一、引言

　　在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，當(dāng)爐前罩打開向轉(zhuǎn)爐中加入廢鋼和兌鐵水，以及爐后罩打開轉(zhuǎn)爐出鋼水的時候，會產(chǎn)生大量含塵煙氣。雖然兌鐵水和出鋼水的時間只有3min左右，而在二次除塵密封罩打開的情況下，兌鐵水和出鋼水時產(chǎn)生的煙氣直接竄升到廠房屋頂。一小部分煙氣攜帶的粉塵沉降到爐前平臺、行車等其它設(shè)備上，造成設(shè)備運行的安全隱患和車間內(nèi)的環(huán)境污染，而且對職工身體健康造成較大影響。另一大部分煙氣通過房頂?shù)耐L(fēng)豎井直接排入大氣，污染房頂及周邊環(huán)境。在對環(huán)境要求越來越高的今天，對通風(fēng)豎井的煙塵治理顯得非常必要。

　　二、除塵系統(tǒng)解析

　　1、現(xiàn)有除塵治理方法分析

　　由于我國以前對環(huán)境污染治理不夠重視，到目前為止絕大部分鋼廠也只對轉(zhuǎn)爐煉鋼的一次煙氣和二次煙氣進(jìn)行了治理，有的甚至連二次煙氣都沒有治理，更不用說投入資金來治理兌鐵水和出鋼水時產(chǎn)生的竄入通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣了。因為一方面的原因是我國對環(huán)境污染治理的重視程度不夠；另外一方面的原因是對環(huán)境治理需要投入很多的財力、物力、人力，直接增加了企業(yè)的成本；還有一方面的原因就在每一爐鋼水冶煉周期內(nèi)，在兌鐵水和出鋼水時竄入通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣持續(xù)的時間不是很長，前后各只有3分鐘左右，加起來也只有6分鐘左右的時間，各個企業(yè)認(rèn)為花很大的成本來治理這6分鐘內(nèi)產(chǎn)生的煙氣很不劃算，對這部分的治理不夠重視。可以說目前國內(nèi)對通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣治理還是一片空白。

　　即使要對通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣進(jìn)行治理，一般想到的方法也是新建一套除塵系統(tǒng)用來治理通風(fēng)豎井煙氣的污染問題，包括新建土建、吸塵罩、管道、除塵器、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、輸灰設(shè)備等。而新建一套除塵系統(tǒng)要耗費巨額的成本，包括前期的建設(shè)費用和日常的運行費用等，給企業(yè)增加了很大的成本壓力。另外在每一爐鋼水冶煉周期內(nèi)，兌鐵水和出鋼水時產(chǎn)生煙氣的持續(xù)時間只有6分鐘左右，而一爐鋼水的冶煉時間有40分鐘左右，兌鐵水和出鋼水兩者的時間之和也只占一爐鋼整個冶煉周期的15%，如果讓除塵系統(tǒng)在40分鐘內(nèi)持續(xù)運行，會產(chǎn)生很大的運行成本。即使要節(jié)約運行成本，不可能讓除塵系統(tǒng)在兌鐵水和出鋼水時的6分鐘左右時間內(nèi)運行，而在其它時間內(nèi)停止。因為這樣頻繁的啟動和停止對設(shè)備的運行壽命會造成很大的影響，特別是高壓電機(jī)。降低運行成本的方法也只能是在除塵系統(tǒng)內(nèi)配置液力偶合器或變頻器等設(shè)備，在兌鐵水和出鋼水時的6分鐘左右時間內(nèi)使除塵系統(tǒng)高速運行，而在其它冶煉時間內(nèi)使除塵系統(tǒng)低速運行?？梢哉f新建一套除塵系統(tǒng)用來專項治理通風(fēng)豎井煙氣污染不是一種很好的方法。

　　如何研究一種投資省、除塵效果好的新的通風(fēng)豎井除塵方法，是通風(fēng)豎井除塵領(lǐng)域的一項重要課題。

　　2、新型通風(fēng)豎井除塵系統(tǒng)

　　本新型通風(fēng)豎井除塵系統(tǒng)的目的是設(shè)計一套通風(fēng)豎井除塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求投資少、除塵效果好、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、維護(hù)工作量小、運行費用低。

　　為了達(dá)到上述目的，經(jīng)過多年的探索和實踐，在轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了一套新型除塵系統(tǒng)，并已經(jīng)成功應(yīng)用，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。針對轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)沒有考慮通風(fēng)豎井除塵的缺陷，以及兌鐵水和出鋼水時產(chǎn)生的竄入通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣間斷性的特點，本新型除塵系統(tǒng)主要設(shè)計思想在于將通風(fēng)豎井煙氣除塵并入原有二次煙氣除塵系統(tǒng)內(nèi)，既治理了通風(fēng)豎井內(nèi)的煙氣，又不影響原有二次煙氣除塵效果。新型除塵系統(tǒng)流程圖如下：

