連鑄坯火切機(jī)新一代高效智能除塵裝備技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

陳萬(wàn)福，曾 暉，張 戈，董洪壯

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司研究院，山東 濟(jì)南 250101）

1 前言

近年以來(lái)，國(guó)家環(huán)保主管部門(mén)開(kāi)始重點(diǎn)對(duì)鋼鐵企業(yè)內(nèi)粉塵無(wú)組織排放污染進(jìn)行整治，山東省制定的山東省鋼鐵工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB 37—990—2013）對(duì)燒結(jié)、煉鐵、煉鋼工序無(wú)組織排放進(jìn)行了限定。山東省生態(tài)環(huán)境廳2019年11月13日發(fā)布的“山東省鋼鐵行業(yè)超低排放改造實(shí)施方案（征求意見(jiàn)稿）”明確要求，2020年年底全省現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)基本完成超低排放改造，其中對(duì)無(wú)組織排放（燒結(jié)、煉鐵、煉鋼工序有廠房車(chē)間）顆粒物濃度要求為8 mg/m3。

火切機(jī)區(qū)域的粉塵無(wú)組織排放是一種可視化和可感官的粉塵污染。鋼鐵行業(yè)對(duì)火切機(jī)區(qū)域的粉塵治理力度逐步加大，但效果一般。為了更好地解決火切機(jī)區(qū)域的粉塵排放問(wèn)題，山鋼研究院綠色制造團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的特鋼火切機(jī)新一代高效智能裝備技術(shù)，在無(wú)組織排放環(huán)境下能有效控制粉塵排放，同時(shí)智能化平臺(tái)將分散的無(wú)組織排放操控，匯集在同一平臺(tái)，利于集中管控，手機(jī)APP及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)監(jiān)控。將火切機(jī)新一代高效智能除塵裝備技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)無(wú)組織排放點(diǎn)，最大限度地減少粉塵排放，實(shí)現(xiàn)低投入、低成本的削減污染，滿足國(guó)家環(huán)保的嚴(yán)格要求，為鋼鐵企業(yè)打造“綠色夢(mèng)工廠”藍(lán)圖創(chuàng)造條件。

2 連鑄坯火切機(jī)煙塵現(xiàn)狀及治理技術(shù)分析

2.1 煙塵現(xiàn)狀

在煉鋼工序中，從轉(zhuǎn)爐（或電爐）生產(chǎn)出來(lái)的鋼水經(jīng)過(guò)精煉以后，需要將鋼水通過(guò)連鑄工藝鑄造成不同類(lèi)型、不同規(guī)格的鋼坯。根據(jù)成品規(guī)格及后步工序需要將鋼坯在線切割成各種尺寸，火焰切割具有不受鑄坯斷面大小及溫度限制的特點(diǎn)，因此，在鑄坯斷面較大的連鑄機(jī)上幾乎都采用火焰切割。

山鋼股份萊蕪分公司特鋼廠100 t電爐生產(chǎn)線主要生產(chǎn)大尺寸棒材，其原材料坯型為圓柱形；50 t電爐生產(chǎn)線主要生產(chǎn)棒材，其原材料坯型為方坯形。當(dāng)鋼坯達(dá)到定尺長(zhǎng)度后用火焰切割機(jī)進(jìn)行分段切割，切割過(guò)程中產(chǎn)生大量的煙塵，特別是切割高合金、不銹鋼以及耐熱鋼時(shí)需要加超細(xì)鐵粉輔助切割，產(chǎn)生更大的煙塵。目前火切機(jī)區(qū)域未配有除塵設(shè)施，切割煙塵處于無(wú)組織排放狀態(tài)，切割煙塵直接排放彌漫到廠房?jī)?nèi)部及頂部，對(duì)周?chē)h(huán)境空氣造成巨大的污染，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員職業(yè)勞動(dòng)安全危害大，嚴(yán)重不符合《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 37/2376—2013）要求。

