轉(zhuǎn)爐區(qū)域三次除塵系統(tǒng)的改造

趙 錄

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)進入攻堅階段，鋼鐵行業(yè)成為大氣污染治理的主戰(zhàn)場，近兩年的政府工作報告中均提出推動鋼鐵等行業(yè)超低排放改造。2018年6月27日國務(wù)院國發(fā)〔2018〕22號《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃的通知》中指出要推動實施鋼鐵等行業(yè)超低排放改造，強化工業(yè)企業(yè)無組織排放管控；2019年4月29日，由生態(tài)環(huán)境部等五部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》正式發(fā)布，全面推動全國各省市鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作的進程。天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司將環(huán)保工作和綠色發(fā)展放在首位，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營現(xiàn)狀和實際管理需要，找準(zhǔn)重點，精準(zhǔn)施策，積極開展了煉鋼轉(zhuǎn)爐區(qū)域三次除塵系統(tǒng)改造攻關(guān)實踐，保證顆粒物達(dá)標(biāo)排放。

1 項目背景

聯(lián)合特鋼公司現(xiàn)有頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐3座，最大出鋼量 120 t，公稱出鋼量100 t，平均冶煉周期 33 min，最大吹氧強度 4.5 m3/mint鋼水。冶煉產(chǎn)生高溫、夾雜、易爆、有毒混合煙氣，大部分經(jīng)汽化煙道冷卻，溫度由1 450～1 600℃降低為900℃，先進入塔文式煙氣一次除塵系統(tǒng)處理，一部分經(jīng)過爐周風(fēng)道進入二次除塵系統(tǒng)處理，還有部分經(jīng)過爐口、檔火門、氧槍孔等處彌散，加上來自倒灌區(qū)域、廢鋼區(qū)域的鐵水、廢鋼烘烤產(chǎn)生的煙氣構(gòu)成三次煙氣。至今，煉鋼廠共配備了8套除塵裝置，小時煙氣處理量為374.1萬m3。盡管如此，仍然存在部分粉塵無組織排放現(xiàn)象。隨著環(huán)保形勢的日趨嚴(yán)峻和環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，煉鋼廠針對這部分無組織排放粉塵治理開展了技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)調(diào)研、分析、討論、確認(rèn)，決定實施煉鋼轉(zhuǎn)爐區(qū)域三次除塵系統(tǒng)改造項目，通過改造，保證顆粒物排放濃度≤10 mg/Nm3。

2 三次除塵建設(shè)創(chuàng)新技術(shù)改造思路及確定

2.1 現(xiàn)有除塵系統(tǒng)配置情況

為精準(zhǔn)施策，聯(lián)合特鋼公司煉鋼廠對現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐區(qū)域除塵系統(tǒng)配置情況進行了分析，具體情況如下：

（1）一次除塵

2013年，聯(lián)合特鋼公司對3座轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵系統(tǒng)的“二文一塔”O(jiān)G重陀喉口濕法除塵進行了改造，改為四代OG除塵系統(tǒng)，每臺OG系統(tǒng)設(shè)計煙氣量為168 000 m3/h。

（2）二次除塵

聯(lián)合特鋼公司轉(zhuǎn)爐煉鋼區(qū)域設(shè)置2臺長袋脈沖布袋除塵系統(tǒng)（主要處理轉(zhuǎn)爐兌鐵水所逸出的煙塵、高位料倉卸料時產(chǎn)生的粉塵、原料轉(zhuǎn)運過程中的粉塵等），每臺過濾面積25 680 m2，處理煙氣量876 480 m3/h，采用高效覆膜濾料。

（3）其它除塵設(shè)施情況

地下料倉除塵、鐵水脫硫站除塵系統(tǒng)和鐵水倒罐除塵系統(tǒng)除塵設(shè)施配置情況如表1所示。

2.2 現(xiàn)有布袋除塵器存在的問題

表1 地下料倉、鐵水脫硫和鐵水倒罐除塵設(shè)施配置情況

布袋除塵器運行中主要有3大問題：粉塵排放超標(biāo)、除塵器壓力比正常高、濾袋的使用壽命過短。

2.2.1 粉塵排放超標(biāo)

