趙奇強(qiáng)， 郭 帥， 陳培榮

(1.中冶華天南京工程技術(shù)有限公司， 江蘇 南京 210019；2.福建三鋼閩光股份有限公司，福建 三明 365000）

福建三鋼閩光股份有限公司（全文簡(jiǎn)稱福建三鋼）5 號(hào)1 250 m3高爐于2007 年9 月18 日建成投產(chǎn)，此高爐是由中冶華天工程技術(shù)有限公司于2006年設(shè)計(jì)，2018 年8 月1 日停爐進(jìn)行大修，高爐第一代爐役壽命近11 年，期間共產(chǎn)生鐵1.28×107 t，實(shí)現(xiàn)了高爐的高產(chǎn)與長(zhǎng)壽。但該高爐生產(chǎn)中也受到一些不利因素的困擾，如因生產(chǎn)中有害元素偏高，特別是鋅負(fù)荷過高及爐底煤氣泄漏，造成爐體上漲；熱風(fēng)管系長(zhǎng)期在1 200 ℃以上的高溫運(yùn)行，導(dǎo)致局部耐火材料損壞、殼體溫度偏高等問題。加之高爐于2006 年開始設(shè)計(jì)，一些工藝及裝備已經(jīng)落后，為了保證安全生產(chǎn)和加強(qiáng)5 號(hào)高爐以后的環(huán)保節(jié)能工作，福建三鋼于2018 年8 月對(duì)5 號(hào)爐進(jìn)行了環(huán)保節(jié)能改造，大修保持了原有爐容不變，增加的環(huán)保節(jié)能措施主要有：采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、增設(shè)爐頂均排壓煤氣回收、增設(shè)爐頂受料斗除塵設(shè)施、和增設(shè)重力除塵器干霧抑塵和。改造后的高爐于2018 年11 月19 日投產(chǎn)，目前運(yùn)行效果良好。

1 環(huán)保節(jié)能改造內(nèi)容

1.1 爐頂料罐均排壓煤氣回收設(shè)施

高爐采用無料鐘串罐爐頂設(shè)備，其料罐有效容積為30 m3，受料斗的礦焦料每次進(jìn)入料罐前，料罐都要進(jìn)行一次排壓操作，使料罐內(nèi)的高壓煤氣排出，以便于受料斗的礦焦料能順利放入。在第一代爐役中，料罐排壓操作排放的高爐煤氣通過爐頂消音器直接向高空排放，高爐粗煤氣中含有較多的粉塵，長(zhǎng)期排放對(duì)周圍環(huán)境造成一定的污染。為了解決這一問題，加強(qiáng)環(huán)保，第二代爐役增設(shè)了料罐均排壓煤氣及煤氣灰回收系統(tǒng)（流程見圖1），該系統(tǒng)采用了兩路完全相同的均排壓煤氣放散、回收及均壓設(shè)計(jì)，生產(chǎn)時(shí)兩路同時(shí)工作，但每一路設(shè)計(jì)都具備另一路檢修時(shí)的正常工作能力。料罐排壓時(shí)，高爐煤氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵器進(jìn)行初級(jí)除塵后進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行二次除塵，之后的凈煤氣經(jīng)調(diào)壓接入凈煤氣管網(wǎng)，料罐排壓壓力至10 kPa 時(shí)停止煤氣回收，剩余少量煤氣通過消音器直接排放。料罐均壓時(shí)，高壓凈煤氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵器，將放散時(shí)收集的煤氣灰?guī)Щ亓瞎蕖?/p>

圖1 均排壓煤氣回收流程圖

該系統(tǒng)目前運(yùn)行良好，現(xiàn)高爐爐頂煤氣壓力0.22 MPa，每小時(shí)均排壓12 次，每次均壓時(shí)間8 s，放散時(shí)間4 s，排壓終止壓力0.01 MPa，料罐排壓煤氣回收率約為80%，年減排即回收煤氣量約為8.4×106m3，年減排即回收煤氣灰112 t。該系統(tǒng)投入后煤氣回收量可觀，減排顯著，對(duì)環(huán)保做出了貢獻(xiàn)。

1.2 爐頂受料斗除塵

高爐采用料車上料方式，主卷揚(yáng)拉動(dòng)料車通過斜橋向爐頂受料斗卸料，因爐頂受料斗為開放式，料車傾倒礦焦料時(shí)與受料斗有2~5 m 的高差，所以存在有很大的揚(yáng)塵。與料罐煤氣放散相似，兩者均處于50 m 以上高空，揚(yáng)塵擴(kuò)散區(qū)域較大，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。為了解決揚(yáng)塵污染問題，本次大修利用現(xiàn)有高爐平臺(tái)增設(shè)了受料斗干法布袋除塵，干法除塵器及其電機(jī)布置在▽22 m 風(fēng)口屋面平臺(tái)之上，除塵器過濾面積800 m2，采用離心風(fēng)機(jī)，其功率為132 kW，風(fēng)量為4.4×104m3/h，根據(jù)三鋼生產(chǎn)檢測(cè)，受料斗向料罐裝料時(shí)，料罐內(nèi)的高爐煤氣會(huì)排至受料斗內(nèi)，為了防止吸入該部分煤氣，除塵器煙囪頂標(biāo)高在爐頂布料器平臺(tái)以上。該除塵設(shè)施投入運(yùn)行后，受料斗卸料處揚(yáng)塵污染環(huán)境的問題得到了很好地解決。

