泊頭市鈺泰環保機械有限公司-布袋除塵器\脈沖除塵器及除塵器配件誠信制造商

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技術文檔

淺談高爐出鐵場煙氣治理的發展與創新

1 引言
  改革開放以來,我國的市場經濟發展迅猛,環保產業和技術作為市場行為的一部分,也得到了長足的進步,但許多方面卻未盡如人意。嚴格地說,我國的環保產業的起步并不算太晚。70年代初O的環保先驅們已觸摸到O環保技術的脈搏,開始了低姿態
的污染治理探索,幾乎與發達O同步。然而,我們的許多重要環保產品和技術,仍然需要進口,除了經濟環境和政策環境的因素外,更重要的應該承認存在技術層面的差距,我們在發展和創新方面有了較大的滯后,甚至有些跟著國外的模式發展,忽視了對中國的國情的研究。具體就當前我國高爐出鐵場污染治理的整體狀況而言,依然問題重重,不容樂觀。
  據不完全統計,全國高爐出鐵場煙塵近80%左右未得到有效控制,污染嚴重;已治理的近70%的除塵系統運行狀況不良;近70%~80%的在運行中的除塵系統效果不佳;如何解決這個問題,突出地擺在了我們面前。
2 O外高爐出鐵場煙氣治理工藝現狀
  我們考察了國外同行在電爐、轉爐包括高爐出鐵場在內的煙氣治理,如奧鋼聯的林茲、多納維茲、新日鐵的八蟠制鐵,大分、光等廠,發現了一個有趣的現象,這些工廠的環境都十分優美,廠房頂沒有煙塵的痕跡,廠外幾乎覺察不到正在生產,但廠房內崗位粉塵濃度并未如人們想像好,甚至象伊藤制鐵的車間里的空氣幾乎和O一樣煙塵彌漫。
  顯然,發達O的煙塵治理,控制的是排放總量,例如,日本、奧地利法定排放標準為<10mg/m3,有些更低,而這些O的自動化水平較高,車間向無人化操作發展,因而對崗位粉塵的要求偏低。與此同時,發達O對塵源均采用了局部捕集控制加車間密閉屋頂通風排塵的工藝技術思路,其結果是環境得以保護,而在我們看來,代價是高的投資和高的運行功流比,一般每獲得1萬m3的除塵風量,要消耗40~50kW的電能。
  我國的情況有所不同。就高爐而言,日本僅40座左右,而我國卻多達300座,生產水平落后。在煙氣治理上,大高爐基本沿襲
了國外的技術模式,而小高爐則大部分處于放任自流的原始狀態,少部分設有除塵裝置。自動化水平低,崗位操作人員多,這就決定了我國的袋式除塵器技術應有自身的特點。
  概言之,我國的高爐出鐵場煙塵治理仍處于較低的層面,各種治理技術魚龍混雜,彰顯了其不成熟的一面,除塵技術也由于一些人為的誤區而發展緩慢。
3 除塵技術誤區分析
3.1 工藝思路上的誤區
  目前我國尚不能達到發達O的高度自動化的水平,不宜采用高投資和高能耗的方式。因此,如何減少能耗,降低運行成本,減少投資是我國的國情,在高爐出鐵場上,如完全照搬國外的工藝套路,有可能走入設計工藝的誤區,相當的企業由于不堪運行成本而流于形式;其二,崗位粉塵的控制也相當重要,因此系統工藝應開發適合自己國情、廠情的工藝路線。
3.2 節能上的誤區
  為了節能,人們往往把節能與調速劃等號,而不是全面地系統地進行節能設計,如忽略溫度、阻力、煙氣組織等相對復雜的問題,導致系統運行由于事實上的高阻力存在或由于考慮不周,而無法實現調速節能的目的,未認識到煙氣治理工藝上的進步是節能的主要途徑。
3.3 投資的誤區
  由于國情所迫,投資顯然是一個捉襟見時的問題,當指導思想陷入投資越小越好的理念后,往往造成不顧效果的局面,甚至走進為了減少投資而提高運行成本的怪圈,未能綜合考慮投資、效果、運行成本三者的辯證關系。
3.4 簡單化誤區
  由于認為除塵器除塵系統就是,管道把排煙罩和除塵器簡單連接,因此90%以上的企業都吃過拿來主義的苦頭,不斷形成頭痛醫頭,腳
痛醫腳的局面,O后忍痛割愛者多多。
  那么、走什么樣的技術道路才是符合國情的呢?無庸置疑只有技術發展和創新走出誤區,才是必由之路。
4 技術發展和創新
  我們認為在高爐出鐵場的治理技術上需要突破原有的傳統思維。
  (1)系統工藝路線,應突破國外的設計模式,由大電機、大風量向小電機、大風量轉化。
  (2)捕集罩設計應符合煙氣發生特點。由強迫式捕集(如單純側吸)和被動捕集(如二次屋頂捕集罩)向主動誘導式捕集轉變。
  (3)凈化裝置應由高阻、不穩定運行向低阻、穩定運行方向轉化。
4.1 系統工藝必須擺脫傳統思維
  倡導低阻、中溫、大流量工藝思想。
  表1 首鋼2#高爐出鐵場除塵系統新舊對比
  項 目          原設計(實際)    現設計(實際)
  系統風量/104m3·h-1      36(20)       60(58)
  系統阻力/Pa       5800~6000     4000~4200
  主電機功率/kW      2×550=1100     1000
  功流比          30.6(55)      16.7(15.5)
  崗位粉塵/mg·Nm-3     超標>10        2
  捕集率%          70         >95
