分、運行技術(shù)特點主要有：
1）爐頂卸料與爐前一次除塵系統(tǒng)脫開，有效的保證了爐頂下料處的除塵效果。因該部分風量并入小系統(tǒng)，風機沒有調(diào)速，不會引起下料處的風量變化，因而不會因風量不足引起爐頂除塵管路的積灰。
2）強化了出鐵時的收塵效果。出鐵口捕集罩裝置采用鐵口單吸罩、溝蓋罩和上部誘導頂吸罩的組合捕集裝置，正常出鐵時，因大、小系統(tǒng)同時運行，風量集中，單吸罩和溝蓋罩可基本上將一次煙塵捕集干凈，開、堵鐵口時一部分煙氣可由側(cè)吸罩抽走，其余煙塵依靠熱氣流的自然上升進入頂吸罩。這一捕集技術(shù)的實施，捕集率能達到95%以上。
3）強化了出鐵場區(qū)域的通風換氣，改善崗位環(huán)境。不出鐵時，側(cè)吸罩停止工作，靠頂吸罩捕集出鐵場的零散煙塵。崗位含塵濃度大大降低，頂吸罩處于常開狀態(tài)，也起到了對出鐵場通風換氣的作用。改善了不出鐵時和停爐檢修時出鐵場區(qū)域的工作環(huán)境。
4）實現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能最佳綜合效果。出鐵場除塵采用大、小系統(tǒng)劃分及兩個系統(tǒng)不同的運行方式，即確保了各個環(huán)節(jié)，各個時段的收塵效果，又最大限度的降低了電耗。
3 首鋼京唐大型料倉除塵系統(tǒng)技術(shù)特點
高爐料倉及轉(zhuǎn)運站污染物主要產(chǎn)生的是粉塵，產(chǎn)塵部位包括料倉倉上移動卸料、倉下振動給料機、振動篩、稱量斗、部分轉(zhuǎn)運站、中間倉及各膠帶轉(zhuǎn)運點等處。塵源點多，分布零散，對移動的塵源難于捕集，這些都是料倉除塵的難點。
首鋼京唐高爐料倉首先從工藝確定上就有突破，在原料轉(zhuǎn)運上采取了短流程的轉(zhuǎn)運、上料形式，并將2座高爐料倉合并為一個聯(lián)合料倉，根據(jù)工藝料倉布置及工作制度要求，料倉除塵系統(tǒng)規(guī)劃也有大的突破，打破傳統(tǒng)的劃分形式，按上料工藝流程2座高爐綜合一起考慮。共劃分為3個除塵系統(tǒng)，其中2個系統(tǒng)主要承擔2座高爐料倉倉下振動給料機、振動篩、稱量斗、部分轉(zhuǎn)運站、中間倉及各膠帶轉(zhuǎn)運點等處的粉塵治理。另一個系統(tǒng)主要承擔2座高爐料倉倉上移動卸料及附近轉(zhuǎn)運站等處的粉塵治理，料倉除塵技術(shù)特點有：
1）將相同上料、卸料的工藝和設(shè)備的除塵合并同類項，規(guī)劃為一個除塵系統(tǒng)，有利于除塵系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)和風量分配，確保除塵效果。
2）強化各塵源點的捕集技術(shù)。倉上卸料，均采用膠帶密封移動卸料車卸料。除塵采用移動除塵小車配膠帶密封通風槽的型式。即除塵小車在膠帶密封通風槽上與卸料車同步行走，這樣可將卸料時產(chǎn)生的煙塵及時吸入通風槽進入除塵管。解決了移動塵源的收集問題。振動篩、給料機和稱量罐均采取整體密封和加設(shè)防塵密封罩等形式。倉下膠帶受料點處膠帶做通長的雙層密封，并配合抽風除塵。膠帶轉(zhuǎn)運的頭部和尾部均做密封并設(shè)吸風口，其中尾部受料口也采用雙層密封。通過以上措施的實施，對抑制塵源，減少除塵風量起到了明顯的效果。
3）強化除塵管路平衡設(shè)計。綜合料倉除塵點多達上百處，為確保每一處的風量平衡，除在各除塵點設(shè)手動風量調(diào)節(jié)閥或電動風量調(diào)節(jié)閥外，在除塵管路的設(shè)計和布置上也獨具匠心。
4 出鐵場和料倉除塵設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計
1）出鐵場除塵和料倉除塵布置規(guī)整
出鐵場除塵和料倉除塵均為3套除塵設(shè)施，在設(shè)計前期，就與總圖專業(yè)認真做好規(guī)劃設(shè)計，在考慮管路順暢、短捷和確保除塵效果的前提下，將三套設(shè)施并列布置，共用一套集合輸灰和儲灰倉，這樣既節(jié)約用地、又節(jié)省投資，同時也便于除塵器及輸灰系統(tǒng)的運行、管理及檢修。也一改以往除塵設(shè)施零散不規(guī)整的面貌，總圖布置整齊。顯得規(guī)整劃一、雄偉壯觀。