如上面附圖--除塵系統(tǒng)流程圖，本新型除塵系統(tǒng)包括原有的轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)（包括轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵密閉罩、爐前移動門、爐后移動門、爐前吸塵罩、爐后吸塵罩、LQF爐前蝶閥、LHF爐后蝶閥、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵管道、布袋除塵器、風(fēng)機(jī)電機(jī)、煙囪、PLC自動控制中心等）和新增加的通風(fēng)豎井除塵管道、SJF豎井蝶閥、豎井吸塵罩、BYF百葉閥等。在新系統(tǒng)內(nèi)，通過調(diào)節(jié)LQF爐前蝶閥和LHF爐后蝶閥的開度大小來控制爐前或爐后的抽風(fēng)量，控制SJF豎井蝶閥的開關(guān)來決定通風(fēng)豎井是否抽風(fēng)除塵，控制BYF百葉閥的開關(guān)來決定通風(fēng)豎井的煙氣是否直接排入大氣。PLC控制系統(tǒng)接收爐前控制室發(fā)來的信號后控制新系統(tǒng)內(nèi)各個閥門的開度大小。本新型除塵系統(tǒng)具體實施方式如下：

　　（1）為了使豎井除塵抽風(fēng)量適當(dāng)，在確定抽風(fēng)量前，要測試或計算通風(fēng)豎井沒有除塵自然對流時的風(fēng)量。因為當(dāng)豎井抽風(fēng)量過大時，由于這個系統(tǒng)抽風(fēng)量是一定的，此時爐前或爐后的抽風(fēng)量就小，影響爐前或爐后的除塵效果。當(dāng)豎井抽風(fēng)量過小時，即豎井抽風(fēng)量小于豎井沒有除塵正常對流時的風(fēng)量，此時豎井內(nèi)的煙氣不能被及時抽走，會出現(xiàn)回流現(xiàn)象，煙氣會在廠房內(nèi)彌散。測量風(fēng)量時，可以將豎井?dāng)嗝鎱^(qū)均分成若干小的區(qū)域（分得越細(xì)測試結(jié)果越精確），然后用熱球風(fēng)速儀或其它測量儀器來測量每個小區(qū)域內(nèi)的風(fēng)速，測試完后取平均值計算出豎井沒有除塵時的對流風(fēng)量。特別要強調(diào)的是，密閉罩打開兌鐵水或出鋼水時豎井內(nèi)的對流風(fēng)量比密閉罩沒有打開轉(zhuǎn)爐正常冶煉時的風(fēng)量要大，所以測試的風(fēng)量一定要是密閉罩打開兌鐵水或出鋼水時豎井內(nèi)的對流風(fēng)量；如果在密閉罩打開一次的時間內(nèi)沒有完成測量工作，則要等到密閉罩下一次打開時再接著測量，直到測量完成。最后確定密閉罩打開兌鐵水或出鋼水時豎井內(nèi)的對流風(fēng)量兩者的中最大值作為豎井內(nèi)的對流風(fēng)量Q1。通過計算的方式確定豎井內(nèi)正常對流的風(fēng)量時，也是確定密閉罩打開兌鐵水或出鋼水時豎井內(nèi)的對流風(fēng)量兩者中的最大值作為豎井內(nèi)的對流風(fēng)量Q1。在確定了豎井內(nèi)正常對流時的風(fēng)量后，才能確定豎井除塵抽風(fēng)量Q2。根據(jù)多年的實踐，一般Q2=1.4* Q1比較合適。

　　（2）新增加用于通風(fēng)豎井除塵的管道、SJF豎井蝶閥、豎井吸塵罩、兩臺BYF百葉閥等。將通風(fēng)豎井出口進(jìn)行改造，將豎井出風(fēng)口處吸塵罩及BYF百葉閥安裝部分外的部分用鋼板密閉。BYF百葉閥的大小選擇要適當(dāng)，如果BYF百葉閥的尺寸過大，則不適合在豎井出口安裝；如果BYF百葉閥的尺寸過小，則影響豎井內(nèi)氣體正常對流。

　?。?）如果原有轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵不是采用PLC自動控制，則要將控制系統(tǒng)改造成PLC自動控制，并且能與爐前控制中心通訊，接受來自爐前控制中心發(fā)出的信號，與爐前連鎖控制。如果原有轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)沒有LQF爐前蝶閥和LHF爐后蝶閥；或者有蝶閥，但蝶閥的開度大小不能任意調(diào)節(jié)，則原系統(tǒng)要增加或更換成能調(diào)節(jié)開度大小的電動蝶閥。

