高爐貯礦槽除塵系統的設計與分析
隨著國家“上大壓小，節能減排”戰略的實施，國內鋼鐵行業也進入了一個發展高容量、高效率冶煉設備的階段。由于鋼鐵企業是環保行業中的污染大戶，高爐煉鐵在原料供給和出鐵時會有大量的有害粉塵排放，因此，鋼鐵企業對這些主要污染源進行了相應的治理。本文以河南青浦合金材料有限公司2座380m3 高爐貯礦槽除塵共用一臺1450m2 的長袋低壓脈沖袋式除塵器的總體設計方案為例，分析了高爐貯礦槽除塵系統的特點。
1 項目概況
河南青浦合金材料有限公司380m3 的單座高爐貯礦槽以高爐為中心線，槽上一邊有5個焦炭貯礦槽，另一邊為6個燒結和配料貯礦槽；相應槽下分別布置有11臺震動給料機和2條成品礦皮帶輸送機和2條碎礦返礦皮帶輸送機。
1.1 槽上部分揚塵點的分布
（1）分料皮帶機機頭和布料車皮帶機受料點的揚塵；（2）槽上布料車向貯礦倉卸料時，小車頭輪處會因為轉運卸料產生大量揚塵；（3）布料車向貯礦倉卸料時，由于落差較大，產生劇烈的揚塵。 1.2 槽下部分揚塵點的分布
（1）槽下震動給料機在篩料時，稱重倉和給料機篩面的揚塵；
（2）震動給料機向各個輸送皮帶落料時產生的揚塵；
（3）碎礦返礦皮帶輸送機機頭處的揚塵；
（4）成品礦向料坑貯礦倉卸料時的揚塵；
（5）料坑內向上料小車裝料時的揚塵。
以上各個部位在正常生產過程中，由于粉塵的大量外逸，不僅會嚴重影響操作工人的正常工作，而且對人體的危害也相當嚴重。因此，必須對揚塵進行治理以改善工作環境。
2 設計方案的擬定
針對河南青浦合金材料有限公司2座380m3 高爐的布置和生產工藝的實際情況，經過合理的計算，管網系統采用靈活控制蝶閥的工藝，系統總風量為10,000m3 /h， 2座高爐共用1臺1450m2 的長袋低壓脈沖除塵器來進行揚塵治理。
2.1 槽上各揚塵點的控制
首先，在各分料皮帶機機頭和布料車皮帶機受料點、貯礦倉頂部和布料車輸送皮帶機頭輪處,有針對性的以密閉罩和半密閉罩的結構設置捕塵罩。由于槽上捕塵是各個鋼鐵企業除塵的難點，其中布料車頭輪因為不定時的下料和移動，是整個除塵行業的治理難點。各除塵器生產廠家采取了不同的解決方式，常見的解決方式為：采用皮帶密封的結構對貯礦倉的條形下料口進行活動密封（見圖1），或者采用移動捕塵通風廊技術。
 圖1 皮帶密封結構示意 |
以上采取的措施雖然對解決揚塵起到了一定的作用，但投入使用后容易出現以下弊端：如移動捕塵通風廊漏風量很大，會造成除塵器過濾面積成倍增加，且體積龐大，投資會成倍增加；由于貯礦倉的皮帶密封不嚴會導致粉塵大量外逸，操作人員仍不能正常工作。
針對上述狀況，采取皮帶密封＋倉內負壓＋移動捕塵的特殊結構以解決問題：每個貯礦倉倉頂靠近卸料口設置2～3個捕塵點進行負壓抽塵（因為貯礦倉開口面積太大）；另外，針對布料車不定時移動下料的特殊情況，進行針對性的設計，采用一個特殊的結構裝置，完全擺脫依靠與礦槽等長的管道來移動捕塵的麻煩，且其投資只是移動捕塵通風廊的1/20，不僅滿足了布料車隨時移動下料的要求，而且節省了大量投資，除塵效果也遠遠超過了移動捕塵通風廊的除塵效果，這一技術現已大量推廣應用在各個鋼鐵企業。
2.2 槽下各揚塵點的控制
槽下的生產設備有震動給料機、成品礦輸送皮帶、碎礦大傾角返礦皮帶和料坑的上料小車等。槽上、槽下的揚塵控制點見圖2。
 圖2 槽上、槽下系統及揚塵控制點示意 |
（1）在震動給料機進行工作的同時，碎礦大傾角返礦皮帶輸送機也進行工作。震動給料機的篩面用密封板密封，只在稱重倉頂設置密閉罩進行抽塵；碎礦大傾角返礦皮帶的結構由于有裙邊和分格板而存在大量的死角，且皮帶機的輸送速度為1.8m/s，因而在落料點處設置了半密閉罩并將整條皮帶進行了適當的活動結構密封，既不影響檢修，又可解決揚塵問題。
