安鋼4 000 m3級高爐爐前設備環保設施概述及改造

王維 鮑規劃 蘆寧 索學坤

摘 要：當今社會中，環保已經成為越來越多人關注的問題。高爐出鐵場，尤其是鐵口附近、渣鐵溝周邊的爐前區域，是整個高爐車間操作人員最多、工作條件最差、自動化程度最低的地方，也是高爐工序除塵的重點和難點。通過對爐前環保設施簡單描述，分析鐵口區域煙塵產生原因及分布情況，發現其中存在的不足，通過部分改造使爐前環境達到更高的環保標準。

關鍵詞：4 000 m3級高爐；爐前環保設施；移蓋機；渣溝改造

OVERVIEW AND RENOVATION OF ENVIRONMENTAL PROTECTION FACILITIES FOR THE FRONT EQUIPMENT OF THE 4 000 m3 BLAST FURNACE AT ANYANG IRON AND STEEL

Wang Wei? ? Bao GuiHua? ?Lu Ning? ? Suo XueKun

（Anyang Iron and Steel Co.， Ltd? ? Anyang? ? 455004，China）

Abstract：In today's society， environmental protection has become an increasingly concerned issue. The blast furnace tapping area， especially the front area near the iron mouth and slag iron ditch， is the place with the most operators， the worst working conditions， and the lowest level of automation in the entire blast furnace workshop. It is also the key and difficult point of dust removal in the blast furnace process. By briefly describing the environmental protection facilities in front of the furnace， analyzing the causes and distribution of smoke and dust in the iron mouth area， and identifying the shortcomings， some modifications were made to achieve higher environmental standards in front of the furnace.

Key words：4 000 m3 blast furnace; environmental protection facilities in front of the furnace; renovation of the lid moving machine; transformation of slag ditch

0? ? 前? ? 言

當今社會中，環保已經成為越來越多人關注的問題。各行各業都在努力減少環境污染，以降低對地球的影響。而在工業生產中，很多企業正在探索設備改造環保措施，以達到更為環保的生產方式。高爐出鐵場，尤其是鐵口附近、渣鐵溝周邊的爐前區域，是整個高爐車間操作人員最多、工作條件最差、自動化程度最低的地方，也是高爐工序除塵的重點和難點。據統計，每生產1 t鐵水，出鐵場平均產生約22.5 kg煙塵。安鋼4 000 m3級高爐有效容積4 747 m3，平均日產10 000 t以上鐵水，其出鐵場的煙塵量超過20 t/天，且部分煙塵粒徑很小，屬于微粒，出鐵場煙塵控制已成為鋼鐵廠環保工作的重點之一。

1? ? 安鋼4 000 m3級高爐爐前環保設施簡介

安鋼4 000 m3級高爐設計初期就秉承降低高爐生產的能耗、物耗，充分考慮利用各種副產品，減少廢棄物。工藝和設備選型上重視環境保護，努力把污染降到最低水平，排放指標達到國內同類高爐先進水平，實現清潔生產，主要指標達到國家一級清潔生產的標準。安鋼4 000 m3級高爐爐前共設4個鐵口，采用矩形雙出鐵場，兩個出鐵場分C1、C2對稱布置。No.1、No.2鐵口布置在C1出鐵場上，No.3、No.4 鐵口布置在C2出鐵場上，每個出鐵場兩鐵口間夾角為78°。出鐵場設有4條固定貯鐵式主溝、4套渣鐵溝、4臺鐵擺動流槽、4 臺液壓泥炮、開鐵口機和移蓋機。C1出鐵場上的2臺泥炮、開鐵口機布置在No.1、No.2鐵口之間，C2出鐵場上的2臺泥炮、開鐵口機布置在No.3、No.4鐵口之間，移蓋機均布置在每條主鐵溝的另一側。見圖1、圖2。