  排放濃度/mg·m-3        80         <30
  注:功流比為每獲得1萬m3風量所消耗的電能kW數
  由表1可見,我們對原有系統的工藝改造十分成功,就系統阻力而言,系統由原6OOOPa左右轉變為約4OOOPa左右,從而為在相同能耗下,獲得近大一倍的風量創造了條件,同時達到了完美的捕集效果,換言之,若獲得原有30萬m3風量,則本系統可節能約50%,這就是所謂大電機、小風量向小電機、大風量的轉變實例。
4.2 捕集工藝的創新
  首鋼3#高爐出鐵口捕集罩,原設計為雙側吸,出鐵時效果尚可,但開、堵鐵口時煙氣量大,且無法捕集,這與在日本新日鐵所見情形類似。我們仔細研究了煙氣流動特性,對原有側吸方式進行了改進,改善了原側吸口堵渣狀況,并將原低位強制捕集,改為高位側吸和上部誘導側吸,徹底解決了開堵、鐵口的捕集難題,同時,取消了原有1#溝蓋,并加高2#溝蓋,形成了雙面外側補充風量的氣流組織結構,不但解決了煙氣的擴散,橫風干擾、也有效地解決了大噴引起的強大煙氣,我們觀察到了鐵口噴射煙氣由2#溝蓋回流的壯觀場面,其捕集效率高達95%以上,現場基本不見煙塵(若按國外的模式,必須加設屋頂大罩,其風量一般在80~100萬m3之間,功耗約3OOOkW)。這項突破性的研究成果在大高爐出鐵場的煙氣治理實踐上具有很強的指導意義,堪稱一項創舉。
  除此之外,我們還對捕集工藝和技術作了更多的嘗試,在450m3以下的小高爐應用中獲得成功,見表2。
  通過對高爐煙氣的成熟經驗的組合創新,我們在高爐出鐵場煙氣捕集罩的設計中,對各種不同的爐前布置,操作條件進行了開
拓性的研究,看清了適合國情的技術道路。
4.3 凈化工藝的突破
  傳統的凈化工藝,是將除塵器機械地,弧立地加以研究,帶有某種形而上學的思維方式,它簡單地將布袋除塵器與凈化工藝劃等號,這就難免造成頭痛醫頭,腳痛醫腳的現象,甚至長期誤導人們,形成:隨便選擇1臺除塵器,只要與風機、電機組合。然后和一根管道抽風這樣一目了然的公眾畫面,以致自70年代以來的30年的除塵技術發展受到相當的負面影響,根據我們已完成的100多套除塵系統的初步統計,約70%左右的除塵系統是需要改造和重建的,而這些改造項目中又有近60%左右的是除塵器與系統不匹配或管理不善引起的失效或被放棄使用的。浪費是驚人的,教訓也是慘痛的。
  我們認為 ,凈化工藝首先要把它放在整個除塵系統的背景下,才能成為真正意義上的凈化工藝,它是與系統工藝密不可分的有
機組成和辯證的統一,同時,凈化工藝必須遵循系統工藝的原則。
  顯然,同1臺除塵器,放在不同的系統中,其作用和效果經常是相差很大的。關鍵之處還在于如何揚長避短,充分發揮其應有
的凈化功能,并與系統工藝相適應。
  其次,傳統的凈化工藝技術的陳舊觀念,也制約除塵技術的發展,必須有所突破,才能展現其真實有用的一面。不同除塵器在除塵系統中的應用見表3的實例。
  表3可見,由原高阻狀態的系統改為低阻狀態的系統是工藝思想的轉變,同時除塵器也完成了相應的改造,否則片面更換或改
造某個單一設備并不能達到預期的效果。再者相同形式的除塵器,其內在的阻力結構和清灰機制也并不完全相同,否則就不會產生
大相徑庭的效果來了。
  為什么有的除塵器開始效果較好,慢慢地阻力上升,乃至居高不下、影響效果而有的除塵器如這里的抗結露脈沖除塵器,能較穩定地運行在1200Pa左右,且長期可靠呢?
  差異來自技術的創新和對傳統思維的突破的迫切要求上。首先,我們認為除塵器,不但是凈化裝置,同時也是耗能器,它的技術先進與否不僅關系到效果的穩定可靠,也關系到能耗和運行成本的高低,從節約能耗角度出發,我們設計的結構阻力較通常的要小500~700Pa左右。其次,我們開發的抗結露系統解決了長期以來的脈沖清灰易結露的頑癥。使除塵系統達到了相當的穩定,從而保證了捕集效果,再者,我們在設計的每一個局部,包括對濾料的匹配上都進行細致的研究,保證了除塵凈化效果以及與系統工藝的完整結合。保證了除塵器可以長期、穩定可靠地運行在1200Pa左右,使這項綜合技術也達到了O先進水平。
  通過以上幾方面的思維突破和創新,我們的業績也得到同行,用戶的廣泛認同。
5 面臨的課題
  除塵技術,是一門實踐性很強的學問,同時也是需要在實踐中不斷發展,創新和完善的學科,隨著WTO在我國的進入,低關稅和
發達O的環保技術的強大沖擊,將使環保技術經受空前的考驗,在這個背景下,能否走出一條適合我國國情的環保技術之路,并與這種沖擊相抗衡是我們每一個環保工作者面臨的重要課題。我們除了需要寬松的經濟發展條件,以使整體環保技術得以提升外,也需要更為寬松的政策環境加以保護和規范,重要的是:我們必須在這個環境中充分利用發展機遇,進行技術進步和技術創新,提升我們的技術水準。
  我們相信在高爐出鐵場的煙氣治理技術上,我們應該也可以在不久的將來,奉獻出更多高質量,高水準的精品。
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