濾袋表面的初始層不夠、濾袋破損、濾袋裝配不良是造成粉塵排放超標(biāo)的基本原因。

2.2.2 阻力過高

除塵器的阻力在除塵器的設(shè)計中已經(jīng)設(shè)定，但在除塵器的運行中，會發(fā)生除塵器的阻力在短時間急劇增加現(xiàn)象。阻力過大的原因可以分為兩種：除塵器在系統(tǒng)運行后立刻發(fā)生；除塵器在工作一段時間后發(fā)生。如果是新裝除塵器的設(shè)計不當(dāng)，容易造成第一種現(xiàn)象的發(fā)生；造成第二種現(xiàn)象是操作問題和維修方面所致：主要原因是濾袋的清洗不良，濾袋堵塞、進氣分配不勻。

2.2.3 濾袋的壽命過短

濾袋的品種使用不當(dāng)、濾袋的品質(zhì)、過濾氣速、粉塵負(fù)載、粉塵成分、粉塵特性、清洗方法、清洗頻率、系統(tǒng)開機、停機次數(shù)以及相關(guān)的維護工作都影響到濾袋的壽命。

2.3 確定本次改造項目采用的除塵器

根據(jù)以往布袋除塵器運行中經(jīng)常出現(xiàn)粉塵排放超標(biāo)（如濾袋破損等導(dǎo)致）、除塵器阻力過高（設(shè)計環(huán)節(jié)、后期操作維護不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致）、濾袋的使用壽命過短（濾袋品質(zhì)不過關(guān)）的問題，確定本次所采用的脈沖布袋除塵器相關(guān)要求如下：

2.3.1 確定除塵器基本要求

選擇高效覆膜濾料；選擇合適的清灰系統(tǒng)；確保除塵器過濾風(fēng)速低于0.6 m3；確保除塵器結(jié)構(gòu)合理；實現(xiàn)自動氣力輸灰；能夠?qū)崿F(xiàn)離線維修。

2.3.2 確定工藝流程

本項目主要針對轉(zhuǎn)爐加料產(chǎn)生的廢氣和鐵水倒灌產(chǎn)生的廢氣等進行收集處理，共設(shè)置6個集氣罩，分別為：轉(zhuǎn)爐加料跨南側(cè)接鐵水區(qū)域屋頂罩（2個）、鐵水倒灌除塵罩（1 個）、轉(zhuǎn)爐加料跨 1#、2#、3#轉(zhuǎn)爐屋頂罩（3個）。

2.3.2.1 確定工藝流程

工藝流程詳述：各產(chǎn)塵點處產(chǎn)生的廢氣，在引風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓的作用下，被各自的集氣罩收集，經(jīng)過各支管道匯入總進風(fēng)管道，然后進入低壓脈沖反吹布袋除塵設(shè)施，在布袋的作用下濾去氣流中的粉塵，凈化后的氣體由除塵器出風(fēng)口排出，經(jīng)過風(fēng)機站管道、風(fēng)機，最后由50 m高排氣筒排入大氣。而被布袋過濾下來的灰塵通過脈沖閥定期循環(huán)噴吹落入除塵器灰斗中，下落至倉泵中，倉泵加壓后將物料輸送至目標(biāo)倉，目標(biāo)倉安裝倉頂除塵器（不設(shè)大氣排氣口）。目標(biāo)倉可根據(jù)需要直接將粉塵再次回收利用，由氣力輸送方式直接輸送到原料場，按比例混配入燒結(jié)料送入燒結(jié)機綜合利用。本項目生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

