宣钢新2#高炉出铁场摆动流嘴除尘应用研究

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　　摘  要：高炉出铁场摆动流嘴处是出铁场平台重要的尘源点，文章结合宣钢新2#高炉出铁场除尘实际情况，在实际观察和测试的基础上，分析总结了改进出铁场摆动流嘴除尘效果的措施。
　　关键词：摆动流嘴;除尘;改进措施
　　中图分类号：X757         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）09-0189-02
　　Abstract： Swing spout is the most important place for duct producing on blast furnace casting house. This paper proposes measures to improve the dedusting effectiveness on the basis of observation and test for swing spout dedusting in Xuangang No.2 Blast Furnace.
　　Keywords： swing spou; dedusting; improvement measures
　　1 概述
　　钢铁工业是一个高能耗、高污染的产业，也是节能减排潜力最大的行业之一。2019年生态环境部印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》[1]，对钢铁行业污染物排放与治理提出了更高的要求。
　　高炉出铁场作为高炉冶炼生产的主要平台，出铁场在出铁口及摆动流嘴处产生的烟尘是高炉主要的污染源。随着高炉强化冶炼及大型化和生产流程的科学化，出铁场也提出了“清洁工厂”的概念。因此，高炉出铁场除尘系统对于降低高炉污染物排放对大气的影响，改善操作工人的生产工作环境具有十分重要的意义。
　　高炉出铁场作为高炉冶炼生产的主要平台，出铁场在出铁口及摆动流嘴处产生的烟尘是高炉主要的污染源，常规的治理方法是在尘源点上设置局部捕集罩，通过管道连接至除尘器处理后排放[2]。目前，高炉出铁场摆动溜嘴处除尘效果远不能满足环保要求，常用的改善方法主要是采用增大除尘风量、增加吸风点数量，以达到提高捕集效率的目的。但是随着除尘风量的增加，同时也存在系统投资增大，除尘器规模扩大，运行能耗及费用增高的突出矛盾。此问题在钢铁企业中具有普遍性，并亟待解决。
　　2 摆动溜嘴除尘的工艺特征
　　铁水从铁沟流到摆动流嘴，摆动流嘴倾斜，将铁水倒入铁水罐或者鱼雷罐车中，由于在铁水下落过程中，当铁水与铁水罐内壁面碰撞时，产生粉尘反弹，从而散发大量的烟尘，在动压和热压的共同作用下，含尘烟气向四周急剧扩散[3]。由于高炉出铁场摆动流嘴区间狭小，既要满足高炉生产工艺上罐位观察、投加保温剂等需求，又不能对铁水系统的物流运输产生影响，因此摆动流嘴处除尘受到了诸多的限制。
　　由于工艺生产条件、地理环境等因素的影响，高炉摆动流嘴处的烟气捕集效果普遍不佳，主要体现在以下几个方面：
　　（1）摆动溜嘴更换铁水罐及投放保温剂时烟尘瞬间排放量极大。
　　（2）含尘气体的温度非常高，热压作用强烈。
　　（3）捕集形式受到工艺条件和作业环境的限制。
　　3 实际工程应用
　　3.1 宣钢新2#高炉出铁场除尘概况
　　新2#2500m3高炉为一个矩形出铁场，3个出铁口。铁口是交替出铁，但在高峰期会有两个铁口短时间的重叠，即在考虑一个出铁场出铁的同时考虑另一个铁口的抽风量。
　　高炉出铁时出铁口、摆动流嘴为主要尘源点。铁口顶部設置顶吸、侧吸风罩，以捕集铁口、主沟区域散发出的烟气;砂口、铁沟、渣沟设罩盖及抽风管;摆动流嘴采用密闭式吸风罩进行抽风，以有效地控制烟尘，避免烟囱扩散对工艺生产带来不利影响。
　　3.2 摆动流嘴除尘改进措施
　　3.2.1 摆动流嘴周围密闭