1.3 重力除塵器增設(shè)干霧抑塵

福建三鋼5 號(hào)高爐第一代爐役重力除塵器內(nèi)的煤氣灰通過加濕卸灰機(jī)加濕后再通過卸灰管直接向敞斗拉灰車排放，卸灰時(shí)灰塵較大，如遇風(fēng)灰塵飛揚(yáng)范圍更大，因該區(qū)域離主控樓等人員密集區(qū)域較近，該問題急需解決。

第二代爐役在重力除塵器部位增加了干霧抑塵設(shè)施，主要是利用干霧噴霧器產(chǎn)生的10 μm 以下的微細(xì)水霧顆粒，使粉塵顆粒相互粘結(jié)、聚結(jié)增大，并在自身重力作用下沉降。由于水跟其他親水性物質(zhì)接觸，表面張力越大，越難以相互吸附，所以水霧對(duì)直徑大于自身的灰塵顆粒具有較高效率的吸附性，如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運(yùn)動(dòng)，水霧顆粒和粉塵顆粒吸附效率低下，達(dá)不到抑塵作用；如果水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結(jié)一起，水霧顆粒越小，聚結(jié)機(jī)率則越大。為提高抑塵效率，重力除塵器采用了微米級(jí)干霧抑塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)由微米級(jí)干霧機(jī)、空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、噴霧箱、高壓水泵、蓄水箱及水氣連接管線、和控制信號(hào)線組成，主電機(jī)功率37 kW，加濕機(jī)處理量100 t/h，可通過自動(dòng)和手動(dòng)方式（手動(dòng)控制方式具備就地機(jī)盤控制和遠(yuǎn)程手動(dòng)控制功能）實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)噴霧、停止噴霧、清洗過濾等功能，并且能在系統(tǒng)程控面板上準(zhǔn)確顯示啟動(dòng)噴霧、停止噴霧、過濾器堵塞、氣壓低、水壓低等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。干霧抑塵設(shè)備投用后抑塵率≥90%，物料濕度增加質(zhì)量比≤0.05%，該區(qū)域環(huán)境得到顯著改善。

1.4 高爐冷卻水系統(tǒng)

福建三鋼5 號(hào)高爐第一代爐役采用了開路工業(yè)凈環(huán)水冷卻系統(tǒng)，開路工業(yè)水的水質(zhì)要求沒有軟水及除鹽水嚴(yán)格，使用中水的硬度會(huì)增大，而且在與空氣接觸過程中存在污染和損耗，硬度增加會(huì)使水管結(jié)垢，水中微生物會(huì)滋生菌藻和泥垢沉積等，這些將大大降低冷卻水與水管間的熱交換，降低冷卻效率。

高爐第二代爐役采用了聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻方式，其顯著特點(diǎn)是可提高冷卻效率和節(jié)能，提高冷卻效率是因?yàn)檐浰|(zhì)較好，不容易結(jié)垢，熱交換效率高，整個(gè)系統(tǒng)可以通過頂部膨脹罐的氮?dú)馓岣呦到y(tǒng)壓力，以此提高冷卻水的潛熱度。節(jié)能主要是因軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)用水量較工業(yè)凈環(huán)水少，軟水泵電機(jī)功率比工業(yè)凈環(huán)水泵低。福建三鋼5 號(hào)高爐第一、二代爐役冷卻水消耗見表1，兩代爐役水泵房?jī)?nèi)日常運(yùn)行設(shè)備功率對(duì)比表見表2。

表1 兩代爐役水量對(duì)比表 t/h

表2 兩代爐役日常運(yùn)行設(shè)備功率對(duì)比表 kW

由表1 和表2 兩代爐役對(duì)比表可見，采用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)水系統(tǒng)后，高爐總用水量每小時(shí)減少1000 t，運(yùn)行設(shè)備總功率減少2 400 kW，其節(jié)能效果顯著。

2 結(jié)論

福建三鋼5 號(hào)高爐第二代爐役大修內(nèi)容除了升級(jí)落后的工藝外，重點(diǎn)加強(qiáng)了環(huán)保和節(jié)能措施。采用了料罐均排壓煤氣回收、爐頂受料斗除塵和重力除塵器區(qū)域干霧抑塵等環(huán)保措施；使用了聯(lián)合軟水密閉循環(huán)和均排壓煤氣及煤氣灰回收等節(jié)能技術(shù)。高爐改造后整體工藝水平提高，各處揚(yáng)塵點(diǎn)得到抑制，年回收煤氣量增加8.4×106m3（單價(jià)約0.08 元），年收煤氣增加灰112 t（單價(jià)約319 元），軟水年節(jié)約電能2 016×104kWh（單價(jià)約0.57 元），直接經(jīng)濟(jì)效益增加1 220 萬元。