趙奇強， 郭 帥， 陳培榮

(1.中冶華天南京工程技術有限公司， 江蘇 南京 210019；2.福建三鋼閩光股份有限公司，福建 三明 365000）

福建三鋼閩光股份有限公司（全文簡稱福建三鋼）5 號1 250 m3高爐于2007 年9 月18 日建成投產，此高爐是由中冶華天工程技術有限公司于2006年設計，2018 年8 月1 日停爐進行大修，高爐第一代爐役壽命近11 年，期間共產生鐵1.28×107 t，實現了高爐的高產與長壽。但該高爐生產中也受到一些不利因素的困擾，如因生產中有害元素偏高，特別是鋅負荷過高及爐底煤氣泄漏，造成爐體上漲；熱風管系長期在1 200 ℃以上的高溫運行，導致局部耐火材料損壞、殼體溫度偏高等問題。加之高爐于2006 年開始設計，一些工藝及裝備已經落后，為了保證安全生產和加強5 號高爐以后的環保節能工作，福建三鋼于2018 年8 月對5 號爐進行了環保節能改造，大修保持了原有爐容不變，增加的環保節能措施主要有：采用軟水密閉循環冷卻系統、增設爐頂均排壓煤氣回收、增設爐頂受料斗除塵設施、和增設重力除塵器干霧抑塵和。改造后的高爐于2018 年11 月19 日投產，目前運行效果良好。

1 環保節能改造內容

1.1 爐頂料罐均排壓煤氣回收設施

高爐采用無料鐘串罐爐頂設備，其料罐有效容積為30 m3，受料斗的礦焦料每次進入料罐前，料罐都要進行一次排壓操作，使料罐內的高壓煤氣排出，以便于受料斗的礦焦料能順利放入。在第一代爐役中，料罐排壓操作排放的高爐煤氣通過爐頂消音器直接向高空排放，高爐粗煤氣中含有較多的粉塵，長期排放對周圍環境造成一定的污染。為了解決這一問題，加強環保，第二代爐役增設了料罐均排壓煤氣及煤氣灰回收系統（流程見圖1），該系統采用了兩路完全相同的均排壓煤氣放散、回收及均壓設計，生產時兩路同時工作，但每一路設計都具備另一路檢修時的正常工作能力。料罐排壓時，高爐煤氣經過旋風除塵器進行初級除塵后進入布袋除塵器進行二次除塵，之后的凈煤氣經調壓接入凈煤氣管網，料罐排壓壓力至10 kPa 時停止煤氣回收，剩余少量煤氣通過消音器直接排放。料罐均壓時，高壓凈煤氣經過旋風除塵器，將放散時收集的煤氣灰帶回料罐。

圖1 均排壓煤氣回收流程圖

該系統目前運行良好，現高爐爐頂煤氣壓力0.22 MPa，每小時均排壓12 次，每次均壓時間8 s，放散時間4 s，排壓終止壓力0.01 MPa，料罐排壓煤氣回收率約為80%，年減排即回收煤氣量約為8.4×106m3，年減排即回收煤氣灰112 t。該系統投入后煤氣回收量可觀，減排顯著，對環保做出了貢獻。

1.2 爐頂受料斗除塵

高爐采用料車上料方式，主卷揚拉動料車通過斜橋向爐頂受料斗卸料，因爐頂受料斗為開放式，料車傾倒礦焦料時與受料斗有2~5 m 的高差，所以存在有很大的揚塵。與料罐煤氣放散相似，兩者均處于50 m 以上高空，揚塵擴散區域較大，對環境造成一定的污染。為了解決揚塵污染問題，本次大修利用現有高爐平臺增設了受料斗干法布袋除塵，干法除塵器及其電機布置在▽22 m 風口屋面平臺之上，除塵器過濾面積800 m2，采用離心風機，其功率為132 kW，風量為4.4×104m3/h，根據三鋼生產檢測，受料斗向料罐裝料時，料罐內的高爐煤氣會排至受料斗內，為了防止吸入該部分煤氣，除塵器煙囪頂標高在爐頂布料器平臺以上。該除塵設施投入運行后，受料斗卸料處揚塵污染環境的問題得到了很好地解決。

