彭 飛1 ，張建平2 ，張 臣1 ，張艷龍1 ，薛長江1 ，耿煜東

摘要 ：本文以煉鋼廠轉(zhuǎn)爐一次除塵采用的新 OG法為基礎(chǔ)，分析系統(tǒng)結(jié)垢的原因?yàn)槎暮砜谡{(diào)節(jié)幅度較小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐吹煉 過程火焰偏大，凈化周期不滿足生產(chǎn)要求等問題，并詳細(xì)分析問題產(chǎn)生的原因，提出了解決方案 ：通過降低鈣硬度和懸浮物含量，管理藥劑添加模式，降低水溫，提高一次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，清理斜罐，減少外來進(jìn)系統(tǒng)水量，管理轉(zhuǎn)運(yùn)車輛運(yùn)行模式等手段，問題得到較好解決，即滿足了生產(chǎn)需求，同時使轉(zhuǎn)爐吹煉過程中煙火滿足環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞 ：煉鋼廠轉(zhuǎn)爐 ；系統(tǒng)結(jié)垢 ；懸浮物 ；凈化周期

本鋼煉鋼廠七臺 180噸轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)采用的是濕法除塵技術(shù)（OG 法），由于水質(zhì)中鈣硬波動及懸浮物不穩(wěn)定，二級文氏管（二文）結(jié)垢情況嚴(yán)重，導(dǎo)致清理時間長，且由于垢體過硬清理不凈，凈化周期?？s短至 10 天左右，不能滿足生產(chǎn)需求。本鋼廠 180 噸不銹鋼轉(zhuǎn)爐采用日本獨(dú)創(chuàng)的濕法一次除塵方式。粗灰進(jìn)入下水道并堵塞下水道出口。除塵系統(tǒng)在使用過程中，除塵塔的雙層格柵板受到嚴(yán)重污染，大大減少了塔的通道面積，嚴(yán)重時甚至堵塞整個斷面，造成除塵不良。去除效果 ：頂出過多，篦板污染嚴(yán)重 清洗困難，維護(hù)工作量大。還有 ：①爐后現(xiàn)場環(huán)境比較差。原濕法除塵系統(tǒng)陳舊，積灰量大，運(yùn)行不穩(wěn)定 ；② 無文丘里環(huán)形間隙，爐口無壓降控制系統(tǒng) ；③脫水機(jī)脫水效率低，風(fēng)機(jī)房區(qū)域出現(xiàn)下雨現(xiàn)象④現(xiàn)有風(fēng)機(jī)容量太小，無風(fēng)機(jī)自動調(diào)速系統(tǒng)，無法達(dá)到正常工作負(fù)荷。為進(jìn)一步改善環(huán)境狀況，自 2017年 6 月開始，按照國家標(biāo)準(zhǔn)對兩座 60 噸鋼廠轉(zhuǎn)爐的一次除塵系統(tǒng)進(jìn)行部分改造，開始了環(huán)保進(jìn)程。同時，濁環(huán)水水質(zhì)較差也增加了環(huán)保階段的處理壓力。目前，國內(nèi)使用濕法除塵的鋼廠常出現(xiàn)此類問題，因此本文可對同類型鋼廠提供實(shí)際參考價值。

1  改造原則

目前，轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)工藝主要包括干法 (LT) 除塵和濕法(OG) 除塵。雖然濕法除塵節(jié)水、節(jié)電、運(yùn)行費(fèi)用低，但由于干式除塵建設(shè)投資大，電除塵器的維護(hù)成本高。房屋現(xiàn)有結(jié)構(gòu)難以重建，不可行。傳統(tǒng)的“兩脈一塔”濕法除塵投資規(guī)模較小。但在該工藝的應(yīng)用中，系統(tǒng)阻力大，水電消耗大，除塵效果差，設(shè)備故障率高。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在考慮系統(tǒng)參數(shù)后，綜合決定在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改動，本著實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐氣體流量標(biāo)準(zhǔn)，采用“兩塔一文”濕法 ( 新 OG 法 ) 除塵系統(tǒng)。

2  原因分析

新 OG 系統(tǒng)投產(chǎn)后，集塵系統(tǒng)的主要故障是由于系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)垢，格柵板堵塞，引起煙氣不暢，爐口煙氣大量外溢，未進(jìn)入鍋爐進(jìn)行余熱交換，導(dǎo)致余熱回收降低。同時，環(huán)縫開度在吹煉時無法實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整，也是系統(tǒng)內(nèi)積垢的現(xiàn)象之一。

轉(zhuǎn)爐一次煙氣采用濕噴水冷卻除塵，由于噴水后煙氣始終接近半干半濕飽和溫度，并含有一定量的水和粉塵，遇冷表面易凝結(jié)分離水汽，變干，使灰塵附著在爐排表面，形成結(jié)垢。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，確保與濕煙氣接觸的表面始終保持水膜，可以防止灰塵的積聚，并有助于冷卻煙氣和去除灰塵。

