大型高爐出鐵口煙塵捕集方式綜述

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簡(jiǎn)介： 介紹了高爐出鐵口煙塵捕集的重要性和困難性， 分析和比較了三種主要大型高爐出鐵口煙塵捕集方式的特點(diǎn)，指出了其發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵字：高爐 出鐵口 煙塵捕集 除塵

1.概述

　　高爐是煉鐵車(chē)間的重要組成部分。大型高爐每天出鐵14次左右，每次出鐵時(shí)間為100分鐘以上，出鐵時(shí)間幾乎是全天連續(xù)的，煙塵也是連續(xù)不斷地散發(fā)出來(lái)。出鐵期間，平均每生產(chǎn)1t鐵約產(chǎn)生2.5kg的煙塵，對(duì)環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重。

　　大型高爐一般有3~4個(gè)出鐵口，高爐出鐵口的產(chǎn)塵量約占出鐵場(chǎng)總污染物的30％，是高爐出鐵場(chǎng)的主要產(chǎn)塵源。因此，出鐵口煙塵的有效捕集直接關(guān)系到整個(gè)高爐除塵的效果。出鐵口噴射的煙氣具有溫度較高、噴射力強(qiáng)、噴射量大、煙塵粒徑范圍廣等特點(diǎn)，主要成份有TFe、FeO、Fe₂O₃等，含塵濃度可高達(dá)3g/m³（標(biāo)）。出鐵口煙氣在熱壓與爐壓的作用下呈噴射狀從出鐵口射出并迅速上升擴(kuò)散，彌漫在整個(gè)出鐵場(chǎng)內(nèi)。

2.出鐵口煙塵捕集的困難性

　　高爐出鐵口煙塵捕集的核心前提是不能影響高爐的正常生產(chǎn)。出鐵口煙塵捕集的困難主要有：（1）通常在高爐鐵口兩側(cè)設(shè)有開(kāi)堵鐵口機(jī)、泥刨機(jī)、移蓋機(jī)等煉鐵工藝機(jī)械設(shè)備，這些設(shè)備占去了出鐵口前大部分使用空間，在不影響開(kāi)、堵鐵口操作和清理出鐵口的條件下，出鐵口煙塵捕集罩的布置要受到空間的限制；（2）目前投產(chǎn)的絕大部分高爐風(fēng)口平臺(tái)的設(shè)計(jì)只考慮工藝需要而未考慮除塵的需要，煙塵捕集罩只能在距離鐵口較近的區(qū)域布置，由鐵口噴射出的高溫、高壓煙氣會(huì)瞬時(shí)沖出煙塵捕集區(qū)，極易造成煙塵失控現(xiàn)象的發(fā)生；（3）大型高爐一般都要求出鐵場(chǎng)平坦化，使得捕集罩的型式及風(fēng)管的走向受到美觀等因素的限制，捕集效果難以達(dá)到環(huán)保要求。

3.出鐵口主要煙塵捕集方式

　　自上個(gè)世紀(jì)八十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)大型高爐出鐵口煙塵捕集方式主要有三種：鐵口頂（側(cè)）吸式、鐵口密閉小室、鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)式。

3.1 鐵口頂（側(cè)）吸式

　　在鐵口兩側(cè)設(shè)側(cè)吸罩，或在鐵口上方設(shè)頂吸罩作為鐵口煙塵捕集措施，吸塵罩的位置距離鐵口較近。示意圖如圖1所示：

圖1 “鐵口頂（側(cè)）吸”示意圖

　　由于吸塵罩的抽風(fēng)，在出鐵口與吸塵罩之間形成了一個(gè)“負(fù)壓區(qū)”（相對(duì)出鐵場(chǎng)），出鐵口噴射出的煙氣速率在該區(qū)域內(nèi)迅速衰減，氣流運(yùn)動(dòng)軌跡在負(fù)壓管網(wǎng)的作用下發(fā)生改變進(jìn)入除塵罩內(nèi)，通過(guò)管網(wǎng)得到凈化并排放，從而抑制出鐵口煙塵外冒，降低了出鐵場(chǎng)內(nèi)粉塵含塵濃度；同時(shí)在氣流的誘導(dǎo)作用下，吸塵罩口區(qū)域以外的部分塵氣也能進(jìn)入罩內(nèi)并得到凈化。

　　本煙塵捕集方式的設(shè)計(jì)初衷是考慮將鐵口產(chǎn)生的煙氣就近捕集，避免煙塵擴(kuò)散外溢。但實(shí)踐證明，這種方式對(duì)鐵口煙氣的捕集是不徹底的，尤其是在開(kāi)、堵鐵口的時(shí)候，煙氣捕集效果較差。主要是由于高爐爐內(nèi)壓強(qiáng)非常的高（約4kgf/cm²），在開(kāi)、堵鐵口時(shí)，由鐵口噴射出的煙氣在爐內(nèi)高壓的作用下，會(huì)瞬時(shí)沖出爐前的“負(fù)壓區(qū)”，造成大量煙塵外溢、失控，致使二次煙塵產(chǎn)生。通常需要另外采取二次除塵措施方能達(dá)到凈化出鐵場(chǎng)的目的，加大了一次性投資。但該種煙塵捕集方式因其簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)高爐除塵中采用的比較多。

3.2 鐵口密閉小室

　　對(duì)風(fēng)口平臺(tái)下部空間進(jìn)行密封處理，設(shè)計(jì)成為有利于煙氣捕集的形狀，形成類(lèi)似于“密閉小室”的抽風(fēng)捕集罩作為出鐵口煙塵捕集措施。其特點(diǎn)是就地捕集煙塵，沒(méi)有明顯的一、二次除塵概念的劃分。因?yàn)閷?duì)出鐵口塵源區(qū)域作了密封處理，塵源相對(duì)集中，且罩內(nèi)捕集的野風(fēng)較小，故鐵口排風(fēng)量比一般的鐵口側(cè)（頂）吸罩排風(fēng)量較小。為進(jìn)一步加強(qiáng)煙塵捕集效果，通常還在鐵口密閉小室的一側(cè)設(shè)一個(gè)側(cè)吸罩。示意圖如圖2所示：

