王宏伟  吴东波

(北京科技大学科技产业集团北京100083)

摘要：本文介绍了新抚钢7#转炉二次、三次屋顶除尘以及8#、9#转炉三次屋顶除尘一体化系统的设计方案，详细阐述了风量如何分配、风电机和除尘器的选型等参数，并指出了系统在管网阻力平衡、三次屋顶除尘罩和滤袋选择需要重点考虑的问题。系统2 年多来稳定可靠运行，排放达标。

关键词：转炉二次；转炉三次；屋顶罩

0 引言

转炉烟气捕集通常采用一次除尘和二次除尘捕集技术，但经常对加料、兑铁水及吹炼过程中瞬间喷出的烟气无力解决，部分烟气抬升弥漫到整个车间，影响工人卫生环境，并污染大气环境。其次，近几年的除尘系统老化，阻力大，布袋破损频繁，外排烟尘不达标。抚顺新钢铁有限责任公司拟对原有系统进行改造，把7#转炉二次、屋顶三次除尘系统，以及8#转炉屋顶、9#转炉屋顶三次除尘烟尘点合并为一套新的除尘系统。具体其除尘点位包括7# 转炉炉前二次、屋顶三次除尘、炉后吹氩、二层平台氧枪口及原有8#转炉屋顶三次除尘、9# 转炉屋顶三次除尘烟尘点。

1 项目设计原则及要求

1． 1 设计原则

( 1) 除尘系统设计，遵循“技术先进、成熟可靠、经济合理”的原则。

( 2) 除尘系统电气控制采用PLC 程序控制。

( 3) 采用节能、省电的工艺技术。

( 4) 除尘系统尘源点捕集罩的布置满足工艺生产、运行及操作的要求。

( 5) 除尘系统管道路径合理，除尘器便于操作及检修，能够长期、稳定、经济的运行。

1． 2 设计要求

除尘系统运行后，烟气排放浓度≤10 mg /Nm³ ;有效控制粉尘外逸，主要操作岗位粉尘浓度在扣除本底浓度后，控制在8 mg /Nm³ 以下。

2 系统设计

针对新抚钢转炉除尘，根据转炉烟气的特性及环保排放指标的要求，确定了高效低阻脉冲除尘器，其特点是: ①大仓室，低速过滤; ②增加进风挡隔板，均匀分配，并减少粉尘冲刷滤袋; ③可实现离线清灰，离线检修，提高运转率; ④采用高效覆膜滤袋。

2． 1 系统风量确定( 见表1)

2． 2 风机、电机选型

以最远收尘点计算，管网总阻力损失约为3 000Pa，烟囱出口动压损失约为200 Pa，除尘器阻力约1 500 Pa，风机动压损失约为500 Pa，风机全压安全系数按15% 考虑，圆整后选取风机全压6 000 Pa。选取风机: Y4 － 2 × 73№24F 型离心风机1 台; 风机流量: Q = 850 000 m3 /h; 风机全压: P = 6 000 Pa; 风机转速: n = 960 r /min; 选取电机: YPT630 － 6 型变频异步电动机1 台; 电机功率: N = 2 000 kW; 电机电压: U = 6 kV; 电机转速: n = 991 r /min。

2． 3 除尘器选型

型号: CDMK14800 型长袋低压脉冲袋式除尘器;处理风量: 85 × 104 m³ /h; 过滤仓室: 8 室; 每仓袋数:696 条; 每仓过滤面积: 1 846． 7m² ; 滤袋总数: 5 568条; 总过滤面积: 14 773． 6 m2 ; 脉冲阀数量: 384 个;滤袋规格: 130 × 6 500 mm; 运行温度: ＜ 120℃; 清灰方式: 脉冲清灰; 滤袋材质: 覆膜涤纶针刺毡; 全过滤风速: 0． 959 m/min; 箱体耐压: ± 7 000 Pa; 排放浓度:≤15 mg /Nm³ ; 设备阻力: ≤1 200 Pa; 喷吹压气压力: 0． 3 ～0． 5 MPa; 压气平均耗量: 10 ～15 m³ /min。