1.3 重力除塵器增設干霧抑塵

福建三鋼5 號高爐第一代爐役重力除塵器內的煤氣灰通過加濕卸灰機加濕后再通過卸灰管直接向敞斗拉灰車排放，卸灰時灰塵較大，如遇風灰塵飛揚范圍更大，因該區域離主控樓等人員密集區域較近，該問題急需解決。

第二代爐役在重力除塵器部位增加了干霧抑塵設施，主要是利用干霧噴霧器產生的10 μm 以下的微細水霧顆粒，使粉塵顆粒相互粘結、聚結增大，并在自身重力作用下沉降。由于水跟其他親水性物質接觸，表面張力越大，越難以相互吸附，所以水霧對直徑大于自身的灰塵顆粒具有較高效率的吸附性，如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運動，水霧顆粒和粉塵顆粒吸附效率低下，達不到抑塵作用；如果水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時就會與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結一起，水霧顆粒越小，聚結機率則越大。為提高抑塵效率，重力除塵器采用了微米級干霧抑塵系統，該系統由微米級干霧機、空壓機、儲氣罐、噴霧箱、高壓水泵、蓄水箱及水氣連接管線、和控制信號線組成，主電機功率37 kW，加濕機處理量100 t/h，可通過自動和手動方式（手動控制方式具備就地機盤控制和遠程手動控制功能）實現啟動噴霧、停止噴霧、清洗過濾等功能，并且能在系統程控面板上準確顯示啟動噴霧、停止噴霧、過濾器堵塞、氣壓低、水壓低等設備運行狀態信號。干霧抑塵設備投用后抑塵率≥90%，物料濕度增加質量比≤0.05%，該區域環境得到顯著改善。

1.4 高爐冷卻水系統

福建三鋼5 號高爐第一代爐役采用了開路工業凈環水冷卻系統，開路工業水的水質要求沒有軟水及除鹽水嚴格，使用中水的硬度會增大，而且在與空氣接觸過程中存在污染和損耗，硬度增加會使水管結垢，水中微生物會滋生菌藻和泥垢沉積等，這些將大大降低冷卻水與水管間的熱交換，降低冷卻效率。

高爐第二代爐役采用了聯合軟水密閉循環冷卻方式，其顯著特點是可提高冷卻效率和節能，提高冷卻效率是因為軟水水質較好，不容易結垢，熱交換效率高，整個系統可以通過頂部膨脹罐的氮氣提高系統壓力，以此提高冷卻水的潛熱度。節能主要是因軟水密閉循環系統用水量較工業凈環水少，軟水泵電機功率比工業凈環水泵低。福建三鋼5 號高爐第一、二代爐役冷卻水消耗見表1，兩代爐役水泵房內日常運行設備功率對比表見表2。

表1 兩代爐役水量對比表 t/h

表2 兩代爐役日常運行設備功率對比表 kW

由表1 和表2 兩代爐役對比表可見，采用聯合軟水密閉循環水系統后，高爐總用水量每小時減少1000 t，運行設備總功率減少2 400 kW，其節能效果顯著。

2 結論

福建三鋼5 號高爐第二代爐役大修內容除了升級落后的工藝外，重點加強了環保和節能措施。采用了料罐均排壓煤氣回收、爐頂受料斗除塵和重力除塵器區域干霧抑塵等環保措施；使用了聯合軟水密閉循環和均排壓煤氣及煤氣灰回收等節能技術。高爐改造后整體工藝水平提高，各處揚塵點得到抑制，年回收煤氣量增加8.4×106m3（單價約0.08 元），年收煤氣增加灰112 t（單價約319 元），軟水年節約電能2 016×104kWh（單價約0.57 元），直接經濟效益增加1 220 萬元。