安钢4 000 m3级高炉炉前设备环保设施概述及改造

王维 鲍规划 芦宁 索学坤

摘 要：当今社会中，环保已经成为越来越多人关注的问题。高炉出铁场，尤其是铁口附近、渣铁沟周边的炉前区域，是整个高炉车间操作人员最多、工作条件最差、自动化程度最低的地方，也是高炉工序除尘的重点和难点。通过对炉前环保设施简单描述，分析铁口区域烟尘产生原因及分布情况，发现其中存在的不足，通过部分改造使炉前环境达到更高的环保标准。

关键词：4 000 m3级高炉；炉前环保设施；移盖机；渣沟改造

OVERVIEW AND RENOVATION OF ENVIRONMENTAL PROTECTION FACILITIES FOR THE FRONT EQUIPMENT OF THE 4 000 m3 BLAST FURNACE AT ANYANG IRON AND STEEL

Wang Wei    Bao GuiHua   Lu Ning    Suo XueKun

（Anyang Iron and Steel Co.， Ltd    Anyang    455004，China）

Abstract：In today's society， environmental protection has become an increasingly concerned issue. The blast furnace tapping area， especially the front area near the iron mouth and slag iron ditch， is the place with the most operators， the worst working conditions， and the lowest level of automation in the entire blast furnace workshop. It is also the key and difficult point of dust removal in the blast furnace process. By briefly describing the environmental protection facilities in front of the furnace， analyzing the causes and distribution of smoke and dust in the iron mouth area， and identifying the shortcomings， some modifications were made to achieve higher environmental standards in front of the furnace.

Key words：4 000 m3 blast furnace; environmental protection facilities in front of the furnace; renovation of the lid moving machine; transformation of slag ditch

0    前    言

当今社会中，环保已经成为越来越多人关注的问题。各行各业都在努力减少环境污染，以降低对地球的影响。而在工业生产中，很多企业正在探索设备改造环保措施，以达到更为环保的生产方式。高炉出铁场，尤其是铁口附近、渣铁沟周边的炉前区域，是整个高炉车间操作人员最多、工作条件最差、自动化程度最低的地方，也是高炉工序除尘的重点和难点。据统计，每生产1 t铁水，出铁场平均产生约22.5 kg烟尘。安钢4 000 m3级高炉有效容积4 747 m3，平均日产10 000 t以上铁水，其出铁场的烟尘量超过20 t/天，且部分烟尘粒径很小，属于微粒，出铁场烟尘控制已成为钢铁厂环保工作的重点之一。

1    安钢4 000 m3级高炉炉前环保设施简介

安钢4 000 m3级高炉设计初期就秉承降低高炉生产的能耗、物耗，充分考虑利用各种副产品，减少废弃物。工艺和设备选型上重视环境保护，努力把污染降到最低水平，排放指标达到国内同类高炉先进水平，实现清洁生产，主要指标达到国家一级清洁生产的标准。安钢4 000 m3级高炉炉前共设4个铁口，采用矩形双出铁场，两个出铁场分C1、C2对称布置。No.1、No.2铁口布置在C1出铁场上，No.3、No.4 铁口布置在C2出铁场上，每个出铁场两铁口间夹角为78°。出铁场设有4条固定贮铁式主沟、4套渣铁沟、4台铁摆动流槽、4 台液压泥炮、开铁口机和移盖机。C1出铁场上的2台泥炮、开铁口机布置在No.1、No.2铁口之间，C2出铁场上的2台泥炮、开铁口机布置在No.3、No.4铁口之间，移盖机均布置在每条主铁沟的另一侧。见图1、图2。

出铁场厂房为封闭式，下部设有吸风口，出铁场的主要烟尘来源于渣铁流经处和开堵铁口时，处理好这些烟尘对改善出铁场的工作环境尤为重要。为有效除去这些烟尘，出铁场设有较为完善的通风除尘设施，在铁口两侧及顶部、主铁沟撇渣器及摆动流槽等处设有强力抽风除尘点，使出铁场环境大为改善，其余少量含尘气体，通过出铁场屋顶自然排放。

除尘系统均为负压式，净化设备采用低压脉冲袋式除尘器，除尘风机采用离心式风机。系统流程为：含尘气体经吸风抽风管道、进入除尘器作净化处理，然后通过风机送入消声器，再经排气烟囱排入大气。排放气体的含尘浓度≤30 mg/m3（标态）。除尘器收集的粉尘经输灰设施送入储灰仓储存，定期用汽车外运并集中处理。见图3、图4。

除尘系统风量按2个铁口同时出铁考虑。设置2套并联运行的除尘器，分别对应一个铁口。两套并联运行的除尘器进口设置连通管，除尘器可互为备用。本除尘系统共设有除尘抽风点约28个。各抽风点风量分配见表1。

除尘系统设计风量为1 800 000 m3/h，风机风量2 000 000 m3/h。铁口除尘采用多点联合抽风的方式，在风口平台端部铁沟上方设顶吸罩，并在铁口两侧设侧吸罩。为增强对铁口处烟气的控制，在顶吸罩罩边及风口平台下加设挡烟垂壁，最大限度地在风口平台区域将铁口产生的烟尘就地捕集，见图5。