　　由于宣钢特殊的地理位置，常年主导风向为西北风，平均风速7～15m/s。摆动流嘴处由于铁路运输的需要，一般设置为全敞开式，因此受到穿堂风的影响特别明显。当摆动流嘴倾倒铁水时，穿堂风会在铁水罐区域形成涡流，增加含尘烟气的动压，不仅增加了含尘颗粒的逃逸率，对出铁场平台下的环境产生二次污染，还会严重影响出铁场上作业人员对铁水罐装入量的判断，带来安全隐患。
　　本次宣钢出铁场除尘的布置，在不影响铁水物流的前提下，创造性的对摆动流嘴两侧进行了封闭。封闭采用普通耐火砖，厚度为240mm。摆动流嘴南北方向实现密闭后，有效的减小了西北方向穿堂风的影响，大大提高了摆动流嘴烟尘的捕集效率。
　　3.2.2 摆动流嘴吸风口位置
　　传统出铁场除尘摆动流嘴多数采用上抽风的形式，即在出铁场平台上方做一个拱形捕集罩，在积尘罩侧方或者顶部连接除尘管道，同时，保温剂投料口和铁水罐位观察孔也设置在捕集罩上。上抽风除尘方式主要存在以下不足：
　　（1）上抽风式需要很大风量才能使变动流嘴罩面形成负压。摆动流嘴烟尘受热压影响大，上抽风式烟尘热压作用加强，因此需要更大风量来保证捕集罩罩面处于完全负压区。
　　（2）上抽风式会破坏出铁场平坦化，不利于出铁场平台上物料组织。
　　（3）上抽风式不利于投放保温剂，对摆动溜槽本体的检修带来不便。
　　宣钢出铁场摆动流嘴除尘，将除尘点布置在摆动流嘴罩面下，不仅可以降低除尘系统的风量，还能保证出铁场的平坦化操作。根据计算流体力学研究，吸风口位于摆动流嘴除尘罩长边侧，并低于除尘罩面400～500mm时，经过测试，烟尘捕集效率高达95.4%[4]。
　　3.2.3 摆动流嘴下部改进
　　摆动流嘴向铁水罐中倾倒铁水时，为了保证操作安全性，摆动流嘴下方与铁水罐之间，通常留有800mm～1200mm的间隙。间隙的存在不仅会增大烟尘逃逸的空间，还会导致除尘过程中吸入大量的野风，导致除尘效率下降，增大系统运行的能耗。
　　宣钢新2#高炉出铁场除尘在摆动流嘴下采用了倒锥体结构，将摆动流嘴下沿四周区域用隔热板封堵，减小了摆动流嘴结构部分与铁水罐之间的间隙，减小了烟尘的逃逸区间，减少了野风吸入量，同时有效地降低了高温含尘烟气热压和动压的作用，提高了烟尘捕集效率。
　　摆动流嘴下部空间封堵时，需要注意的事项有：
　　（1）封堵面积必须满足炼铁生产铁水倾倒的条件。
　　（2）必须采取可靠的隔热措施，避免封堵板受热变形甚至脱落。
　　（3）封堵时需考虑方便清理溅渣。
　　3.2.4 摆动流嘴除尘现场测试
　　宣钢新2#高炉出铁场除尘投产后，对出铁场平台特别是摆动溜槽区域粉尘浓度做了现场测试，测试仪器选用粉尘浓度测量仪，对摆动流嘴区域范围内共取样20点，进过现场测试，摆动流嘴观察孔罩内粉尘浓度112mg/Nm3，出铁场摆动流嘴工作区域平均粉尘浓度1.2mg/Nm3，优于国家标准规定限制的8mg/Nm3的要求。
　　4 结论
　　（1）捕集效率随着风量的增大而升高，但风量增大到一定值时，捕集效率的升高并不明显，同时，风量的增大也会带来能耗及经济费用的增高，所以实际中应该综合考虑除尘风量，使其性价比达到最好。
　　（2）提高摆动流嘴处捕集效率的措施有：
　　第一，减小摆动流嘴区域穿堂风的影响;
　　第二，改变除尘风口布置方式;
　　第三，减小摆动流嘴与铁水罐之间的间隙。
　　参考文献：
　　[1]环大气[2019]35号.关于推进实施钢铁行业超低排放的意见[Z].生态环境部，2019.
　　[2]孙一坚，沈恒根.工业通风[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.
　　[3]王怡，张玺，王继宏.浮力羽流原理分析与研究进展[J].山西建筑，2011，37（20）：120-122.
　　[4]王怡，黄艳秋，刘加平，等.炼铁厂高温烟气流场特性及排风罩优化[J].土木建筑与环境工程，2013，35（增刊）：162-166.
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