除塵系統(tǒng)工藝流程：各吸塵點→除塵閥門→除塵管道→低壓脈沖布袋除塵器→除塵主風(fēng)機→消聲器→煙囪。

2.3.2.2 確定除塵選項

根據(jù)煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域現(xiàn)場情況，將配置一套過濾面積53 000 m2、處理煙氣量160萬m3/h的低壓脈沖反吹布袋除塵設(shè)施，具體要求如表2所示。

圖1 本項目生產(chǎn)工藝流程及產(chǎn)污節(jié)點圖

表2 低壓脈沖反吹布袋除塵設(shè)施具體參數(shù)要求

2.3.2.3 確定除塵系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）濾袋

選用褶皺濾袋，Ф160×6 500 mm，濾袋為12個褶皺，單條過濾面積為6.07m2，褶皺成型采用自動設(shè)備制作，不允許純手工制品。濾袋袋口必須采用防泄漏結(jié)構(gòu)，袋口設(shè)雙道整體式氈條卡口，確保濾袋口與除塵器花板密封完整，不掉袋。濾袋縫制采用針線縫紉時，必須對針眼進行涂膠封堵或采用其它有效措施，確保排放濃度≤5 mg/Nm3。

（2）袋籠

與褶皺濾袋配套，縱向筋直徑 Ф3.8 mm，袋籠支撐件為整體成型式或采用阻焊式。阻焊式鋼絲規(guī)格：Ф4（中心環(huán)）、Ф3（支撐桿）雙絲，袋籠采用全自動焊接生產(chǎn)線生產(chǎn)，焊接完成后必須同時進行酸洗或拋丸除銹，外表噴涂有機硅防腐。

（3）濾袋數(shù)量：8 736條。

（4）濾袋材質(zhì) ：550 g/m2滌綸超細(xì)面層針刺氈覆膜濾料。

（5）除塵器布置：采用雙排布置，離線卸灰，每排7個灰斗，每排14個室，每個除塵器灰斗設(shè)置空氣炮及高低料位計。

料位計采用射頻導(dǎo)納式。

脈沖閥：3寸淹沒式，上海袋配或蘇州協(xié)昌，672件。

除塵器外形尺寸：約為 48.16×18 m。

除塵器壁板厚度為5 mm，灰斗壁板厚度為6 mm，花板厚度為8～10 mm（保證平整度），支腿最小規(guī)格為300×200H型鋼。為了確保除塵器濾袋的使用壽命以及降低除塵器的運行阻力，主風(fēng)道向各室分風(fēng)閥氣流速度≤5 m/s，離線閥氣流速度≤8m/s。除塵器進出口氣流速度＜14 m/s。

除塵器灰斗的傾斜角度不得小于60度。灰斗插板閥下預(yù)留高度為3 000。

除塵器供配套進出口織物補償器，共計2臺。

除塵器設(shè)置配套6 m3壓縮空氣儲氣罐，并配套減壓閥1套。

（6）電控系統(tǒng)設(shè)置要求

閥分室設(shè)置端子箱，端子箱以后的接線及其控制由工廠設(shè)計負(fù)責(zé)。包括除塵器本體鋼結(jié)構(gòu)、濾袋、袋籠、噴吹系統(tǒng)等全套設(shè)備。

（7）除塵卸灰系統(tǒng)設(shè)置

除塵器設(shè)置提升閥每室1個共計28個；除塵器每個灰斗設(shè)置空氣炮1個；6 m3壓縮空氣灌1個，設(shè)置在除塵器安裝平臺上。

2.3.2.4 確定除塵風(fēng)機

（1）電源條件

風(fēng)機房高壓電源電壓等級：10 kV±5%，50±0.5Hz三相三線。低壓電源電壓等級：（380/220 V±10）%，（50±0.5）Hz三相四線。PLC 信號：4～20 mA。

