煉鋼廠超低排放技術的研究與應用

王鵬飛

（山東鋼鐵集團日照有限公司 煉鋼廠，山東 日照 276800）

我國作為世界上最大的鋼鐵生產國，2018 年粗鋼產量9.3 億噸左右，約占世界粗鋼總產量的51%[1]。據測算，2017 年鋼鐵行業二氧化硫、氮氧化物和顆粒物排放量分別為106 萬噸、172 萬噸、281 萬噸，占全國排放總量的7%、10%、20%左右[2]。煉鋼廠作為主要生產工序，同時也是煙氣污染的重要污染源，環保形式嚴峻，潔凈生產已是鋼鐵行業發展的大趨勢，因此，非常有必要采取合適的除塵技術來降低煉鋼廠工序的污染，對山鋼日照公司環保創A 具有重要意義。

1 日照公司煉鋼廠主要工藝設備

山鋼日照公司煉鋼廠，生產規模年產872 萬t 合格鋼水，850萬t 合格鑄坯，分兩步實施。一步主要生產設施為：1 套KR 鐵水脫硫裝置，2 座210t 轉爐，2 座吹氬喂絲站，1 套LF 精煉爐，1 套RH真空處理裝置；二步主要生產設施為：1套KR鐵水脫硫裝置，2 座210t 轉爐，2 座吹氬喂絲站，1 套LF 精煉爐，2 套RH 真空處理裝置。

2 煉鋼廠超低排放項目內容

山鋼日照公司煉鋼廠根據環境治理的要求，開展廢鋼存放區域環境治理、臨時鋼包熱修位環境治理和地下料倉區域環境治理和廢鋼加工廠環境治理和鋼渣跨區域環境治理及連鑄機區域環境治理現場改造。

項目建設內容主要包括：煉鋼廠無組織揚塵治理項目、地下料倉卸料口粉塵治理項目、新增無組織揚塵治理項目、新增鋼渣跨鋼鐵包拆包、倒料除塵設施項目、連鑄區域超低排放改造項目將減少無組織粉塵排放作為發展循環經濟、綠色生產的突破口，改善工作環境，實現協調可持續發展。

3 煉鋼廠超低排放項目背景

3.1 煉鋼廠無組織揚塵治理項目背景

（1）車間4 座轉爐集中布置在一個轉爐跨內，分成兩組，鐵水從中間進入加料跨，廢鋼從兩端進入加料跨。同組轉爐的主原料物流分開，避免物流交叉作業干擾。合格廢鋼用汽車運入煉鋼車間加料跨兩端的廢鋼配料區，在廢鋼配料區采用20/5t 電磁吊進行配料和裝槽；經廢鋼秤稱量后，由加料跨75t+75t 廢鋼起重機兌入轉爐。廢鋼區域一直是煉鋼廠揚塵的重點，廢鋼區域需要廢鋼電磁吊配重稱量、廢鋼的裝卸、廢鋼的運輸等作業。廢鋼夾帶的灰塵、土塊等雜物，在倒運、裝卸中不斷揚起。為盡量減少廢鋼產生的揚塵對車間環境的影響，對廢鋼區域局部進行封閉措施，盡量避免廢鋼區域的揚塵。同時廢鋼區域增加霧炮機降塵，避免地面二次揚塵。

（2）車間內設臨時鋼包熱修位，傾翻鋼水罐90 度，以維修水口及透氣磚等。熱修時需用氧槍燒水口、清理殘鋼，此時產生大量揚塵需要收集處理，因此增設移動除塵罩收集煙塵。

3.2 地下料倉卸料口粉塵治理項目背景

煉鋼廠輔原料地下料倉位于煉鋼廠石灰窯南側，其包含10個并列的輔原料卸料口，在各卸料口上方設有除塵器收塵罩，但因目前卸料口采用開放式設計，且汽車卸料時瞬間產生的煙塵量較大，導致除塵罩收塵效果并不理想卸灰時現場揚塵情況較為嚴重，因此需要針對輔原料地下料倉卸料口形式進行改造，并新增干霧系統，改善卸料口收塵罩收塵效果。

3.3 新增無組織揚塵治理項目背景

當前煉鋼廠鋼渣跨轉爐渣罐位、脫硫扒渣罐位、廢鋼加工廠廢鋼堆放位及鑄鐵塊存放區均未設置抑塵設施，上述區域進行鋼渣存運、廢鋼堆放或鑄鐵快卸車作業時會產生較大揚塵，需對可視煙塵產生點進行有效抑塵，因此需要于上述區域增設抑塵裝置，對揚塵情況加以控制。

