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煉鋼車間二次除塵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

添加時(shí)間：2025-09-12 | 文章錄入：秩名 | 文章來(lái)源：原創(chuàng)

煉鋼車間二次除塵系統(tǒng)是保障車間內(nèi)空氣質(zhì)量、保護(hù)工人健康、滿足環(huán)保排放要求的關(guān)鍵設(shè)施。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)復(fù)雜且需緊密結(jié)合具體工藝和廠房布局。以下是設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的核心要點(diǎn)：
一、深入理解塵源特性與分布（設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）
1. 識(shí)別主要塵源點(diǎn)：這是設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。煉鋼車間典型的二次塵源點(diǎn)包括：電爐/轉(zhuǎn)爐：加料（廢鋼、合金）、出鋼（鋼水流入鋼包）、爐門操作區(qū)（測(cè)溫取樣、吹氧等）。精煉爐：加料（合金、渣料）、吹氬/吹氧操作、測(cè)溫取樣、扒渣。鋼包：鋼包烘烤、鋼包熱修（拆砌包襯）、鋼包傾翻倒渣。連鑄：大包回轉(zhuǎn)臺(tái)（鋼包開澆、澆注結(jié)束）、中間包操作（開澆、更換、烘烤、測(cè)溫取樣、加覆蓋劑）、切割機(jī)（切割鑄坯產(chǎn)生氧化鐵粉塵）。鐵水預(yù)處理：倒罐站（鐵水罐傾翻）、噴吹/攪拌站（脫硫、脫磷、脫硅）。物料轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)：皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)、料倉(cāng)上料口/卸料口。渣處理：爐渣傾翻、粒化、破碎、輸送。2. 分析粉塵特性：粒徑分布：二次粉塵通常包含呼吸性粉塵（<10μm），危害健康。不同塵源點(diǎn)粒徑不同（如切割粉塵較粗，精煉加料粉塵較細(xì)）。密度與安息角：影響粉塵在管道和除塵器中的沉降、輸送及灰斗設(shè)計(jì)。化學(xué)成分：主要是氧化鐵（Fe2O3/Fe3O4），可能含CaO、MgO、SiO2、MnO、ZnO（尤其廢鋼帶入）、少量重金屬等。成分影響粉塵粘性、吸濕性、可燃性和后續(xù)處理方式。溫度：塵源點(diǎn)附近空氣溫度較高（尤其靠近高溫鋼水/熔渣區(qū)域），需考慮對(duì)濾料、管道材質(zhì)的影響。濕度：車間環(huán)境濕度、蒸汽（如切割蒸汽、渣處理蒸汽）可能影響粉塵粘性。二、合理設(shè)計(jì)塵源捕集系統(tǒng)（關(guān)鍵的第一步）
1. 捕集方式選擇：局部排風(fēng)罩：最有效、最節(jié)能的方式，應(yīng)優(yōu)先采用。針對(duì)特定塵源點(diǎn)設(shè)計(jì)。密閉罩/半密閉罩：適用于產(chǎn)塵量大且相對(duì)集中的點(diǎn)（如爐后加料區(qū)、鐵水倒罐位、鋼包熱修位、連鑄大包澆注位）。需設(shè)置必要的操作門、觀察窗。外部吸氣罩：如側(cè)吸罩、傘形罩、條縫罩。適用于無(wú)法完全密閉的操作點(diǎn)（如精煉爐操作口、鋼包烘烤位上方、連鑄中間包操作位）。吹吸式通風(fēng)罩特別適用于大面積、低風(fēng)速要求的開放區(qū)域（如大包回轉(zhuǎn)臺(tái)、連鑄平臺(tái)），或需要抵抗橫向氣流干擾的情況。利用吹風(fēng)口形成“氣幕”引導(dǎo)含塵氣流流向吸風(fēng)口。2. 罩型設(shè)計(jì)與參數(shù)：形狀與尺寸：緊密圍繞塵源，考慮操作空間和安全距離。形狀應(yīng)利于氣流組織（如傘形罩的擴(kuò)張角）。控制風(fēng)速在塵源點(diǎn)與罩口之間關(guān)鍵位置（如污染源最遠(yuǎn)散逸點(diǎn)）達(dá)到足夠的捕獲風(fēng)速（通常0.5 - 1.5 m/s，具體根據(jù)粉塵粒徑、密度和干擾氣流速度確定）。吸風(fēng)量計(jì)算：根據(jù)罩型、控制風(fēng)速、污染源特性精確計(jì)算每個(gè)罩的必需風(fēng)量。避免“越大越好”的誤區(qū)，否則系統(tǒng)能耗劇增。設(shè)置位置盡量靠近塵源，并考慮粉塵的初始運(yùn)動(dòng)方向（如上升熱氣流）。
三、科學(xué)設(shè)計(jì)管網(wǎng)系統(tǒng)（高效輸送）
