轉爐三次除塵工程技術應用分析

徐偉華 任樂 張國利

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

0.引言

隨著國家環保要求的日益提高，各地方逐步推出更為嚴格的煉鋼大氣污染物排放標準。轉爐作為煉鋼最主要的冶煉設備，轉爐煙氣是煉鋼車間煙塵治理的關鍵。

煉鋼技術水平的不斷提高，轉爐兌鐵速度不斷加快，有大量的陣發性煙塵產生并在爐口上方燃燒，引起煙氣溫度的急劇上升和體積膨脹，轉爐二次除塵罩不能及時捕集大量陣發性揚塵，致使煙塵外溢飄至廠房屋面，在天窗、風井等處排入大氣，從而使環境狀況惡化，故產生了煉鋼車間轉爐三次除塵處理技術。

國內實際應用的轉爐三次除塵設施已較多，但有相當一部分都因集塵罩位置較高，煙塵擴散嚴重，集塵效果欠佳，僅能部分去除轉爐兌鐵、出鋼時產生的陣發性揚塵，車間內部仍煙塵彌漫，工作環境不容樂觀。為良好的解決問題，應充分應用煙塵氣流CFD 模擬技術[1]、管道阻力平衡模擬技術、超細纖維覆膜滌綸針刺氈超凈排放等先進技術，實現高效除塵。

1.行業需求及市場前景

隨著國家環保政策、鋼鐵產能結構不斷調整，必將催生出大量遷建、擴建及改建項目，面對逐漸提高的排放標準，逐年增加的環保壓力，鋼鐵企業急需解決實際問題，增設高效、節約型環保除塵設施，以滿足國家政策，推進生態文明建設。從另一角度，2018 年1 月1 日正式實施的《中華人民共和國環境保護稅法》，也調動了企業促進環保的積極性、提高了環境保護的意識，整個鋼鐵行業都將加入環境保護的大軍，新增煉鋼車間轉爐三次環保除塵設施將是行業趨勢，將逐步成為煉鋼車間轉爐除塵的標準配置。

此外，對轉爐三次除塵技術的逐漸應用，必將輻射到煉鋼車間其他鋼包爐如VD 爐、混鐵爐、LF 爐等屋頂除塵，輻射到連鑄車間如大包回轉臺的屋頂除塵，也會輻射到煉鐵車間如出鐵場外溢煙塵的屋頂除塵，市場前景廣闊。

2.技術分析

2.1 技術原理

轉爐三次除塵處理技術即在煉鋼車間轉爐加料跨爐前上方加設屋頂高懸罩，用于捕集和隴聚鋼包轉運、轉爐兌鐵、加廢鋼、吹煉等階段產生的煙塵，然后通過屋面管道進入脈沖布袋除塵器，經除塵器凈化后排入大氣。其核心是利用高懸罩的捕集作用，將陣發性和擴散性的煙塵進行有組織的收集排放，改善車間操作環境，減少大氣污染。

2.2 技術工藝

除塵設施系統主要由轉爐三次屋頂集塵罩、除塵管道、電動調節閥、非金屬補償器、袋式除塵器、粉塵輸送裝置(卸灰閥、刮板輸送機、儲灰倉)、風機、變頻電機、消聲器、排氣筒及相關配套設備設施（如電氣設施、儀表設施、循環水設施）等組成。

采用屋頂高懸罩捕集、脈沖布袋除塵器過濾的干式除塵方法，負壓操作的工藝流程。轉爐兌鐵或冶煉過程中產生的含塵煙氣由高懸罩通過除塵管道進入除塵器凈化，凈化后的氣體由風機經排氣筒排至大氣。

2.3 適用條件

如上所述，轉爐三次除塵技術適用于所有煉鋼車間轉爐外溢煙塵的屋頂除塵，適用于煉鋼車間其他鋼包爐如VD 爐、混鐵爐、LF 爐等的屋頂除塵，亦適用于連鑄車間如大包回轉臺的屋頂除塵，也適用于煉鐵車間如出鐵場外溢煙塵的屋頂除塵。對很難設置密閉罩形式收集煙塵或即使采用密閉罩捕集仍有煙塵外溢并飄散至廠房屋面的新建、改建項目，均可通過屋面改造，加固形成除塵罩，煙塵經布袋除塵器過濾凈化，改善環境。對于改造項目，前提是原有廠房結構必須經過仔細核算，在增加較大荷載的情況下可確保廠房的安全穩定。