2.2 煙塵治理技術(shù)分析

袋式除塵器與電除塵器性能對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 袋式除塵器與電除塵器性能對(duì)比

3 高效智能裝備技術(shù)及工藝路線

3.1 技術(shù)路線

火切機(jī)區(qū)域的除塵系統(tǒng)主要解決兩個(gè)問(wèn)題：一是及時(shí)將切割時(shí)產(chǎn)生的煙塵收集起來(lái)，防止煙塵在廠房?jī)?nèi)擴(kuò)散，保障作業(yè)環(huán)境；二是將收集的煙塵進(jìn)行集中處理，用除塵器把粉塵從煙氣中分離出來(lái)，使處理過(guò)的氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。在傳統(tǒng)除塵設(shè)計(jì)思路上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，主要從以下幾個(gè)方面對(duì)特鋼火切機(jī)區(qū)域除塵裝置進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)：

（1）基于火切機(jī)區(qū)域粉塵及氣體流動(dòng)的基本數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行CFD模擬研究及預(yù)測(cè)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)科學(xué)合理的除塵罩。（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求及火切機(jī)維修需求，除塵裝置應(yīng)滿足在線使用、離線裝備維護(hù)要求。（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間，采用集成化模塊設(shè)計(jì)除塵裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，空間占用少，設(shè)備增加量少，工藝流程簡(jiǎn)潔、除塵效率高。高效智能裝備技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1 技術(shù)路線

3.2 工藝路線

結(jié)合萊鋼特鋼事業(yè)部連鑄火切機(jī)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用抑塵和除塵相結(jié)合的原理進(jìn)行煙塵氣治理。設(shè)計(jì)的煙氣治理裝置由移動(dòng)框架、抽風(fēng)罩、蜂窩陶瓷板、電機(jī)、抽風(fēng)管、風(fēng)機(jī)、排風(fēng)管、除塵套、梅花噴頭、水平噴管等裝置組成。切割煙氣經(jīng)渣池水簾密封一次降塵和降溫后，煙氣上升經(jīng)噴霧抑塵進(jìn)行二次降塵，然后進(jìn)入集氣罩，經(jīng)吸氣管道接入風(fēng)機(jī)，經(jīng)風(fēng)機(jī)引風(fēng)加壓后，進(jìn)入二位一通，除塵后煙氣進(jìn)入排煙管道，在排煙管道上設(shè)3支噴槍進(jìn)行噴霧抑塵，進(jìn)一步減少末端煙氣含塵量，達(dá)到排放要求。詳細(xì)除塵工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 工藝路線

4 實(shí)施效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)切割鋼種不同，產(chǎn)生的煙塵量不同，采用一鍵式切換模式，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，降低運(yùn)行成本。萊鋼特鋼事業(yè)部50 t火切機(jī)鋼種與除塵模式匹配關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 特鋼50 t火切機(jī)鋼種與除塵模式匹配關(guān)系

根據(jù)排放要求，無(wú)組織排放的崗位煙氣粉塵濃度小于8 mg/m3。經(jīng)具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)的公司對(duì)生產(chǎn)崗位粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè)，啟動(dòng)除塵設(shè)施后，排放的煙氣粉塵濃度低于8 mg/m3。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）除塵裝置采用在線使用、離線裝配維護(hù)，粉塵在線收集、在線處理的工作模式，可移動(dòng)式集成模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，空間占用少，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便，運(yùn)行成本低。充分利用原有水處理系統(tǒng)，總耗水增量為0。

（2）整套系統(tǒng)采用智能化控制，信息化遠(yuǎn)程監(jiān)控模式；根據(jù)不同鋼種采用一鍵式切換工作模式，達(dá)到運(yùn)行最優(yōu)化效果。

（3）采用除塵、抑塵技術(shù)有效結(jié)合，提高除塵效率。煙氣治理效果良好，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)第三方檢測(cè)，崗位粉塵濃度低于8 mg/m3。