1. 系統(tǒng)劃分：根據(jù)塵源點(diǎn)位置、性質(zhì)、運(yùn)行制度（是否同時(shí)工作）劃分子系統(tǒng)（如電爐子系統(tǒng)、精煉子系統(tǒng)、連鑄子系統(tǒng)）。同一子系統(tǒng)塵源點(diǎn)應(yīng)盡量同時(shí)工作。2. 管道布置：最短路徑、減少?gòu)濐^：降低阻力，節(jié)省能耗。合理坡度：水平管道設(shè)坡度（>1%），傾向除塵器或清掃口，防止積灰。垂直管道優(yōu)先。管道材質(zhì)：通常選用碳鋼（Q235）。高溫區(qū)域（如靠近爐體）需采用耐熱鋼或內(nèi)襯耐火材料。考慮耐磨性（高濃度、粗顆粒區(qū)域）。管道風(fēng)速：保證粉塵不沉降的最小風(fēng)速（通常18-23 m/s）。根據(jù)粉塵特性調(diào)整（重、粗、粘性粉塵需更高風(fēng)速）。避免過(guò)高風(fēng)速增加磨損和能耗。3. 阻力平衡：最不利環(huán)路：*識(shí)別阻力最大的支路。調(diào)節(jié)裝置：在支管上設(shè)置手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、蝶閥、插板閥，確保各支路風(fēng)量分配合理，達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量。這是系統(tǒng)能否有效運(yùn)行的關(guān)鍵。精確計(jì)算：詳細(xì)計(jì)算各管段阻力（摩擦阻力+局部阻力），進(jìn)行管網(wǎng)平衡計(jì)算。
四、選擇與設(shè)計(jì)除塵器核心（凈化心臟）
1. 除塵器類型：袋式除塵器：煉鋼二次除塵的絕對(duì)主流選擇。效率高（>99.9%），能處理微細(xì)粉塵。濾料選擇：是核心！需綜合考慮：耐溫性：入口溫度通常<120°C（通過(guò)混風(fēng)閥控制），常用PPS（Ryton）、PTFE覆膜濾料、P84（耐溫更高）、玻纖（耐高溫但脆性大）。入口設(shè)溫度監(jiān)控和超溫保護(hù)（混風(fēng)、旁通、報(bào)警）。耐化學(xué)腐蝕性：*抵抗SOx、NOx、水汽、微量酸堿等。PPS、PTFE較好。耐磨性：粉塵有一定磨蝕性。疏水性/抗結(jié)露：車間濕度變化或停機(jī)時(shí)需考慮。PTFE覆膜效果佳。清灰性能：影響長(zhǎng)期運(yùn)行阻力。清灰方式：脈沖噴吹最常用。設(shè)計(jì)合理的噴吹壓力、周期、時(shí)序。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分室結(jié)構(gòu)（便于在線檢修）、合理的過(guò)濾風(fēng)速（通常0.8-1.2 m/min，根據(jù)粉塵性質(zhì)、濾料確定）、足夠的灰斗容積和角度（>60°）、可靠的卸灰裝置。防爆設(shè)計(jì)：極其重要！煉鋼粉塵（尤其含鋅、鎂、鋁等）具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)。必須考慮：泄爆片/泄爆門（符合NFPA 68/ATEX標(biāo)準(zhǔn)）。隔爆閥（管道上）。滅火系統(tǒng)（CO2或N2）。消除點(diǎn)火源（防靜電濾料、接地、防爆電器）。粉塵濃度監(jiān)測(cè)（入口）。惰性氣體保護(hù)（可選，高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)合）。電除塵器：在煉鋼一次除塵（高溫煤氣凈化）中應(yīng)用多，但在溫度較低、粉塵比電阻可能不理想的二次除塵中應(yīng)用較少。維護(hù)要求高。濕式除塵器：可能產(chǎn)生廢水、污泥處理問(wèn)題，在北方有凍結(jié)風(fēng)險(xiǎn)，煉鋼二次除塵中較少采用，除非有特殊需求（如同時(shí)需要降溫、吸收氣體污染物）。2.關(guān)鍵參數(shù)確定：處理風(fēng)量：系統(tǒng)總風(fēng)量 = 各塵源點(diǎn)設(shè)計(jì)風(fēng)量之和 × 同時(shí)使用系數(shù) + 漏風(fēng)量（通常10-15%）。風(fēng)量是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈魂。入口濃度：估算各塵源點(diǎn)散發(fā)量，計(jì)算加權(quán)平均入口濃度，用于除塵器選型和排放計(jì)算。排放濃度：必須滿足國(guó)家及地方最新排放標(biāo)準(zhǔn)（通常<10 mg/m³，甚至<5 mg/m³）。據(jù)此選擇除塵效率和濾料等級(jí)。
五、風(fēng)機(jī)與電機(jī)選型（系統(tǒng)動(dòng)力）
1. 風(fēng)機(jī)選型：風(fēng)量：系統(tǒng)總風(fēng)量（考慮漏風(fēng)）。風(fēng)壓：系統(tǒng)總阻力（管網(wǎng)阻力 + 除塵器本體阻力 + 消聲器阻力 + 煙囪阻力 + 安全余量（10-15%））。除塵器阻力按初始阻力和終阻力（清灰周期內(nèi)最大值）分別計(jì)算，按終阻力選型。類型：通常選用高壓離心風(fēng)機(jī)。考慮耐磨性（葉片、機(jī)殼處理）。調(diào)節(jié)方式：變頻調(diào)速是首選，節(jié)能效果顯著，適應(yīng)工況變化（如不同爐次、不同塵源點(diǎn)開關(guān)）。液力耦合器、入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)也可考慮。2. 電機(jī)選型：功率滿足風(fēng)機(jī)要求（考慮安全系數(shù)）。防護(hù)等級(jí)（IP54或更高）。絕緣等級(jí)（F級(jí)或H級(jí)）。防爆要求：如果除塵器或管道系統(tǒng)被劃分為爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，電機(jī)需選用防爆型（Ex d IIC T4或更高）。