2.4 技術路線

轉爐三次除塵技術的關鍵點在于除塵閥門開度及連鎖關系、煙塵捕集罩形式、除塵器、風機及除塵管道的設計和處理。對于多轉爐串聯管路除塵，確保每個轉爐產生的煙塵均可得到良好的收集效果，管路閥門開度及連鎖關系至關重要；實現廠房內部崗位粉塵濃度的達標，捕集罩的形式及尺寸設置、相關設備設施的選型是關鍵；實現系統的高效運行、屋面結構的長期穩定，核心是除塵管道的合理設計。系統裝備的具體參數根據不同的工程有不同配置，根據不同的生產工藝、生產節奏有不同的選擇。

3.工業應用

3.1 工程概況

中冶京誠工程技術有限公司承建：安陽鋼鐵股份有限公司安鋼第二煉軋廠煉鋼區三次除塵及轉爐二次除塵改造項目，EPC 總承包模式，包括工程設計、材料與設備供應、設備安裝調試及相關技術服務。

安陽鋼鐵股份有限公司煉鋼車間現有3 座150t 轉爐，對三座轉爐應用轉爐三次除塵技術，配置轉爐三次除塵設施，轉爐加料跨配置6 根除塵管道，匯總進入新建的120萬m3/h 轉爐三次除塵系統，轉爐高跨除塵接入其他除塵系統，風量調節通過屋頂電動閥門連鎖啟閉實施。

3.2 設施配置

除塵器高架，無風機房，增設消聲器。根據高懸罩理論計算[2]及實踐經驗，設置除塵器處理煙氣量：1200000m3/h，過濾面積：25200m2，濾料材質：超細纖維覆膜滌綸針刺氈，布袋規格：∮160mm×7m。除塵風機風量：1250000m3/h，風壓：5800Pa，水冷變頻電機功率：3150kW，排氣筒一座，直徑：5500mm[3]。

3.3 技術目標

廠房屋面目測無煙塵外溢，大氣污染物排放濃度穩定10mg/Nm3以內，崗位粉塵濃度穩定8mg/Nm3以內。

3.4 技術應用及效果評價

本工程應用了煙塵氣流CFD 模擬技術、管道阻力平衡模擬技術、超細纖維覆膜滌綸針刺氈超凈排放技術、閥門與煉鋼工藝連鎖控制等技術。車間透明度明顯改善，廠房無煙塵外溢，達到環保排放標準[4]。

通過數值模擬，高效利用車間廠房自然進風，高效利用車間隔斷，分析氣流組織形式，優化、創新除塵罩，匹配設計風量，減少投資，提高捕集效果；除塵閥門采用多限位形式實現閥門開度控制，即實現調節、控制功能，又可節省采購成本；超細纖維覆膜濾料的應用在高效過濾的同時，保持了除塵設備低阻力運行，達到節電目的，同時濾袋由于覆膜的存在，表面較其他濾袋相比，積灰更易脫落，可以相對減少反吹壓力和頻率，節約了用氣，符合既節能又環保的政策理念；平衡系統阻力，優化除塵管路，降低除塵系統運行功耗。此外，合理緊湊布置占地，優化物流通道，減少除塵灰倒運過程，降低生產成本；選用高效、節能型離心風機和電機，滿足國家現行節能標準；電氣室內選用高效節能型空調等[5]。

轉爐三次除塵技術的應用極大改善車間操作環境及外部環境，環境效益顯著。

4.結論展望

轉爐三次除塵處理技術的應用，是轉爐一次除塵、二次除塵的補充，在一次除塵、二次除塵設施完善并應用效果良好的情況，也不能避免轉爐兌鐵中煙塵的外溢，這是客觀存在。所以轉爐三次除塵處理技術的應用是必然，是進一步改善車間操作環境，提高大氣質量的良好舉措。從經濟效益來講，初期會有投資成本，從長遠來看，操作環境的改善可降低人員流動率，大氣環境的改善可減少生態環境部懲處，從而實現企業的連續生產，效益的持續增長，企業的可持續發展；從社會效益來說，遵循貫徹國家和社會堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，對于實現整個社會的可持續發展、促進生態文明建設有重大意義；從環境效益角度分析，可降低污染物排放量，減輕對大氣的污染，對于改善大氣環境質量，推進地區大氣污染治理目標的實現具有重要意義。

轉爐三次除塵技術雖得到較多應用，但仍有不完善之處，各技術的研究及應用還需深入。本論文綜合闡述了三次除塵處理技術，為轉爐三次除塵技術的深入研究奠定基礎、拓寬思路。