3.4 新增鋼渣跨鋼鐵包拆包、倒料除塵設施項目背景

當前煉鋼廠鋼包拆除工位共有兩個，分別位于鋼渣跨3~4柱和26~27 柱距之間，鋼鐵包耐材到壽命周期鋼包約55，鐵包約350 爐后，要在拆除工位用拆包機拆除舊的耐材，每個鋼鐵包的耐材拆除量約有35 噸，現在正常生產情況下每個工位每天拆除兩個鋼鐵包，每個包的拆包時間3~4 個小時；也就是說每個拆包位的工作時間是每天6~8 個小時。在拆包期間，耐火磚及耐火泥被拆除時產生煙塵，拆下的廢耐材傾倒時，瞬間產生大量揚塵。現在拆包位置沒有除塵設施，屬于無組織排放點；廢耐材傾倒位有三面圍墻高度2m，上面未封閉，頂部有除塵罩，連接到KR 脫硫除塵的最末端，前面有中間包傾翻除塵和廢鋼切割除塵，鋼鐵包傾翻時大部分煙塵外溢。

3.5 連鑄區域超低排放改造項目背景

當前煉鋼廠五臺連鑄機大包、中間包、鑄坯切割、廢坯切割上方未設置除塵設施，導致大包澆鑄、中間包澆鑄、添加保護渣、切割過程中產生的大量揚塵無法有效收集，直接排放于廠房內，造成現場空氣質量較差，對環境產造成污染。

基于以上狀況，山鋼集團日照公司煉鋼廠為了環境治理，計劃對煉鋼廠廢鋼存放區域封閉隔離并增設霧炮，同時臨時鋼包熱修位設移動除塵罩將熱修煙塵引入精煉除塵系統中集中處理；鋼渣跨轉爐渣罐位、脫硫扒渣罐位、廢鋼加工廠廢鋼堆放位及鑄鐵塊存放區新增霧炮，地下料倉新增干霧系統；在鋼渣跨拆包位增設移動除塵罩，建設除塵系統，并將中間包傾翻除塵和廢鋼切割除塵一同并入新增鋼渣跨除塵系統；在連鑄機大中包、火焰切割、廢坯切割增設移動除塵罩，建設除塵器系統。

4 煉鋼廠超低排放項目揚塵治理措施

4.1 煉鋼廠無組織揚塵治理項目：

廢鋼區域揚塵治理：

廢鋼區局部區域封閉隔離：對廢鋼區域與煉鋼車間局部隔離，在J 列1-8 柱和J 列24-29 柱設計封閉隔板，用壓型板封閉到天車梁下部，高約10m。

臨時鋼包熱修位除塵：煉鋼車間F 列2~3 柱間原有一個鋼包熱修位，新增移動除塵罩，將鋼包熱修時氧槍燒水口、清理殘鋼產生的大量揚塵收集，引入精煉除塵系統中集中處理。