六、排氣筒（煙囪）與排放監(jiān)測(cè)
1. 高度與直徑：滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)最低高度的要求，并考慮周圍環(huán)境敏感點(diǎn)。直徑根據(jù)出口風(fēng)速（>15 m/s）確定，保證抬升擴(kuò)散。2. 采樣平臺(tái)與孔：設(shè)置規(guī)范、安全的采樣平臺(tái)和符合標(biāo)準(zhǔn)的固定污染源采樣孔。3. 在線監(jiān)測(cè)：通常要求安裝顆粒物濃度（CEMS）和流量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)。
七、輸灰與儲(chǔ)灰系統(tǒng)
1. 卸灰裝置：灰斗下設(shè)置可靠的卸灰閥（如星型卸灰閥、雙層翻板閥），防止漏風(fēng)。2. 輸灰方式：氣力輸送：（正壓或負(fù)壓）適用于長(zhǎng)距離、布置靈活。需設(shè)計(jì)合理風(fēng)速、濃度比。機(jī)械輸送：（螺旋輸送機(jī)、埋刮板機(jī)）適用于短距離、集中灰斗。注意密封和耐磨。3. 儲(chǔ)灰倉(cāng)：足夠容積，帶料位計(jì)、除塵器（倉(cāng)頂袋式除塵器）、卸料裝置（汽車散裝機(jī)或噸袋包裝機(jī)）。考慮粉塵壓實(shí)性。
八、控制系統(tǒng)與安全聯(lián)鎖
1. 自動(dòng)化控制： * PLC或DCS系統(tǒng)集中控制。 * 風(fēng)機(jī)、除塵器清灰、輸灰系統(tǒng)按程序運(yùn)行。 * 關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控（溫度、壓差、料位、閥門狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行/故障）。2. **安全聯(lián)鎖：** * 除塵器入口超溫 → 啟動(dòng)混風(fēng)閥/打開冷風(fēng)閥 → 觸發(fā)超溫報(bào)警 → 極端超溫啟動(dòng)旁通閥（保護(hù)濾袋）。 * 壓縮空氣壓力低 → 報(bào)警。 * 卸灰閥與輸灰設(shè)備聯(lián)鎖（防堵料）。 * **防爆聯(lián)鎖：** 爆炸風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)（火花探測(cè)、溫度驟升、壓力驟升） → 啟動(dòng)隔爆閥、泄爆裝置、滅火系統(tǒng)、停機(jī)等。 * 風(fēng)機(jī)軸承溫度、振動(dòng)超限 → 報(bào)警/停機(jī)。 * 消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。
九、其他重要考慮因素
1. 噪聲控制：風(fēng)機(jī)房隔音、消聲器（進(jìn)、出口）、設(shè)備減振。2. 節(jié)能設(shè)計(jì)：變頻風(fēng)機(jī)、分室離線清灰、根據(jù)壓差/時(shí)間優(yōu)化清灰程序、優(yōu)化管網(wǎng)降低阻力、保溫（防結(jié)露）。3. 維護(hù)檢修：足夠檢修空間（除塵器頂部、灰斗旁）、吊裝設(shè)施（濾袋更換）、平臺(tái)爬梯符合安全規(guī)范。4. 與工藝和土建的配合：與工藝設(shè)備布置、廠房結(jié)構(gòu)（柱網(wǎng)、行車軌高）、公用介質(zhì)的協(xié)調(diào)。
煉鋼車間二次除塵設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，核心在于精準(zhǔn)識(shí)別塵源、有效捕集粉塵、合理匹配風(fēng)量風(fēng)壓、高效凈化達(dá)標(biāo)、安全可靠運(yùn)行。設(shè)計(jì)過(guò)程中必須深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，充分理解工藝特點(diǎn)和操作習(xí)慣，與工藝、設(shè)備、土建等專業(yè)緊密配合，嚴(yán)格遵守安全（尤其是防爆）和環(huán)保規(guī)范，并充分考慮運(yùn)行維護(hù)的便利性和經(jīng)濟(jì)性（節(jié)能）。一個(gè)優(yōu)秀的二次除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保障煉鋼車間綠色、安全、高效生產(chǎn)的重要基石。