格柵板在線清洗系統(tǒng)可以始終保持格柵上有流動的水膜覆蓋，灰塵不會在格柵板上形成粘積現(xiàn)象，從而導(dǎo)致積灰問題。

2.1  濁環(huán)水工藝流程圖

從噴淋塔開始對轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行降溫處理，二文對煙氣進(jìn)行除塵，然后對污水進(jìn)行處理，處理后的濁環(huán)水回流進(jìn)系統(tǒng)循環(huán)使用。環(huán)縫上下格柵板作用 ：頂層主要防止噴淋冷卻塔的大塊污泥直接落入噴淋冷卻塔排水通道，造成排水不暢，因?yàn)榕潘粫郴蚨氯?，整個系統(tǒng)不能工作，必須停爐檢修。下爐排也有類似的作用，可以保護(hù)焊縫排水通道不被突然堵塞。

2.2  鈣硬度、懸浮物超標(biāo)

原始狀態(tài)下，濁環(huán)水每周會出現(xiàn) 1-2 次鈣含量和懸浮物超標(biāo)（100mg L-1）情況，且壓濾機(jī)采用新水沖帶，新水用量大，導(dǎo)致系統(tǒng)水外排，同時引起水質(zhì)不穩(wěn)定，波動大的問題。

2.3 二文加藥量偏少

通過理論計算和現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，工作人員每周對二文的阻垢分散劑補(bǔ)充一次，而在使用四天左右時發(fā)現(xiàn)阻垢分散劑消耗完畢，因此補(bǔ)充藥劑后 5-7 天時，系統(tǒng)中出現(xiàn)藥劑缺失狀態(tài)，導(dǎo)致二文系統(tǒng)結(jié)垢趨勢明顯。

2.4 系統(tǒng)水溫高

由于冷卻塔未投入運(yùn)行，濁環(huán)水水溫偏高，超過 50℃，理論研究表明，當(dāng)水溫超過 40℃，也會導(dǎo)致系統(tǒng)中的結(jié)垢趨勢增加。

2.5 車皮周轉(zhuǎn)慢

設(shè)計排泥系統(tǒng)采用的是車皮外運(yùn)方式，由于廠區(qū)運(yùn)輸路口較多，因此個別時段易出現(xiàn)倒運(yùn)車皮較慢的現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)處理后沉泥發(fā)生積累，系統(tǒng)停機(jī)時間較長，進(jìn)而導(dǎo)致斜罐區(qū)域易出現(xiàn)於堵，影響系統(tǒng)水質(zhì)情況。

3  方案設(shè)計

3.1 降低系統(tǒng)水質(zhì)中的鈣硬和懸浮物含量

加強(qiáng)對水質(zhì)管控力度，嚴(yán)格考核，前期通過適當(dāng)增加投藥量，將水質(zhì)中的鈣硬和懸浮物控制在小于 100mg L-1 以內(nèi)，不允許超標(biāo)。同時，針對系統(tǒng)中垢體采用大錘振落的方式，通過幾次定修處理干凈，保證系統(tǒng)運(yùn)行初步正常，滿足環(huán)保要求，后續(xù)對壓濾機(jī)的沖帶水進(jìn)行改造，全部采用濁環(huán)水沖帶，減少外來水對系統(tǒng)水質(zhì)的沖擊影響，保證系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，避免波動。

3.2 安裝階段

包括對新織物補(bǔ)償器安裝、新噴淋冷卻塔簡體組對焊接、新噴槍 ( 含噴嘴 ) 安裝 ；新環(huán)縫上下錐段安裝，環(huán)縫人 FI 新噴嘴安裝，與錐段連接簡體焊接；洗滌塔與環(huán)縫連通的 l80。彎管、直管、斜管焊接 ：原彎頭脫水器改造 ( 與原二文連通管道拆除、與濕旋脫水器連通部分利舊 ) ；原濕旋脫水器改造為旋風(fēng)脫水器 ( 頂部嫻氣管道割除、簡體加高、下筒體利舊 ) ；新液壓系統(tǒng)安裝 ；電氣系統(tǒng)改造 ( 電氣室內(nèi) PLC、MCC 柜安裝，電纜敷設(shè)等 ) ；配套檢修平臺、扶梯安裝 ；配套能源介質(zhì)管道改造及閥門安裝。

