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煉鋼車間二次除塵設計要點

添加時間：2025-09-12 | 文章錄入：秩名 | 文章來源：原創

煉鋼車間二次除塵系統是保障車間內空氣質量、保護工人健康、滿足環保排放要求的關鍵設施。其設計要點復雜且需緊密結合具體工藝和廠房布局。以下是設計時需要重點考慮的核心要點：
一、深入理解塵源特性與分布（設計基礎）
1. 識別主要塵源點：這是設計的起點。煉鋼車間典型的二次塵源點包括：電爐/轉爐：加料（廢鋼、合金）、出鋼（鋼水流入鋼包）、爐門操作區（測溫取樣、吹氧等）。精煉爐：加料（合金、渣料）、吹氬/吹氧操作、測溫取樣、扒渣。鋼包：鋼包烘烤、鋼包熱修（拆砌包襯）、鋼包傾翻倒渣。連鑄：大包回轉臺（鋼包開澆、澆注結束）、中間包操作（開澆、更換、烘烤、測溫取樣、加覆蓋劑）、切割機（切割鑄坯產生氧化鐵粉塵）。鐵水預處理：倒罐站（鐵水罐傾翻）、噴吹/攪拌站（脫硫、脫磷、脫硅）。物料轉運點：皮帶機轉運點、料倉上料口/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。不同塵源點粒徑不同（如切割粉塵較粗，精煉加料粉塵較細）。密度與安息角：影響粉塵在管道和除塵器中的沉降、輸送及灰斗設計。化學成分：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、可燃性和后續處理方式。溫度：塵源點附近空氣溫度較高（尤其靠近高溫鋼水/熔渣區域），需考慮對濾料、管道材質的影響。濕度：車間環境濕度、蒸汽（如切割蒸汽、渣處理蒸汽）可能影響粉塵粘性。二、合理設計塵源捕集系統（關鍵的第一步）
1. 捕集方式選擇：局部排風罩：最有效、最節能的方式，應優先采用。針對特定塵源點設計。密閉罩/半密閉罩：適用于產塵量大且相對集中的點（如爐后加料區、鐵水倒罐位、鋼包熱修位、連鑄大包澆注位）。需設置必要的操作門、觀察窗。外部吸氣罩：如側吸罩、傘形罩、條縫罩。適用于無法完全密閉的操作點（如精煉爐操作口、鋼包烘烤位上方、連鑄中間包操作位）。吹吸式通風罩特別適用于大面積、低風速要求的開放區域（如大包回轉臺、連鑄平臺），或需要抵抗橫向氣流干擾的情況。利用吹風口形成“氣幕”引導含塵氣流流向吸風口。2. 罩型設計與參數：形狀與尺寸：緊密圍繞塵源，考慮操作空間和安全距離。形狀應利于氣流組織（如傘形罩的擴張角）。控制風速在塵源點與罩口之間關鍵位置（如污染源最遠散逸點）達到足夠的捕獲風速（通常0.5 - 1.5 m/s，具體根據粉塵粒徑、密度和干擾氣流速度確定）。吸風量計算：根據罩型、控制風速、污染源特性精確計算每個罩的必需風量。避免“越大越好”的誤區，否則系統能耗劇增。設置位置盡量靠近塵源，并考慮粉塵的初始運動方向（如上升熱氣流）。
三、科學設計管網系統（高效輸送）
1. 系統劃分：根據塵源點位置、性質、運行制度（是否同時工作）劃分子系統（如電爐子系統、精煉子系統、連鑄子系統）。同一子系統塵源點應盡量同時工作。2. 管道布置：最短路徑、減少彎頭：降低阻力，節省能耗。合理坡度：水平管道設坡度（>1%），傾向除塵器或清掃口，防止積灰。垂直管道優先。管道材質：通常選用碳鋼（Q235）。高溫區域（如靠近爐體）需采用耐熱鋼或內襯耐火材料。考慮耐磨性（高濃度、粗顆粒區域）。管道風速：保證粉塵不沉降的最小風速（通常18-23 m/s）。根據粉塵特性調整（重、粗、粘性粉塵需更高風速）。避免過高風速增加磨損和能耗。3. 阻力平衡：最不利環路：*識別阻力最大的支路。調節裝置：在支管上設置手動/自動調節閥、蝶閥、插板閥，確保各支路風量分配合理，達到設計風量。這是系統能否有效運行的關鍵。精確計算：詳細計算各管段阻力（摩擦阻力+局部阻力），進行管網平衡計算。
四、選擇與設計除塵器核心（凈化心臟）