出鐵場廠房為封閉式，下部設有吸風口，出鐵場的主要煙塵來源于渣鐵流經處和開堵鐵口時，處理好這些煙塵對改善出鐵場的工作環境尤為重要。為有效除去這些煙塵，出鐵場設有較為完善的通風除塵設施，在鐵口兩側及頂部、主鐵溝撇渣器及擺動流槽等處設有強力抽風除塵點，使出鐵場環境大為改善，其余少量含塵氣體，通過出鐵場屋頂自然排放。

除塵系統均為負壓式，凈化設備采用低壓脈沖袋式除塵器，除塵風機采用離心式風機。系統流程為：含塵氣體經吸風抽風管道、進入除塵器作凈化處理，然后通過風機送入消聲器，再經排氣煙囪排入大氣。排放氣體的含塵濃度≤30 mg/m3（標態）。除塵器收集的粉塵經輸灰設施送入儲灰倉儲存，定期用汽車外運并集中處理。見圖3、圖4。

除塵系統風量按2個鐵口同時出鐵考慮。設置2套并聯運行的除塵器，分別對應一個鐵口。兩套并聯運行的除塵器進口設置連通管，除塵器可互為備用。本除塵系統共設有除塵抽風點約28個。各抽風點風量分配見表1。

除塵系統設計風量為1 800 000 m3/h，風機風量2 000 000 m3/h。鐵口除塵采用多點聯合抽風的方式，在風口平臺端部鐵溝上方設頂吸罩，并在鐵口兩側設側吸罩。為增強對鐵口處煙氣的控制，在頂吸罩罩邊及風口平臺下加設擋煙垂壁，最大限度地在風口平臺區域將鐵口產生的煙塵就地捕集，見圖5。

擺動溜槽采取兩點并聯抽風的方式，在出鐵場平臺下的擺動溜槽圍裙處設置兩個側吸罩。抽風直接作用于鐵流傾注點，及時有效捕集作業時產生的煙塵，見圖6。

2? ? 爐前煙塵產生的原因、危害及除塵難點

高溫液態渣鐵從爐內流出時，由高壓變到常壓，并在鐵口處有跌落，渣鐵中所含煙塵逸出，并與空氣發生反應，同時高溫液態渣鐵本身與相對較冷泥料及空氣接觸、反應，產生大量煙塵。一般正常出鐵期間產生的煙塵稱為一次煙塵，開、堵鐵口時產生的煙塵稱為二次煙塵。鐵口區煙塵量約占出鐵場煙塵總量的30%，其中一次煙塵和二次煙塵大約各占一半，粒徑小于10 μm的約占三分之二。一次煙塵的特點是產生速度（單位時間內煙塵產生量）并不大，持續時間相對較長；二次煙塵的特點是煙塵產生速度較大，煙塵的塵粒很小，1 μm以下的占60%以上。煙塵中粒徑大于10 μm的稱為灰塵，沉降速度較快；粒徑在5～10 μm的稱為塵霧，沉降速度很慢，能在空氣中浮游數天乃至數年。粒徑5 μm以下的粉塵微粒為可吸人粉塵，對人體健康有直接危害。鐵口區煙塵（尤其是二次煙塵）粒徑小，對環境和操作人員有一定影響。若不對其進行捕集，彌漫在車間內的煙塵只能靠廠房自然通風外排。出鐵場廠房自然排風可在一定程度上改善車間內環境，但爐前作業環境改善不大，而且排到廠房外的煙塵對大氣環境仍有污染。完善出鐵場除塵系統是必然趨勢。

出鐵場揚塵點主要在鐵口、鐵溝、渣溝、擺動流嘴等處，但由于爐前設備布局較為分散，鐵口和主溝前段的鐵口區因開堵鐵口時泥炮、開口機和移蓋機位于此處，操作者需隨時監視出鐵時鐵口情況等原因，吸塵設施布置受到很大限制；而渣鐵溝蓋板與渣鐵溝之間有一定的縫隙，側吸效果并不理想，這些均是爐前除塵難點，需要予以改進完善。