圖2 “鐵口密閉小室”抽風(fēng)罩示意圖

　　該種煙塵捕集方式經(jīng)實(shí)踐運(yùn)行效果較好，但在開(kāi)、堵鐵口時(shí)由于密閉小室距鐵口太近，鐵口噴射出去的煙氣難以再收回，造成煙塵有失控現(xiàn)象發(fā)生。雖然鐵口密閉小室有著突出的特點(diǎn)，但因爐前需要布置煉鐵工藝機(jī)械設(shè)備，鐵口密閉小室經(jīng)常受到工藝條件的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此，在國(guó)內(nèi)高爐除塵中采用的比較少。

3.3 鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)

　　隨著高爐建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的累計(jì)，目前業(yè)內(nèi)提出了一種全新的除塵設(shè)計(jì)理念，對(duì)鐵口煙塵捕集方式作了較大的改進(jìn)，即采取鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)的方式。

　　鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)方式的主要特點(diǎn)是：利用加長(zhǎng)加寬的風(fēng)口平臺(tái)，采取側(cè)吸加頂吸的抽風(fēng)方式強(qiáng)力排煙，同時(shí)加大爐前抽風(fēng)量，最大限度的在風(fēng)口平臺(tái)區(qū)域?qū)㈣F口產(chǎn)生的煙氣就地捕集，不另設(shè)二次除塵措施。具體設(shè)計(jì)措施如下：

（1） 鐵口密閉措施:

　　① 加長(zhǎng)加寬風(fēng)口平臺(tái)；

　?、?在風(fēng)口平臺(tái)末端、主鐵溝上方加設(shè)固定擋板；

　?、?在平臺(tái)前方設(shè)置可活動(dòng)式斜擋板，阻擋煙氣外噴；

　?、?在風(fēng)口平臺(tái)側(cè)梁下掛擋板。

　　通過(guò)以上四種密閉措施，以及煉鐵機(jī)械設(shè)備的封擋作用，使得主鐵溝上方基本形成一個(gè)閉合空間，即能貯留、封擋煙氣以及外濺的鐵花，亦能減少出鐵場(chǎng)內(nèi)橫向氣流對(duì)鐵口區(qū)域煙氣流動(dòng)軌跡的影響。

（2）合理設(shè)置排煙罩

　　充分考慮鐵口煙塵等特點(diǎn)，在寬長(zhǎng)的風(fēng)口平臺(tái)外沿布置鐵口頂吸罩。設(shè)計(jì)上可將頂吸罩分割為二部分：前罩和后罩。前罩固定在風(fēng)口平臺(tái)上；后罩又分為可活動(dòng)的兩部分，平放在風(fēng)口平臺(tái)上，可在檢修時(shí)分別由叉車(chē)移走。同時(shí)在開(kāi)口機(jī)、泥刨機(jī)的對(duì)側(cè)設(shè)一個(gè)側(cè)吸罩，一方面對(duì)鐵口產(chǎn)生的煙氣起到封擋作用，另一方面配合頂吸罩抽排煙塵。頂吸罩、側(cè)吸罩的內(nèi)表面均噴涂耐火材料，以防止罩體高溫烘烤變形。示意圖如圖3所示：

圖3 “鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)”抽風(fēng)罩示意圖

　　“鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)”煙塵捕集措施是目前國(guó)內(nèi)外高爐鐵口除塵的一種新理念，就國(guó)內(nèi)外已經(jīng)投產(chǎn)的效果來(lái)看，是非常令人滿(mǎn)意的，基本做到將煙塵在爐前出鐵口區(qū)域捕集，開(kāi)、堵鐵口時(shí)沒(méi)有明顯的煙塵沖出，出鐵場(chǎng)內(nèi)無(wú)煙霧彌漫現(xiàn)象，操作崗位粉塵濃度低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用該種煙塵捕集措施后，不另考慮設(shè)二次除塵措施，大大節(jié)省了一次性投資，值得在國(guó)內(nèi)外高爐除塵中推廣應(yīng)用。

4.結(jié)論

　　大型高爐鐵口煙塵的三種主要捕集方式各有特點(diǎn)，在實(shí)際工程中具體采用那種方式應(yīng)根據(jù)工藝條件而定?？偟恼f(shuō)來(lái)，出鐵口煙塵捕集理念逐漸由過(guò)去的在距離出鐵口較近處捕集發(fā)展到在距離出鐵口一定距離捕集；由過(guò)去的單一依靠抽風(fēng)罩捕集煙塵發(fā)展到抽風(fēng)罩結(jié)合各種封擋措施捕集煙塵；由過(guò)去的分別設(shè)一次、二次除塵捕集煙塵發(fā)展到將一、二次除塵結(jié)合并強(qiáng)化出鐵口煙塵捕集措施捕集煙塵。

參考文獻(xiàn)：

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2.孫一堅(jiān)，工業(yè)通風(fēng)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.
3.譚天佑等，工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)，1984.

作者簡(jiǎn)介
　　黃志剛: 男，1979年11月生，安徽人，解放軍后勤工程學(xué)院在讀碩士研究生。聯(lián)系電話(huà):023-68570937，E-MIAL:yellowzg@163.com
　　梁廣：男，工學(xué)學(xué)士，助理工程師，中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司熱力通風(fēng)室。聯(lián)系電話(huà)：023-66969255，E-MAIL：2496@CISDI.COM.CN