2． 4 卸、输灰系统

除尘器每个灰斗设星形卸灰阀( 400 × 400，带插板阀) 一套，灰斗中的灰尘由两条纵向埋刮板输送机汇集到一条横向埋刮板输送机，最终将灰尘送至中间灰仓，贮存在中间灰仓的灰尘经一台无尘卸灰机由运灰车外运。

除尘器灰斗→纵向埋刮板输送机→横向埋刮板输送机→中间灰仓→无尘卸灰机→汽车外运。

设置30 m³ 中间灰仓一座，中间灰仓设高料位计一个，监测储灰量。

2． 5 工艺设备的布置

除尘器高架( 高架约5． 5 m) 布置; 风机、电机布置在除尘器出口旁; 配电室、操作室布置在除尘器下方; 钢烟囱，直径4． 2 m，高22 m。

2． 6 高压供电

高压电机采用变频启动，现场设有操作箱1 台。

高压变频器的散热采用向室外排风方式，变频器顶部带排风罩，把排风罩出口引到室外，室外设防鼠网。设有高压变频器故障启动方式，高压变频器配置手动旁路柜，当高压变频器出现故障时，用工频直接启动电机。采用综合保护器实现高压电机的差动、过载、低电压、单相接地等保护。

2.7  低压供电( 见表2)

电压等级: AC380 /220V; 三相四线。

2． 8 仪器仪表

集中操作室内设PLC 控制柜1 套，检测参数如下。除尘器部分: 除尘器进、出口压差: 1 点; 除尘器进口温度: 1 点; 除尘器清灰气源压力: 1 点; 中间灰仓的高料位: 1 点。风机部分: 风机轴承温度: 2 点;风机轴振动自动检测: 2 点。电机部分: 电机定子温度: 3 点; 电机轴承温度: 2 点。

设两台研华HMI 操作工控机，一用一备，并配置操作台和以太网。HMI 操作画面采用西门子WinCC，画面布局直观简便，操作方便合理，特别是一些重要设备的启动增设了二次确认。压力、流量、电流、温度、振动等均在HMI 画面显示，并有一周的历史趋势显示。除尘系统采用机旁操作和集中操作两种控制，既可以在机旁箱进行启停设备，也可以通过PLC 由HMI 画面操作控制。清灰采用定时、定差( 定阻) 两种控制方式，并可实现自动和现场手动二种控制方式。卸、输灰采用自动和现场手动，手动、自动可自由切换。

3 系统特点和重点

3． 1 系统管网

由于除尘点位多且分散，系统管网需要精确计算，确保每一个分支管路的阻力损失的平衡。所以，无论是沿程阻力损失还是局部阻力损失都不能按经验预估，这样才能保证每一个除尘点位的风量和风压。

3． 2 三次除尘屋顶罩

本系统涉及到7#、8#、9# 转炉屋顶三次除尘，而且必须对原来厂房屋顶的结构力学进行计算并采取相应的加固措施。通过对新抚钢转炉的工艺、设备、厂房深入调研，确定了屋顶三次除尘捕集方案，屋顶除尘罩具有三大特点: 对转炉厂房烟气捕集效果明显; 施工方便，不影响生产，不用停修; 造价投资小、实用。屋顶罩的设计，如图1 所示。

3． 3 滤袋的选择

为了保证10 mg /m³ 的排放指标，在滤袋的选择上从经济适用、高性价比的角度出发，选择了高效覆膜滤袋。当然，仅仅靠滤袋无法保证排放指标的达标，而需要的是整个系统的合理科学设计，包括经济可行的低过滤风速、均匀合理的分风和合适的滤袋。

系统投运3 个月后，经环境监测检测结果如下: 排放口颗粒物排放浓度在2． 63 ～ 2． 72 mg /m³ 之间，监测报告中颗粒物排放浓度完全达标。

4 结论

本系统具有除尘点位多、管网复杂以及环保要求高的特点，尤其是三次屋顶除尘罩的设计和施工难度大，必须从系统角度出发，统筹考虑风量、阻力平衡、过滤风速、滤袋选型等问题。此工程于2016年建成后，经过2 年多的运行，整个除尘系统可靠稳定运行，环保监测完全达到排放指标。