（2）料坑由于其特殊的結構，為便于上料小車的上下移動，一般結構的捕塵罩（即裝料點正上方）離塵源較遠，塵源離開了捕塵罩負壓區的有效捕塵范圍，再加上料坑都是半敞開的結構，易受外界氣流的干擾，這就給料坑的除塵工作帶來了很大的難度。針對這種情況，可采取兩種方式：一是用鋼板將捕塵罩兩側從上到下做了局部垂直密封，使捕塵罩負壓能夠充分利用并減少了外部氣流干擾，這一做法取得了良好的效果；二是不采用頂部捕塵，而采用在上料小車的受料點附近設置側吸罩，使捕塵罩負壓區正對塵源，這一設計既解決了料坑的揚塵問題，也避免了料坑外界氣流的干擾。
2.3 各揚塵點風量的確定
各揚塵點風量的數據應依現場生產工藝情況而定，各企業的揚塵點風量因生產工藝的不同而不同。該系統管道風速為18～25m/s，各捕塵罩的罩口風速為0.5～ 2m/s。
（1）槽上部分
1）分料皮帶機機頭和布料車皮帶機受料點的揚塵風量為4500m3 /h；
2）槽上布料車向貯礦倉卸料時，料車小車頭輪處轉運卸料時產生的揚塵風量為4500m3 /h；
3）布料車向貯礦倉卸料時，由于落差較大，產生的揚塵風量為20,000m3 /h。
（2）槽下部分
1）槽下震動給料機在篩料時稱重倉和給料機篩面的揚塵風量為5000m3 /h；
2）震動給料機向各個輸送皮帶落料時產生的揚塵風量為4500m3 /h；
3）碎礦返礦皮帶輸送機機頭的揚塵風量為 4500m3 /h；
4）成品礦向料坑貯礦倉卸料時的揚塵風量為 8000m3 /h；
5）料坑內向上料小車裝料時的揚塵風量為 20,000m3 /h。
2.4 整個管網系統的控制
整個管網捕塵采取了氣動蝶閥和手動風量調節閥相結合的方式，用PLC集中控制、調節系統的工藝次序和流量的平衡。氣動蝶閥相比電動通風蝶閥的優點是響應速度快、維修量少；手動風量調節閥的主要作用是用來調節整個系統的流量平衡，使各個點的揚塵都不會因為風量不均而導致捕塵效果不好？刂葡到y要依不同的生產設備而采用相應的控制方式，如震動給料機在工作時，氣動蝶閥迅速打開開始捕塵，但震動給料機在停止工作時由于其自身的慣性作用，還會有余料繼續下落，針對此種情況，氣動蝶閥要相應的延時8～10s來解決此時的揚塵？傊，各生產設備都要根據實際情況進行有針對性的設計和布置，才能達到良好的捕塵效果。
2.5 除塵器
整個管網系統經計算優化選擇后，兩套高爐管網的出口各用一個總氣動蝶閥來控制含塵風進入除塵器。由于兩套管網系統的合理布置和控制，整個系統所需的風量降到最低，最終只用1臺1450m2 的長袋低壓脈沖除塵器就解決了兩座380m3 高爐的粉塵治理工作。除塵器的技術參數如下：型號LCM1450；額定風量10×104 m3 /h；過濾面積1450m2 ；過濾風速1.15m/min；濾料為易清灰絳綸針刺氈；清灰壓力0.2M～0.25MPa；壓縮空氣耗氣量 1.5m3 /min；入口溫度為常溫；入口粉塵濃度20g/m3 ；出口粉塵濃度＜50mg/m3 ；除塵效率99.9%；卸灰方式為卸灰閥＋溢流螺旋輸灰機。另外，在向運輸車卸灰時，會由于落差等原因不可避免的產生二次揚塵，采用無塵卸灰裝置可徹底解決此問題。
3 設備投入運行后的效果
河南青浦合金材料有限公司2座380m3 高爐貯礦槽除塵系統投入運行后，各揚塵部位粉塵捕集效果良好，除塵器過濾及清灰、輸灰等環節工作正常，運行可靠，維修簡單。實測崗位粉塵濃度約為8mg/m3 ，排放濃度＜30mg/m3 ，設備漏風率＜3%，每天出灰10～15t，達到國家規定的排放標準，徹底根治了區域的粉塵污染，取得了明顯的經濟效益、環境效益和社會效益。
參考文獻：
[1] 冶金工業部.鋼鐵企業采暖通風設計手冊[K].
[2] 簡明通風設計手冊[K].
[3] 張殿印，王純.除塵器技術手冊[K].
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