（2）水力條件

水壓：0.25～0.3 MPa；水溫：2～35 ℃；水質(zhì)：生產(chǎn)凈水，懸浮物≤40 mg/L；pH 值 7～8.5，硬度 6DIN。

（3）氣體介質(zhì)條件

氮氣壓力：0.8 MPa；流量：200 m3/h。

（4）風(fēng)機設(shè)計參數(shù)

風(fēng)機設(shè)計參數(shù)如表3所示。

（5）風(fēng)機連鎖參數(shù)

表3風(fēng)機設(shè)計參數(shù)

軸承溫度≥90℃報警，軸承溫度≥110℃報警停車；

軸振動值≥7.1 mm/s報警，軸振動值≥11 mm/s停車。

（6）電機連鎖參數(shù)

軸瓦溫度≥75℃報警，軸瓦溫度≥85℃報警停車；

軸振動值≥8.0 mm/s報警，軸振動值≥9.0 mm/s停車。

（7）風(fēng)機特性曲線及能力要求

設(shè)計點效率不低于83%，風(fēng)機全壓升不低于5 500 Pa，流量不低于1 600 000 m3/h。風(fēng)機特性曲線要求平坦，喘振點遠(yuǎn)離工作點。

（8）材質(zhì)及制造要求

葉輪材質(zhì)：15Mn；葉輪軸材質(zhì)：42CrMo鍛件；機殼材質(zhì)：16Mn；軸承箱材質(zhì)：HT250；軸承：SKF或FAG(帶銅保持架)；進出風(fēng)口：16Mn；葉輪材質(zhì)：高強度合金鋼，焊后再進行整體除應(yīng)力。

2.3.2.5 除塵氣力輸灰系統(tǒng)

轉(zhuǎn)爐三次除塵氣力輸送系統(tǒng)包括從除塵器灰斗下料口開始，到燒結(jié)配料倉進料口為止的氣力輸送系統(tǒng)設(shè)備、控制系統(tǒng)、管道及其它附件。通過壓縮空氣，將除塵灰直接輸送到燒結(jié)配料系統(tǒng)。

氣力除灰系統(tǒng)PLC主機采用西門子系列，放在各除塵器現(xiàn)場，PLC柜防護等級IP54。

氣力輸灰系統(tǒng)通過PLC直接控制和協(xié)調(diào)各閥門的執(zhí)行機構(gòu)或控制儀表正常工作，并帶有觸摸屏來顯示各設(shè)備的運行工況，對各用氣點上的氣源壓力進行監(jiān)控。

綜上所述，確定設(shè)施改造后的主要性能參數(shù)為：

聯(lián)合特鋼公司在煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域增建一套三次除塵系統(tǒng)，即過濾面積53 000 m2、處理煙氣量160萬m3/h的低壓脈沖反吹布袋除塵器，采用褶皺滌綸超細(xì)面層針刺氈覆膜濾料，風(fēng)機功率3 400 kW，煙囪直徑6.5 m，高50 m，出口顆粒物排放濃度＜10 mg/Nm3。建成后的轉(zhuǎn)爐三次除塵系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 煉鋼廠轉(zhuǎn)爐三次除塵

3結(jié)論

鋼鐵行業(yè)的廢氣具有排放量大、污染因子多、污染面廣、無組織排放多等特點，從近幾年新發(fā)布的鋼鐵行業(yè)為相關(guān)環(huán)境保護法律法規(guī)和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)來看，鋼鐵行業(yè)環(huán)境保護工作，特別是大氣污染防治工作提速、提效工作十分緊迫。天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐區(qū)域三次除塵系統(tǒng)項目自2018年12月開工建設(shè)，于2019年4月份建成投入試運行，項目的投入，將顆粒物排放濃度控制在10 mg/Nm3之內(nèi)，減少了轉(zhuǎn)爐區(qū)域粉塵無組織排放，保證了污染物的達(dá)標(biāo)排放，提高了職工工作環(huán)境質(zhì)量，也改善了周邊環(huán)境空氣質(zhì)量，對社會、企業(yè)及職工十分有益。