宣鋼新2#高爐出鐵場擺動流嘴除塵應用研究

舒剛 文福

摘? 要：高爐出鐵場擺動流嘴處是出鐵場平臺重要的塵源點，文章結合宣鋼新2#高爐出鐵場除塵實際情況，在實際觀察和測試的基礎上，分析總結了改進出鐵場擺動流嘴除塵效果的措施。

關鍵詞：擺動流嘴;除塵;改進措施

中圖分類號：X757? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0189-02

Abstract： Swing spout is the most important place for duct producing on blast furnace casting house. This paper proposes measures to improve the dedusting effectiveness on the basis of observation and test for swing spout dedusting in Xuangang No.2 Blast Furnace.

Keywords： swing spou; dedusting; improvement measures

1 概述

鋼鐵工業是一個高能耗、高污染的產業，也是節能減排潛力最大的行業之一。2019年生態環境部印發了《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》[1]，對鋼鐵行業污染物排放與治理提出了更高的要求。

高爐出鐵場作為高爐冶煉生產的主要平臺，出鐵場在出鐵口及擺動流嘴處產生的煙塵是高爐主要的污染源。隨著高爐強化冶煉及大型化和生產流程的科學化，出鐵場也提出了“清潔工廠”的概念。因此，高爐出鐵場除塵系統對于降低高爐污染物排放對大氣的影響，改善操作工人的生產工作環境具有十分重要的意義。

高爐出鐵場作為高爐冶煉生產的主要平臺，出鐵場在出鐵口及擺動流嘴處產生的煙塵是高爐主要的污染源，常規的治理方法是在塵源點上設置局部捕集罩，通過管道連接至除塵器處理后排放[2]。目前，高爐出鐵場擺動溜嘴處除塵效果遠不能滿足環保要求，常用的改善方法主要是采用增大除塵風量、增加吸風點數量，以達到提高捕集效率的目的。但是隨著除塵風量的增加，同時也存在系統投資增大，除塵器規模擴大，運行能耗及費用增高的突出矛盾。此問題在鋼鐵企業中具有普遍性，并亟待解決。

2 擺動溜嘴除塵的工藝特征

鐵水從鐵溝流到擺動流嘴，擺動流嘴傾斜，將鐵水倒入鐵水罐或者魚雷罐車中，由于在鐵水下落過程中，當鐵水與鐵水罐內壁面碰撞時，產生粉塵反彈，從而散發大量的煙塵，在動壓和熱壓的共同作用下，含塵煙氣向四周急劇擴散[3]。由于高爐出鐵場擺動流嘴區間狹小，既要滿足高爐生產工藝上罐位觀察、投加保溫劑等需求，又不能對鐵水系統的物流運輸產生影響，因此擺動流嘴處除塵受到了諸多的限制。

由于工藝生產條件、地理環境等因素的影響，高爐擺動流嘴處的煙氣捕集效果普遍不佳，主要體現在以下幾個方面：

（1）擺動溜嘴更換鐵水罐及投放保溫劑時煙塵瞬間排放量極大。

（2）含塵氣體的溫度非常高，熱壓作用強烈。

（3）捕集形式受到工藝條件和作業環境的限制。

3 實際工程應用

3.1 宣鋼新2#高爐出鐵場除塵概況

新2#2500m3高爐為一個矩形出鐵場，3個出鐵口。鐵口是交替出鐵，但在高峰期會有兩個鐵口短時間的重疊，即在考慮一個出鐵場出鐵的同時考慮另一個鐵口的抽風量。

高爐出鐵時出鐵口、擺動流嘴為主要塵源點。鐵口頂部設置頂吸、側吸風罩，以捕集鐵口、主溝區域散發出的煙氣;砂口、鐵溝、渣溝設罩蓋及抽風管;擺動流嘴采用密閉式吸風罩進行抽風，以有效地控制煙塵，避免煙囪擴散對工藝生產帶來不利影響。

3.2 擺動流嘴除塵改進措施

3.2.1 擺動流嘴周圍密閉

由于宣鋼特殊的地理位置，常年主導風向為西北風，平均風速7～15m/s。擺動流嘴處由于鐵路運輸的需要，一般設置為全敞開式，因此受到穿堂風的影響特別明顯。當擺動流嘴傾倒鐵水時，穿堂風會在鐵水罐區域形成渦流，增加含塵煙氣的動壓，不僅增加了含塵顆粒的逃逸率，對出鐵場平臺下的環境產生二次污染，還會嚴重影響出鐵場上作業人員對鐵水罐裝入量的判斷，帶來安全隱患。