3? ? 爐前部分設施改造

3.1? ? 爐前移蓋機檢修口蓋板密封改造

3.1.1? ? 改造原因

安鋼4 000 m3級高爐正常出鐵時一次煙塵產生速度并不大，為減少抽風量，一般將主溝前段加蓋，并設移蓋機予以活動。移蓋機位置位于風口平臺下部，為便于維修，移蓋機上方留有檢修孔并安裝蓋板；由于檢修孔位于鐵口正上方，原設計未考慮蓋板與風口平臺之間密封問題，出鐵時蓋板邊緣經常出現冒煙現象無法除塵，這一問題亟待解決。

3.1.2? ? 改造思路

檢修孔蓋板為普通蓋板，檢修孔長約4.5 m，蓋板分為4塊，密封效果差；通過改造，在蓋板下方增加一層蓋板，此蓋板主要起密封作用，蓋板一體制作，無接縫，蓋板與外部支撐板同步制作，確保蓋板拆安的情況下盡量減少間隙，兩層密封也形成了迷宮密封效果。

3.1.3? ? 改造效果

從改造至今，徹底解決了出鐵時移蓋機檢修孔冒煙的情況，風口平臺人員日常檢查、檢修及除塵效果均有改善（見圖7）。

3.2? ? 渣溝增加側吸除塵及部分密封改造

3.2.1? ? 改造原因

安鋼4 000 m3級高爐配合鐵口共設有四條渣溝，每條渣溝長度約30余米，因設計時設置除塵點較少，能力不足，出鐵時蓋板間隙有煙塵逸出。

3.2.2? ? 改造思路

通過計算風量，在每條渣溝中間段位置溝側增加一處吸塵點，收塵口1 200 mm×500 mm，支管管徑DN750，支管分別接至小坑除塵支管和擺動除塵支管；同時將渣溝至?；畏忾]，使渣溝內形成微負壓。

3.2.3? ? 改造效果

通過改造，在渣溝蓋板及渣溝兩側貼合完好的情況下，解決了渣溝出鐵時的冒煙問題，見圖8。

3.3? ? 爐前渣溝溝幫結構改造

3.3.1? ? 改造原因

渣溝蓋板與渣溝沿由于結構原因，往往無法完全密封，加之溝側支撐面小，且長期需鉤機等大型機械車輛通過，造成溝幫溝沿塌陷，出鐵時有煙塵逸出。

3.3.2? ? 改造思路

渣溝蓋板與溝幫溝沿之間密封為“Z”型結構，通過改造，密封結構為迷宮式結構，同時增加溝幫厚度，增大支撐力，解決溝幫溝沿塌陷問題。

3.3.3? ? 改造效果

改造更換過后至今，未出現渣溝溝幫、溝沿塌陷的情況，同時徹底解決了出鐵時渣溝冒煙的情況，見圖9 、圖10。

4? ? 結? ? 語

高爐爐前設備環保設施是高爐除塵的重中之重，是關系到整個煉鐵體系環保是否達標的一項重要參考指標。通過對爐前環保設施的完善改造，對爐前職工身心健康也起到至關重要的效果?！熬G水青山就是金山銀山”從根本上更新了關于自然資源的傳統認識，打破了發展與保護對立的束縛，樹立了保護自然環境就是保護人類、建立生態文明就是造福人類的新理念。

參考文獻

[1]? ? 柴立元，彭兵.冶金環保手冊[M]. 長沙：中南大學出版社，2016.

[2]? ? GB 50505-2009，高爐干法袋式除塵設計規范[S].

[3]? ? 全國環保產品標準化技術委員會環境保護機械分技術委員會，中鋼集團天澄環?？萍脊煞萦邢薰?環保裝備技術叢書 袋式除塵器[M].北京：中國電力出版社，2017.