　?。?）當(dāng)PLC自動控制中心接收到來自爐前控制室發(fā)出的密閉罩爐前移動門打開轉(zhuǎn)爐向前傾倒準(zhǔn)備兌鐵水信號時，PLC根據(jù)內(nèi)部編好的程序發(fā)出指令使兩臺BYF百葉閥關(guān)閉，SJF豎井蝶閥全開豎井開始抽風(fēng)，兩臺LHF爐后蝶閥關(guān)閉，兩臺LQF爐前蝶閥開度調(diào)節(jié)到設(shè)定的大小減少爐前抽風(fēng)量。因為轉(zhuǎn)爐向前傾倒兌鐵水時，產(chǎn)生的煙氣主要集中在密閉罩前半部，并且大部分煙氣隨熱氣流上升進(jìn)入了通風(fēng)豎井，所以關(guān)閉兩臺LHF爐后蝶閥停止?fàn)t后抽風(fēng)，將兩臺LQF爐前蝶閥開度調(diào)小減少爐前抽風(fēng)量，并且保證通風(fēng)豎井除塵抽風(fēng)量。此時轉(zhuǎn)爐二次除塵抽風(fēng)量減少，原有管道內(nèi)風(fēng)速會很低，粉塵會在管道內(nèi)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象；由于此種抽風(fēng)狀態(tài)每次只持續(xù)3分鐘左右，粉塵在管道內(nèi)沉降有限，當(dāng)轉(zhuǎn)爐正常冶煉爐前和爐后正常抽風(fēng)時，沉降在管道內(nèi)少量粉塵會被氣流抽走，不會堵塞管道。

　?。?）當(dāng)PLC自動控制中心接收到來自爐前控制室發(fā)出的兌鐵水完畢密閉罩爐前移動門關(guān)閉轉(zhuǎn)爐傾動回零位（爐口垂直向上）的信號時，PLC根據(jù)內(nèi)部編好的程序發(fā)出指令使兩臺LQF爐前蝶閥和兩臺LHF爐后蝶閥的開度大小調(diào)節(jié)到正常冶煉時的開度正常抽風(fēng)進(jìn)行二次煙氣除塵，使SJF豎井蝶閥關(guān)閉停止豎井抽風(fēng)，同時使兩臺BYF百葉閥全開，讓通風(fēng)豎井自然對流排放。因為轉(zhuǎn)爐正常冶煉時豎井內(nèi)氣體含塵量小，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，可以自然排放。

　?。?）當(dāng)PLC自動控制中心接收到來自爐前控制室發(fā)出的密閉罩爐后移動門打開轉(zhuǎn)爐向后傾倒準(zhǔn)備出鋼水信號時，PLC根據(jù)內(nèi)部編好的程序發(fā)出指令使兩臺BYF百葉閥關(guān)閉，SJF豎井蝶閥全開豎井開始抽風(fēng)，兩臺LQF爐前蝶閥關(guān)閉，兩臺LHF爐后蝶閥開度調(diào)節(jié)到設(shè)定的大小減少爐后抽風(fēng)量。因為轉(zhuǎn)爐向后傾倒出鋼水時，產(chǎn)生的煙氣主要集中在密閉罩后半部，并且大部分煙氣隨熱氣流上升進(jìn)入了通風(fēng)豎井，所以關(guān)閉兩臺LQF爐前蝶閥停止?fàn)t后抽風(fēng)，將兩臺LHF爐后蝶閥開度調(diào)小減少爐后抽風(fēng)量，并且保證通風(fēng)豎井除塵抽風(fēng)量。此時轉(zhuǎn)爐二次除塵抽風(fēng)量減少，原有管道內(nèi)風(fēng)速會很低，粉塵會在管道內(nèi)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象；由于此種抽風(fēng)狀態(tài)每次只持續(xù)3分鐘左右，粉塵在管道內(nèi)沉降有限，當(dāng)轉(zhuǎn)爐正常冶煉爐前和爐后正常抽風(fēng)時，沉降在管道內(nèi)少量粉塵會被氣流抽走，不會堵塞管道。

　　三、結(jié)論

　　通過以上分析和實踐證明，本新型除塵系統(tǒng)主要是將原有轉(zhuǎn)爐二次煙氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，將控制中心改造成能與爐前控制中心通訊連鎖控制的PLC自動控制中心，在爐前和爐后配置能調(diào)節(jié)任意開度大小的電動蝶閥；并在原有除塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)上新增加了用于通風(fēng)豎井除塵的管道、SJF豎井蝶閥、豎井吸塵罩、兩臺BYF百葉閥等，將舊有的設(shè)備和新增加的設(shè)備融為一體形成一套新的除塵系統(tǒng)。新系統(tǒng)既保證了轉(zhuǎn)爐正常冶煉時的二次煙氣除塵，又解決了密閉罩打開兌鐵水或出鋼水時竄入通風(fēng)豎井煙氣的污染問題，可以說花很小的成本解決了很大問題，非常值得推廣。