摆动溜槽采取两点并联抽风的方式，在出铁场平台下的摆动溜槽围裙处设置两个侧吸罩。抽风直接作用于铁流倾注点，及时有效捕集作业时产生的烟尘，见图6。

2    炉前烟尘产生的原因、危害及除尘难点

高温液态渣铁从炉内流出时，由高压变到常压，并在铁口处有跌落，渣铁中所含烟尘逸出，并与空气发生反应，同时高温液态渣铁本身与相对较冷泥料及空气接触、反应，产生大量烟尘。一般正常出铁期间产生的烟尘称为一次烟尘，开、堵铁口时产生的烟尘称为二次烟尘。铁口区烟尘量约占出铁场烟尘总量的30%，其中一次烟尘和二次烟尘大约各占一半，粒径小于10 μm的约占三分之二。一次烟尘的特点是产生速度（单位时间内烟尘产生量）并不大，持续时间相对较长；二次烟尘的特点是烟尘产生速度较大，烟尘的尘粒很小，1 μm以下的占60%以上。烟尘中粒径大于10 μm的称为灰尘，沉降速度较快；粒径在5～10 μm的称为尘雾，沉降速度很慢，能在空气中浮游数天乃至数年。粒径5 μm以下的粉尘微粒为可吸人粉尘，对人体健康有直接危害。铁口区烟尘（尤其是二次烟尘）粒径小，对环境和操作人员有一定影响。若不对其进行捕集，弥漫在车间内的烟尘只能靠厂房自然通风外排。出铁场厂房自然排风可在一定程度上改善车间内环境，但炉前作业环境改善不大，而且排到厂房外的烟尘对大气环境仍有污染。完善出铁场除尘系统是必然趋势。

出铁场扬尘点主要在铁口、铁沟、渣沟、摆动流嘴等处，但由于炉前设备布局较为分散，铁口和主沟前段的铁口区因开堵铁口时泥炮、开口机和移盖机位于此处，操作者需随时监视出铁时铁口情况等原因，吸尘设施布置受到很大限制；而渣铁沟盖板与渣铁沟之间有一定的缝隙，侧吸效果并不理想，这些均是炉前除尘难点，需要予以改进完善。

3    炉前部分设施改造

3.1    炉前移盖机检修口盖板密封改造

3.1.1    改造原因

安钢4 000 m3级高炉正常出铁时一次烟尘产生速度并不大，为减少抽风量，一般将主沟前段加盖，并设移盖机予以活动。移盖机位置位于风口平台下部，为便于维修，移盖机上方留有检修孔并安装盖板；由于检修孔位于铁口正上方，原设计未考虑盖板与风口平台之间密封问题，出铁时盖板边缘经常出现冒烟现象无法除尘，这一问题亟待解决。

3.1.2    改造思路

检修孔盖板为普通盖板，检修孔长约4.5 m，盖板分为4块，密封效果差；通过改造，在盖板下方增加一层盖板，此盖板主要起密封作用，盖板一体制作，无接缝，盖板与外部支撑板同步制作，确保盖板拆安的情况下尽量减少间隙，两层密封也形成了迷宫密封效果。

3.1.3    改造效果

从改造至今，彻底解决了出铁时移盖机检修孔冒烟的情况，风口平台人员日常检查、检修及除尘效果均有改善（见图7）。

3.2    渣沟增加侧吸除尘及部分密封改造

3.2.1    改造原因

安钢4 000 m3级高炉配合铁口共设有四条渣沟，每条渣沟长度约30余米，因设计时设置除尘点较少，能力不足，出铁时盖板间隙有烟尘逸出。

3.2.2    改造思路

通过计算风量，在每条渣沟中间段位置沟侧增加一处吸尘点，收尘口1 200 mm×500 mm，支管管径DN750，支管分别接至小坑除尘支管和摆动除尘支管；同时将渣沟至粒化塔段封闭，使渣沟内形成微负压。

3.2.3    改造效果

通过改造，在渣沟盖板及渣沟两侧贴合完好的情况下，解决了渣沟出铁时的冒烟问题，见图8。

3.3    炉前渣沟沟帮结构改造

3.3.1    改造原因

渣沟盖板与渣沟沿由于结构原因，往往无法完全密封，加之沟侧支撑面小，且长期需钩机等大型机械车辆通过，造成沟帮沟沿塌陷，出铁时有烟尘逸出。

3.3.2    改造思路

渣沟盖板与沟帮沟沿之间密封为“Z”型结构，通过改造，密封结构为迷宫式结构，同时增加沟帮厚度，增大支撑力，解决沟帮沟沿塌陷问题。

3.3.3    改造效果

改造更换过后至今，未出现渣沟沟帮、沟沿塌陷的情况，同时彻底解决了出铁时渣沟冒烟的情况，见图9 、图10。

4    结    语

高炉炉前设备环保设施是高炉除尘的重中之重，是关系到整个炼铁体系环保是否达标的一项重要参考指标。通过对炉前环保设施的完善改造，对炉前职工身心健康也起到至关重要的效果。“绿水青山就是金山银山”从根本上更新了关于自然资源的传统认识，打破了发展与保护对立的束缚，树立了保护自然环境就是保护人类、建立生态文明就是造福人类的新理念。

参考文献

[1]    柴立元，彭兵.冶金环保手册[M]. 长沙：中南大学出版社，2016.

[2]    GB 50505-2009，高炉干法袋式除尘设计规范[S].

[3]    全国环保产品标准化技术委员会环境保护机械分技术委员会，中钢集团天澄环保科技股份有限公司.环保装备技术丛书 袋式除尘器[M].北京：中国电力出版社，2017.