1. 除塵器類型：袋式除塵器：煉鋼二次除塵的絕對主流選擇。效率高（>99.9%），能處理微細粉塵。濾料選擇：是核心！需綜合考慮：耐溫性：入口溫度通常<120°C（通過混風閥控制），常用PPS（Ryton）、PTFE覆膜濾料、P84（耐溫更高）、玻纖（耐高溫但脆性大）。入口設溫度監控和超溫保護（混風、旁通、報警）。耐化學腐蝕性：*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/抗結露：車間濕度變化或停機時需考慮。PTFE覆膜效果佳。清灰性能：影響長期運行阻力。清灰方式：脈沖噴吹最常用。設計合理的噴吹壓力、周期、時序。結構設計：分室結構（便于在線檢修）、合理的過濾風速（通常0.8-1.2 m/min，根據粉塵性質、濾料確定）、足夠的灰斗容積和角度（>60°）、可靠的卸灰裝置。防爆設計：極其重要！煉鋼粉塵（尤其含鋅、鎂、鋁等）具有爆炸風險。必須考慮：泄爆片/泄爆門（符合NFPA 68/ATEX標準）。隔爆閥（管道上）。滅火系統（CO2或N2）。消除點火源（防靜電濾料、接地、防爆電器）。粉塵濃度監測（入口）。惰性氣體保護（可選，高風險場合）。電除塵器：在煉鋼一次除塵（高溫煤氣凈化）中應用多，但在溫度較低、粉塵比電阻可能不理想的二次除塵中應用較少。維護要求高。濕式除塵器：可能產生廢水、污泥處理問題，在北方有凍結風險，煉鋼二次除塵中較少采用，除非有特殊需求（如同時需要降溫、吸收氣體污染物）。2.關鍵參數確定：處理風量：系統總風量 = 各塵源點設計風量之和 × 同時使用系數 + 漏風量（通常10-15%）。風量是系統設計的靈魂。入口濃度：估算各塵源點散發量，計算加權平均入口濃度，用于除塵器選型和排放計算。排放濃度：必須滿足國家及地方最新排放標準（通常<10 mg/m³，甚至<5 mg/m³）。據此選擇除塵效率和濾料等級。
五、風機與電機選型（系統動力）
1. 風機選型：風量：系統總風量（考慮漏風）。風壓：系統總阻力（管網阻力 + 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（清灰周期內最大值）分別計算，按終阻力選型。類型：通常選用高壓離心風機。考慮耐磨性（葉片、機殼處理）。調節方式：變頻調速是首選，節能效果顯著，適應工況變化（如不同爐次、不同塵源點開關）。液力耦合器、入口導葉調節也可考慮。2. 電機選型：功率滿足風機要求（考慮安全系數）。防護等級（IP54或更高）。絕緣等級（F級或H級）。防爆要求：如果除塵器或管道系統被劃分為爆炸危險區域，電機需選用防爆型（Ex d IIC T4或更高）。
六、排氣筒（煙囪）與排放監測
1. 高度與直徑：滿足環保排放標準對最低高度的要求，并考慮周圍環境敏感點。直徑根據出口風速（>15 m/s）確定，保證抬升擴散。2. 采樣平臺與孔：設置規范、安全的采樣平臺和符合標準的固定污染源采樣孔。3. 在線監測：通常要求安裝顆粒物濃度（CEMS）和流量在線監測設備，聯網上傳數據。
七、輸灰與儲灰系統
1. 卸灰裝置：灰斗下設置可靠的卸灰閥（如星型卸灰閥、雙層翻板閥），防止漏風。2. 輸灰方式：氣力輸送：（正壓或負壓）適用于長距離、布置靈活。需設計合理風速、濃度比。機械輸送：（螺旋輸送機、埋刮板機）適用于短距離、集中灰斗。注意密封和耐磨。3. 儲灰倉：足夠容積，帶料位計、除塵器（倉頂袋式除塵器）、卸料裝置（汽車散裝機或噸袋包裝機）。考慮粉塵壓實性。
八、控制系統與安全聯鎖
1. 自動化控制： * PLC或DCS系統集中控制。 * 風機、除塵器清灰、輸灰系統按程序運行。 * 關鍵參數監控（溫度、壓差、料位、閥門狀態、設備運行/故障）。2. **安全聯鎖：** * 除塵器入口超溫 → 啟動混風閥/打開冷風閥 → 觸發超溫報警 → 極端超溫啟動旁通閥（保護濾袋）。 * 壓縮空氣壓力低 → 報警。 * 卸灰閥與輸灰設備聯鎖（防堵料）。 * **防爆聯鎖：** 爆炸風險監測（火花探測、溫度驟升、壓力驟升） → 啟動隔爆閥、泄爆裝置、滅火系統、停機等。 * 風機軸承溫度、振動超限 → 報警/停機。 * 消防系統聯動。
九、其他重要考慮因素
1. 噪聲控制：風機房隔音、消聲器（進、出口）、設備減振。2. 節能設計：變頻風機、分室離線清灰、根據壓差/時間優化清灰程序、優化管網降低阻力、保溫（防結露）。3. 維護檢修：足夠檢修空間（除塵器頂部、灰斗旁）、吊裝設施（濾袋更換）、平臺爬梯符合安全規范。4. 與工藝和土建的配合：與工藝設備布置、廠房結構（柱網、行車軌高）、公用介質的協調。
煉鋼車間二次除塵設計是一個系統工程，核心在于精準識別塵源、有效捕集粉塵、合理匹配風量風壓、高效凈化達標、安全可靠運行。設計過程中必須深入現場調研，充分理解工藝特點和操作習慣，與工藝、設備、土建等專業緊密配合，嚴格遵守安全（尤其是防爆）和環保規范，并充分考慮運行維護的便利性和經濟性（節能）。一個優秀的二次除塵系統設計是保障煉鋼車間綠色、安全、高效生產的重要基石。