4.1.1 工藝流程

移動除塵罩移到待機位，天車將待修理鋼包吊放到鋼包支架上，移動除塵罩走行到工作位，工人開始清理水口，水口清理完后，移動除塵罩走行到待機位，天車吊走鋼包。

4.1.2 結構與組成

車載除塵罩由移動車、除塵罩、除塵管、車體封閉及位置檢測開關組成，具體為：

移動車包括水平框架、主動輪對、從動輪對、驅動減速電機等，水平框架采用H 型鋼組焊而成。

除塵罩采用薄鋼板焊接成四棱錐結構，用角鋼和扁鋼作骨架。

除塵管由立管、彎頭、水平管三段組成，每段均采用薄鋼板焊接，用角鋼左環向、縱向加固。

車體封閉包括車架和除塵罩之間的支撐立柱、集塵封閉薄鋼板和龍骨用角鋼，鋼板與龍骨采用焊接固定，車體三面封閉，罐口一側敞開。

除塵罩、車體封閉內側涂耐高溫涂料，耐熱溫度不低于600℃。

位置檢測采用接近開關，移動除塵罩設4 個行程檢測位，分別為前進減速位、前進停車位、后退減速位、后退停車位。

4.1.3 主要設備技術參數

（1）移動除塵罩：

a. 重量：約14700kg/ 臺（參考）。

b. 減速電機DLKAT05-8.1 DM90L-6-E。

c. 電機功率1.1kW。

d. 移動除塵罩數量：1 臺。

e. 移動距離12 米。

（2）小車：

a. 車輪直徑：φ315mm。

b. 車輪數量：4 個。

c. 輪距：3400mm。

d. 軌距：8000mm。

e. 行程：4500mm。

f 速度：～8m/min。

（3）驅動：萬能組合式減速電機，扭力臂安裝、空心軸輸出，電機帶電磁制動器，減速器帶扭力臂等附件，帶手動松閘裝置。

減速電機型號：DLKAT05-8.1 DM90L-6-E。

數量：2 臺，左右安裝型式各1 臺。

減速比：113.2。

輸出轉速：8.1rpm。

電機功率：2×1.1kW，AC380V，50Hz。

（4）除塵管：規格：φ1100×8mm。

（5）停位精度：±20mm。

4.2 煉鋼廠新增無組織揚塵治理項目

（1）一步、二步車間鋼渣跨轉爐渣罐：在一步、二步鋼渣跨轉爐渣罐之間各布置1 臺射程40m 霧炮。

圖1 轉爐渣罐之間霧炮位置

（2）一步、二步車間脫硫扒渣罐：在一步、二步脫硫扒渣罐之間各布置1 臺射程40. 霧炮。

圖2 脫硫扒渣罐之間霧炮位置

4.3 廢鋼加工廠

（1）在廢鋼加工廠料堆之間布置5 臺射程40m 霧炮。

圖3 廢鋼加工廠料堆之間霧炮位置

（2）在鑄鐵塊車間布置2 臺射程40m 霧炮。

圖4 鑄鐵塊車間霧炮位置

4.4 廢鋼池

在一步、二步廢鋼池布置3 臺射程40m 霧炮。

圖5 一步、二步廢鋼池霧炮位置

表1 霧炮技術參數

霧炮技術參數：該項目選擇射程40m 的霧炮。

4.5 地下料倉卸料口粉塵治理項目

主要實施內容：

將原有的10 座卸料口改為封閉式設計每2 座料倉設1 個封閉間，共設5 座封閉間，封閉間的尺寸滿足車輛進出和卸料作業要求，可以實現輔原料地下料倉卸料口全封閉化，同時在改建后的卸料間進出口位置增設霧簾，霧簾采用雷達感應控制，雷達檢測到車輛進入時霧簾開始噴霧，當車輛離開大門停止噴霧，阻擋內部粉塵外溢，改造完成后，將汽車卸料時產生的煙塵全部阻擋于封閉間內，便于除塵裝置后續收塵。

封閉間尺寸根據運輸車輛尺寸和卸料高度設計。每座封閉間軸線尺寸為長度13.5m、寬度10m、內部凈高度11m。霧簾控制室尺寸：5m×5m，高度3m。

封閉間預留5 個進出大門，在每個大門布置4 臺BFX-8-30/33 型噴霧箱，共計20 臺噴霧箱，5 臺干霧氣控制器，5 臺干霧水控制器，5 臺反吹掃控制器，最多同時2 個大門工作。

4.6 新增鋼渣跨鋼鐵包拆包、倒料除塵設施項目

主要實施內容：

鋼渣跨鋼鐵包拆除工位在作業過程中產生揚塵，共有兩個拆包位，每個工位新增設1 套除塵系統，改建廢耐材傾倒位。根據煉鋼實際運行情況，需要新增2 套除塵系統，每套的風量約17.5 萬m3/h，1 號拆包位除塵器位置在鋼渣跨西頭的南側，2 號拆包位除塵器位置在鋼渣跨東側。

對現有廢耐材傾倒位進行改造，新建廢耐材傾倒位設三面擋墻，擋墻為混凝土結構，三面擋墻和底面分別設 10mm 厚度鋼板(Q235B)，擋墻高度 3m ；池子上方采用壓型板三面封閉，鋼結構框架，寬度 8m，長度 8m，內部頂高 7.5m， 頂設除塵罩。每個工位新增 2 個霧泡機用水用電接點，霧泡機設備利用現有，減少在廢耐材傾倒瞬間產生的揚塵。