本次宣鋼出鐵場除塵的布置，在不影響鐵水物流的前提下，創造性的對擺動流嘴兩側進行了封閉。封閉采用普通耐火磚，厚度為240mm。擺動流嘴南北方向實現密閉后，有效的減小了西北方向穿堂風的影響，大大提高了擺動流嘴煙塵的捕集效率。

3.2.2 擺動流嘴吸風口位置

傳統出鐵場除塵擺動流嘴多數采用上抽風的形式，即在出鐵場平臺上方做一個拱形捕集罩，在積塵罩側方或者頂部連接除塵管道，同時，保溫劑投料口和鐵水罐位觀察孔也設置在捕集罩上。上抽風除塵方式主要存在以下不足：

（1）上抽風式需要很大風量才能使變動流嘴罩面形成負壓。擺動流嘴煙塵受熱壓影響大，上抽風式煙塵熱壓作用加強，因此需要更大風量來保證捕集罩罩面處于完全負壓區。

（2）上抽風式會破壞出鐵場平坦化，不利于出鐵場平臺上物料組織。

（3）上抽風式不利于投放保溫劑，對擺動溜槽本體的檢修帶來不便。

宣鋼出鐵場擺動流嘴除塵，將除塵點布置在擺動流嘴罩面下，不僅可以降低除塵系統的風量，還能保證出鐵場的平坦化操作。根據計算流體力學研究，吸風口位于擺動流嘴除塵罩長邊側，并低于除塵罩面400～500mm時，經過測試，煙塵捕集效率高達95.4%[4]。

3.2.3 擺動流嘴下部改進

擺動流嘴向鐵水罐中傾倒鐵水時，為了保證操作安全性，擺動流嘴下方與鐵水罐之間，通常留有800mm～1200mm的間隙。間隙的存在不僅會增大煙塵逃逸的空間，還會導致除塵過程中吸入大量的野風，導致除塵效率下降，增大系統運行的能耗。

宣鋼新2#高爐出鐵場除塵在擺動流嘴下采用了倒錐體結構，將擺動流嘴下沿四周區域用隔熱板封堵，減小了擺動流嘴結構部分與鐵水罐之間的間隙，減小了煙塵的逃逸區間，減少了野風吸入量，同時有效地降低了高溫含塵煙氣熱壓和動壓的作用，提高了煙塵捕集效率。

擺動流嘴下部空間封堵時，需要注意的事項有：

（1）封堵面積必須滿足煉鐵生產鐵水傾倒的條件。

（2）必須采取可靠的隔熱措施，避免封堵板受熱變形甚至脫落。

（3）封堵時需考慮方便清理濺渣。

3.2.4 擺動流嘴除塵現場測試

宣鋼新2#高爐出鐵場除塵投產后，對出鐵場平臺特別是擺動溜槽區域粉塵濃度做了現場測試，測試儀器選用粉塵濃度測量儀，對擺動流嘴區域范圍內共取樣20點，進過現場測試，擺動流嘴觀察孔罩內粉塵濃度112mg/Nm3，出鐵場擺動流嘴工作區域平均粉塵濃度1.2mg/Nm3，優于國家標準規定限制的8mg/Nm3的要求。

4 結論

（1）捕集效率隨著風量的增大而升高，但風量增大到一定值時，捕集效率的升高并不明顯，同時，風量的增大也會帶來能耗及經濟費用的增高，所以實際中應該綜合考慮除塵風量，使其性價比達到最好。

（2）提高擺動流嘴處捕集效率的措施有：

第一，減小擺動流嘴區域穿堂風的影響;

第二，改變除塵風口布置方式;

第三，減小擺動流嘴與鐵水罐之間的間隙。

參考文獻：

[1]環大氣[2019]35號.關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見[Z].生態環境部，2019.

[2]孫一堅，沈恒根.工業通風[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]王怡，張璽，王繼宏.浮力羽流原理分析與研究進展[J].山西建筑，2011，37（20）：120-122.

[4]王怡，黃艷秋，劉加平，等.煉鐵廠高溫煙氣流場特性及排風罩優化[J].土木建筑與環境工程，2013，35（增刊）：162-166.