大型高爐出鐵口煙塵捕集方式綜述

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簡介： 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，指出了其發(fā)展趨勢。
關鍵字：高爐 出鐵口 煙塵捕集 除塵

1.概述

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

　　大型高爐一般有3~4個出鐵口，高爐出鐵口的產(chǎn)塵量約占出鐵場總污染物的30％，是高爐出鐵場的主要產(chǎn)塵源。因此，出鐵口煙塵的有效捕集直接關系到整個高爐除塵的效果。出鐵口噴射的煙氣具有溫度較高、噴射力強、噴射量大、煙塵粒徑范圍廣等特點，主要成份有TFe、FeO、Fe₂O₃等，含塵濃度可高達3g/m³（標）。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散，彌漫在整個出鐵場內(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)設有開堵鐵口機、泥刨機、移蓋機等煉鐵工藝機械設備，這些設備占去了出鐵口前大部分使用空間，在不影響開、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)的絕大部分高爐風口平臺的設計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、高壓煙氣會瞬時沖出煙塵捕集區(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平坦化，使得捕集罩的型式及風管的走向受到美觀等因素的限制，捕集效果難以達到環(huán)保要求。

3.出鐵口主要煙塵捕集方式

　　自上個世紀八十年代以來，國內(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、鐵口強力抽風式。

3.1 鐵口頂（側(cè)）吸式

　　在鐵口兩側(cè)設側(cè)吸罩，或在鐵口上方設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，在出鐵口與吸塵罩之間形成了一個“負壓區(qū)”（相對出鐵場），出鐵口噴射出的煙氣速率在該區(qū)域內(nèi)迅速衰減，氣流運動軌跡在負壓管網(wǎng)的作用下發(fā)生改變進入除塵罩內(nèi)，通過管網(wǎng)得到凈化并排放，從而抑制出鐵口煙塵外冒，降低了出鐵場內(nèi)粉塵含塵濃度；同時在氣流的誘導作用下，吸塵罩口區(qū)域以外的部分塵氣也能進入罩內(nèi)并得到凈化。

　　本煙塵捕集方式的設計初衷是考慮將鐵口產(chǎn)生的煙氣就近捕集，避免煙塵擴散外溢。但實踐證明，這種方式對鐵口煙氣的捕集是不徹底的，尤其是在開、堵鐵口的時候，煙氣捕集效果較差。主要是由于高爐爐內(nèi)壓強非常的高（約4kgf/cm²），在開、堵鐵口時，由鐵口噴射出的煙氣在爐內(nèi)高壓的作用下，會瞬時沖出爐前的“負壓區(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到凈化出鐵場的目的，加大了一次性投資。但該種煙塵捕集方式因其簡單且易于實現(xiàn)，在國內(nèi)高爐除塵中采用的比較多。

3.2 鐵口密閉小室

　　對風口平臺下部空間進行密封處理，設計成為有利于煙氣捕集的形狀，形成類似于“密閉小室”的抽風捕集罩作為出鐵口煙塵捕集措施。其特點是就地捕集煙塵，沒有明顯的一、二次除塵概念的劃分。因為對出鐵口塵源區(qū)域作了密封處理，塵源相對集中，且罩內(nèi)捕集的野風較小，故鐵口排風量比一般的鐵口側(cè)（頂）吸罩排風量較小。為進一步加強煙塵捕集效果，通常還在鐵口密閉小室的一側(cè)設一個側(cè)吸罩。示意圖如圖2所示：

圖2 “鐵口密閉小室”抽風罩示意圖

　　該種煙塵捕集方式經(jīng)實踐運行效果較好，但在開、堵鐵口時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，但因爐前需要布置煉鐵工藝機械設備，鐵口密閉小室經(jīng)常受到工藝條件的限制而無法實現(xiàn)，因此，在國內(nèi)高爐除塵中采用的比較少。

3.3 鐵口強力抽風

　　隨著高爐建設經(jīng)驗的累計，目前業(yè)內(nèi)提出了一種全新的除塵設計理念，對鐵口煙塵捕集方式作了較大的改進，即采取鐵口強力抽風的方式。

　　鐵口強力抽風方式的主要特點是：利用加長加寬的風口平臺，采取側(cè)吸加頂吸的抽風方式強力排煙，同時加大爐前抽風量，最大限度的在風口平臺區(qū)域?qū)㈣F口產(chǎn)生的煙氣就地捕集，不另設二次除塵措施。具體設計措施如下：

（1） 鐵口密閉措施:

　?、?加長加寬風口平臺；

　?、?在風口平臺末端、主鐵溝上方加設固定擋板；

　?、?在平臺前方設置可活動式斜擋板，阻擋煙氣外噴；

　?、?在風口平臺側(cè)梁下掛擋板。

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

（2）合理設置排煙罩

　　充分考慮鐵口煙塵等特點，在寬長的風口平臺外沿布置鐵口頂吸罩。設計上可將頂吸罩分割為二部分：前罩和后罩。前罩固定在風口平臺上；后罩又分為可活動的兩部分，平放在風口平臺上，可在檢修時分別由叉車移走。同時在開口機、泥刨機的對側(cè)設一個側(cè)吸罩，一方面對鐵口產(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 “鐵口強力抽風”抽風罩示意圖

　　“鐵口強力抽風”煙塵捕集措施是目前國內(nèi)外高爐鐵口除塵的一種新理念，就國內(nèi)外已經(jīng)投產(chǎn)的效果來看，是非常令人滿意的，基本做到將煙塵在爐前出鐵口區(qū)域捕集，開、堵鐵口時沒有明顯的煙塵沖出，出鐵場內(nèi)無煙霧彌漫現(xiàn)象，操作崗位粉塵濃度低于國家標準。采用該種煙塵捕集措施后，不另考慮設二次除塵措施，大大節(jié)省了一次性投資，值得在國內(nèi)外高爐除塵中推廣應用。

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，在實際工程中具體采用那種方式應根據(jù)工藝條件而定。總的說來，出鐵口煙塵捕集理念逐漸由過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；由過去的單一依靠抽風罩捕集煙塵發(fā)展到抽風罩結(jié)合各種封擋措施捕集煙塵；由過去的分別設一次、二次除塵捕集煙塵發(fā)展到將一、二次除塵結(jié)合并強化出鐵口煙塵捕集措施捕集煙塵。

參考文獻：

1.鋼鐵企業(yè)采暖通風設計手冊，冶金工業(yè)出版社，1996.
2.孫一堅，工業(yè)通風，中國建筑工業(yè)出版社，1998.
3.譚天佑等，工業(yè)通風除塵技術(shù)，1984.

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