（1）鋼渣跨拆包、倒料除塵系統（2 套）。

（2）工程區域內新增電氣室空調系統。

除塵系統：設置除塵地面站，除塵設備采用低壓脈沖袋式除塵器， 凈化處理后煙囪粉塵排放濃度≤10mg/Nm3，崗位粉塵濃度≤8mg/Nm3，達到超低排放的標準。

本項目鋼渣跨2 個拆包位各設1 套除塵系統，共2 套，兩套除塵系統完全相同。拆包位與廢耐材傾倒位合用一套除塵系統，兩點錯時工作，除塵點上方設電動閥門，通過現場就地控制箱控制閥門的切換。除塵設備采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵系統工況風量最大150000m3/h，考慮系統漏風因素，除塵系統設計風量175000 m3/h ；

鋼渣跨鋼鐵包拆除工位在作業過程中產生揚塵，共有兩個拆包位，每個工位新增設1套移動除塵系統，改建廢耐材傾倒位。根據煉鋼實際運行情況，需要新增2 套除塵系統，每套的風量約17.5 萬m3/h，1 號拆包位除塵器位置在鋼渣跨西頭的南側，2 號拆包位除塵器位置在鋼渣跨東側。1 號和2 號拆包位分別設置2臺霧炮機，單臺霧炮機用水量1.2t/h。同時將現有的中間包包坨切割位除塵器與中間包傾翻位除塵器的除塵管路并入新增的鋼鐵包拆包位除塵管路中。

主要參數：

表2 除塵器設備參數表

4.7 連鑄區域超低排放改造項目

（1）1 號2 號230*1950mm 雙流單切板坯連鑄機減排工藝及主要參數。

在鋼包中包上方設置移動式除塵罩，在連鑄機鑄坯火焰切割區域設置移動式除塵罩，在存坯區設置廢坯切割移動式除塵罩。建設一套處理風量45×104m3/h 的除塵設施，處理1、2 號連鑄機鋼包中包、連鑄機鑄坯火焰切割、廢坯切割產生的煙氣。

主要技術參數：

鋼包中包移動式除塵罩，數量：共2 個。

火焰切割移動式除塵罩，數量：共4 個。

廢坯切割移動式除塵罩，數量：共1 個。

表3 各個除塵點設計風量

風量計算：

鋼包中包除塵風量：

矩形罩，3 面敞開形式，放散源至罩口距離0.5m ～8m，敞開面流速：0.2m/s ～1.0m/s，計算風量：120000m3/h。

火焰切割除塵風量：

矩形罩，4 面敞開形式，放散源至罩口距離2m，敞開面流速：0.2m/s ～1.0m/s，計算風量：20000m3/h。

表4 鋼包中包移動式除塵罩技術數據

表5 火焰切割移動式除塵罩技術數據

表6 廢坯切割移動式除塵罩技術數據

（2）3 號4 號5 號單流雙切割板坯連鑄機減排工藝及主要參數。

在鋼包中包上方設置移動式除塵罩，在連鑄機鑄坯火焰切割區域設置移動式除塵罩，在存坯區設置廢坯切割移動式除塵罩。

建設一套處理風量120×104m3/h 的除塵設施，處理3、4、5號連鑄機鋼包中包、連鑄機鑄坯火焰切割、二步廢坯切割、新建LF 爐產生的煙氣。

主要技術參數：

鋼包中包移動式除塵罩，數量：共3 個。

火焰切割移動式除塵罩，數量：共6 個。

廢坯切割移動式除塵罩，數量：共1 個。

表7 各個除塵點設計風量

風量計算：

鋼包中包除塵風量：

矩形罩，3 面敞開形式，放散源至罩口距離0.5m ～8m，敞開面流速：0.2m/s ～1.0m/s，計算風量：120000m3/h。

火焰切割除塵風量：

矩形罩，4 面敞開形式，放散源至罩口距離2m，敞開面流速：0.2m/s ～1.0m/s，計算風量：20000m3/h。

表8 鋼包中包移動式除塵罩技術數據

表9 火焰切割移動式除塵罩技術數據

表10 廢坯切割移動式除塵罩技術數據

5 結論

通過在煉鋼4 座210 噸轉爐鋼渣跨拆包位增設風量175000m3/h 除塵系統以及將現有的中間包包坨切割位除塵器與中間包傾翻位除塵器的除塵管路并入新增的鋼鐵包拆包位除塵管路中的舉措，連鑄5 臺鑄機鋼包中包、火焰切割增設、廢坯切割分別增設120000m3/h、40000m3/h、80000m3/h 除塵設施，使煉鋼鋼渣跨除塵以及連鑄除塵粉塵濃度達到10mg/m3以內，使無組織揚塵治理達到超低排放水平，從而對煉鋼廠煉鋼- 連鑄減排得到合理控制。