2）除塵灰收集和綜合利用技術(shù)
首鋼京唐工程中改變首鋼傳統(tǒng)的輸灰、儲運辦法，采用真空吸塵罐車集中收集各除塵器除下來的除塵灰，將除塵灰運輸?shù)郊性O(shè)置的除塵灰倉中，參與工藝配料和綜合利用。這種方式避免了卸灰時的二次揚塵，有利于物料的回收利用。
3）結(jié)合生產(chǎn)運行管理的改革，創(chuàng)新除塵系統(tǒng)控制設(shè)計
按首鋼廠區(qū)內(nèi)管理模式，每套除塵設(shè)施需設(shè)置獨立的控制室，由專門的運行工管理。在首鋼京唐工程中根據(jù)減員增效的管理原則，除塵設(shè)施不設(shè)專門的運行崗位。為滿足安全運行和管理要求，設(shè)計采用三地控制操作方式：在設(shè)備單體調(diào)試或維護檢修時進行機旁手動操作。在分系統(tǒng)調(diào)試和全系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試或維護檢修時，在現(xiàn)場電氣室實現(xiàn)聯(lián)動操作或查找故障。在正常運行時，集中在高爐主控中心全系統(tǒng)聯(lián)動控制，聯(lián)動控制的全過程全部由PLC的程序完成，在系統(tǒng)模擬盤上了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，并設(shè)聲、光報警信號。
5 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統(tǒng)及上料除塵系統(tǒng)經(jīng)濟效益和應用前景
首鋼京唐煉鐵工程除塵技術(shù)，在散發(fā)煙塵的部位采用了目前國內(nèi)先進的密封收塵措施，有效的控制了煙塵的散發(fā)，在全密封部位，如料倉卸料皮帶，出鐵場鐵溝、渣溝等處捕集率達100%，在半封閉生產(chǎn)部位，如出鐵口、鐵水包等部位捕集率達95%以上。全廠除塵規(guī)劃合理，管路走向美觀、順暢，除塵設(shè)備選用國內(nèi)目前除塵效率較高的低壓脈沖布袋除塵器，輸灰系統(tǒng)為吸引罐車集中收集處理。特別是出鐵場一、二次煙塵收集技術(shù)和料倉卸料除塵技術(shù)的成功應用，值得國內(nèi)鋼鐵企業(yè)借鑒。
6 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統(tǒng)及上料除塵系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)團隊
首鋼國際工程公司非常重視高爐除塵技術(shù)的研發(fā)工作，公司副總經(jīng)理張福明作為研發(fā)團隊的帶頭人，多次召開技術(shù)方案討論會，強調(diào)將環(huán)保理念運用到設(shè)計的精髓中。除塵專業(yè)總師張匯川、教授級高工白衛(wèi)國在總結(jié)了歷次高爐除塵技術(shù)的成功經(jīng)驗和教訓后，提出了高爐除塵系統(tǒng)更為合理、更為優(yōu)化的規(guī)劃設(shè)計方案。除塵專業(yè)高級工程師馬桂鳳、主要設(shè)計人李群、煉鐵專業(yè)主要設(shè)計人李勇、唐安萍在除塵系統(tǒng)的控制、管路設(shè)計、吸塵點的設(shè)置、捕集罩設(shè)計等方面做了大量的研發(fā)工作。
通過以往歷次工程的實踐，以及與不同規(guī)模，不同形式高爐的配套設(shè)計研發(fā)，首鋼國際工程公司高爐出鐵場除塵技術(shù)和料倉除塵技術(shù)已逐步形成系列化、標準化，并在成功的基礎(chǔ)上向更優(yōu)更好邁進。首鋼國際工程公司愿意為國內(nèi)冶金行業(yè)的環(huán)保事業(yè)做出更大貢獻。
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