連鑄坯火切機新一代高效智能除塵裝備技術研發(fā)與應用

陳萬福，曾 暉，張 戈，董洪壯

（山東鋼鐵集團有限公司研究院，山東 濟南 250101）

1 前言

近年以來，國家環(huán)保主管部門開始重點對鋼鐵企業(yè)內粉塵無組織排放污染進行整治，山東省制定的山東省鋼鐵工業(yè)污染物排放標準（DB 37—990—2013）對燒結、煉鐵、煉鋼工序無組織排放進行了限定。山東省生態(tài)環(huán)境廳2019年11月13日發(fā)布的“山東省鋼鐵行業(yè)超低排放改造實施方案（征求意見稿）”明確要求，2020年年底全省現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)基本完成超低排放改造，其中對無組織排放（燒結、煉鐵、煉鋼工序有廠房車間）顆粒物濃度要求為8 mg/m3。

火切機區(qū)域的粉塵無組織排放是一種可視化和可感官的粉塵污染。鋼鐵行業(yè)對火切機區(qū)域的粉塵治理力度逐步加大，但效果一般。為了更好地解決火切機區(qū)域的粉塵排放問題，山鋼研究院綠色制造團隊自主研發(fā)的特鋼火切機新一代高效智能裝備技術，在無組織排放環(huán)境下能有效控制粉塵排放，同時智能化平臺將分散的無組織排放操控，匯集在同一平臺，利于集中管控，手機APP及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁可實現(xiàn)隨時監(jiān)控。將火切機新一代高效智能除塵裝備技術應用于鋼鐵企業(yè)無組織排放點，最大限度地減少粉塵排放，實現(xiàn)低投入、低成本的削減污染，滿足國家環(huán)保的嚴格要求，為鋼鐵企業(yè)打造“綠色夢工廠”藍圖創(chuàng)造條件。

2 連鑄坯火切機煙塵現(xiàn)狀及治理技術分析

2.1 煙塵現(xiàn)狀

在煉鋼工序中，從轉爐（或電爐）生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉以后，需要將鋼水通過連鑄工藝鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。根據(jù)成品規(guī)格及后步工序需要將鋼坯在線切割成各種尺寸，火焰切割具有不受鑄坯斷面大小及溫度限制的特點，因此，在鑄坯斷面較大的連鑄機上幾乎都采用火焰切割。

山鋼股份萊蕪分公司特鋼廠100 t電爐生產(chǎn)線主要生產(chǎn)大尺寸棒材，其原材料坯型為圓柱形；50 t電爐生產(chǎn)線主要生產(chǎn)棒材，其原材料坯型為方坯形。當鋼坯達到定尺長度后用火焰切割機進行分段切割，切割過程中產(chǎn)生大量的煙塵，特別是切割高合金、不銹鋼以及耐熱鋼時需要加超細鐵粉輔助切割，產(chǎn)生更大的煙塵。目前火切機區(qū)域未配有除塵設施，切割煙塵處于無組織排放狀態(tài)，切割煙塵直接排放彌漫到廠房內部及頂部，對周圍環(huán)境空氣造成巨大的污染，對現(xiàn)場操作人員職業(yè)勞動安全危害大，嚴重不符合《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標準》（DB 37/2376—2013）要求。

2.2 煙塵治理技術分析

袋式除塵器與電除塵器性能對比見表1。

表1 袋式除塵器與電除塵器性能對比

3 高效智能裝備技術及工藝路線

3.1 技術路線

火切機區(qū)域的除塵系統(tǒng)主要解決兩個問題：一是及時將切割時產(chǎn)生的煙塵收集起來，防止煙塵在廠房內擴散，保障作業(yè)環(huán)境；二是將收集的煙塵進行集中處理，用除塵器把粉塵從煙氣中分離出來，使處理過的氣體達到排放標準要求。在傳統(tǒng)除塵設計思路上進行優(yōu)化創(chuàng)新，主要從以下幾個方面對特鋼火切機區(qū)域除塵裝置進行研發(fā)設計：

（1）基于火切機區(qū)域粉塵及氣體流動的基本數(shù)據(jù)分析，進行CFD模擬研究及預測，開發(fā)設計科學合理的除塵罩。（2）根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)要求及火切機維修需求，除塵裝置應滿足在線使用、離線裝備維護要求。（3）根據(jù)現(xiàn)場空間，采用集成化模塊設計除塵裝置，設備結構緊湊，空間占用少，設備增加量少，工藝流程簡潔、除塵效率高。高效智能裝備技術路線見圖1。

圖1 技術路線

3.2 工藝路線

結合萊鋼特鋼事業(yè)部連鑄火切機設備現(xiàn)場實際情況，采用抑塵和除塵相結合的原理進行煙塵氣治理。設計的煙氣治理裝置由移動框架、抽風罩、蜂窩陶瓷板、電機、抽風管、風機、排風管、除塵套、梅花噴頭、水平噴管等裝置組成。切割煙氣經(jīng)渣池水簾密封一次降塵和降溫后，煙氣上升經(jīng)噴霧抑塵進行二次降塵，然后進入集氣罩，經(jīng)吸氣管道接入風機，經(jīng)風機引風加壓后，進入二位一通，除塵后煙氣進入排煙管道，在排煙管道上設3支噴槍進行噴霧抑塵，進一步減少末端煙氣含塵量，達到排放要求。詳細除塵工藝流程見圖2。

圖2 工藝路線

4 實施效果

根據(jù)現(xiàn)場切割鋼種不同，產(chǎn)生的煙塵量不同，采用一鍵式切換模式，優(yōu)化設備運行費用，降低運行成本。萊鋼特鋼事業(yè)部50 t火切機鋼種與除塵模式匹配關系見表2。

表2 特鋼50 t火切機鋼種與除塵模式匹配關系

根據(jù)排放要求，無組織排放的崗位煙氣粉塵濃度小于8 mg/m3。經(jīng)具有專業(yè)資質的公司對生產(chǎn)崗位粉塵濃度進行檢測，啟動除塵設施后，排放的煙氣粉塵濃度低于8 mg/m3。

5 結語

（1）除塵裝置采用在線使用、離線裝配維護，粉塵在線收集、在線處理的工作模式，可移動式集成模塊化設計，設備結構緊湊，空間占用少，設備維護簡便，運行成本低。充分利用原有水處理系統(tǒng)，總耗水增量為0。

（2）整套系統(tǒng)采用智能化控制，信息化遠程監(jiān)控模式；根據(jù)不同鋼種采用一鍵式切換工作模式，達到運行最優(yōu)化效果。

（3）采用除塵、抑塵技術有效結合，提高除塵效率。煙氣治理效果良好，達到系統(tǒng)設計要求，經(jīng)第三方檢測，崗位粉塵濃度低于8 mg/m3。