3.3 二文加藥系統(tǒng)嚴(yán)格管理

為減緩環(huán)縫文氏管喉口及重砣結(jié)垢，在噴頭供水管內(nèi)加阻垢分散劑。針對我廠轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水水質(zhì)，采用含烷基環(huán)氧羥酸鹽的無磷配方產(chǎn)品，有效抑制碳酸鈣、硫酸鈣、氟化鈣及硅垢的形成。根據(jù)水質(zhì)及供水水量，投加濃度 3ppm 左右可以起到較好的阻垢分散作用。每天投用量為 ：24 小時藥劑投加量 =3ppm×240t/h×24h/1000≈ 17kg ，根據(jù)計算加藥量，定期補(bǔ)充藥量，滿足生產(chǎn)需要，不允許斷藥現(xiàn)象出現(xiàn)。對二文加藥進(jìn)行了嚴(yán)格管理，加強(qiáng)崗位巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)加藥泵故障及管路漏藥等問題立即處理。

3.4 降低系統(tǒng)水溫

新系統(tǒng)將改造后的涼水塔進(jìn)行投入使用，解決涼水塔風(fēng)機(jī)投入后晃動的問題，同時對老系統(tǒng)的涼水塔進(jìn)行了更換填料工作，系統(tǒng)水溫由 50℃左右降至目前的 40℃以下，滿足了生產(chǎn)要求。通過現(xiàn)場觀察，當(dāng)水溫降低后，系統(tǒng)結(jié)垢情況出現(xiàn)明顯好轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。另外，水溫下降后，壓濾機(jī)的工作環(huán)境內(nèi)蒸汽大幅減少，解決了采用濁環(huán)水沖帶后，現(xiàn)場環(huán)境蒸汽較多影響崗位操作等問題。

3.5 提高一次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

原風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高 1350r/min，并且由于設(shè)備問題，實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)不到工況設(shè)定值，因此通過生產(chǎn)廠家交流以及對風(fēng)機(jī)進(jìn)行測試，最終將轉(zhuǎn)數(shù)提升至 1390r/min，導(dǎo)致二文差壓得到提升，滿足了系統(tǒng)除塵的要求。此外，對旋風(fēng)脫水器按設(shè)計要求進(jìn)行了配水和氮?dú)饬髁靠刂?，在長時間運(yùn)行后，系統(tǒng)穩(wěn)定，葉輪正常，有效保證了煤氣中的含塵量不超標(biāo)和含水量合格，保證了系統(tǒng)長期處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.6 斜罐（斜管）沉淀系統(tǒng)

通過對斜罐的出水情況進(jìn)行排查，根據(jù)斜罐的狀態(tài)制定了斜罐的清理標(biāo)準(zhǔn) ；對排泥次數(shù)制定了相應(yīng)的規(guī)范 ；基于斷水問題增加了反沖洗操作。對水質(zhì)也有針對性檢查，主要檢查斜罐出水的清澈情況，再針對出水渾濁的斜罐數(shù)量決定是否加藥以及確定藥劑量，有效保證了斜罐的正常運(yùn)行。

當(dāng)有斜罐出現(xiàn)內(nèi)部於堵情況時，安排人員進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行清理，可以有效解決目前斜罐運(yùn)行過程出現(xiàn)的問題，目前斜罐區(qū)域處于逐漸好轉(zhuǎn)的狀態(tài)，后續(xù)工作重點(diǎn)將繼續(xù)研究斜罐防堵工作及更換填料工作，以保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)要求。

3.7 濾帶和壓濾機(jī)

將壓濾機(jī)的沖帶水全部采用濁環(huán)水進(jìn)行沖帶，這種方法在減少額外水消耗的同時，也可以達(dá)到穩(wěn)定濁環(huán)水質(zhì)的目的，減少藥劑的投入量。同時制定新的濾帶標(biāo)準(zhǔn)，提升濾帶的質(zhì)量及泥餅的厚度，提高壓濾機(jī)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而解決斜罐易堵的問題。來自轉(zhuǎn)爐蒸發(fā)冷卻煙道的煙氣首先進(jìn)入噴霧冷卻塔，噴霧冷卻塔有四排噴嘴，可去除大于 5m 的粉塵顆粒，達(dá)到去除粗粉塵的效果。將冷卻塔中產(chǎn)生的廢水從一個敞開的水箱中輸送到現(xiàn)有的廢水處理系統(tǒng)中。煙氣離開噴淋冷卻塔后進(jìn)入溫式環(huán)形槽管去除細(xì)粉塵，來自水處理廠的渾濁環(huán)水通過噴嘴噴入環(huán)縫。環(huán)焊縫可以根據(jù)設(shè)定的壓降和實(shí)際的爐子來定義。端口壓力值自動調(diào)整（PID 閉環(huán)控制）。通過調(diào)節(jié)環(huán)形縫的開口，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的差值、清潔效率，同時穩(wěn)定爐窗力，以確保最大程度地抽取氣體，在錐體環(huán)形區(qū)域急劇加速后，沿環(huán)形間隙的內(nèi)錐面擴(kuò)散。在環(huán)縫的這個區(qū)域，渾濁的環(huán)水與高速煙氣流完全混合，可以有效去除煙氣中夾帶的細(xì)小粉塵顆粒。泥漿水通過底部導(dǎo)管流到現(xiàn)有的密封罐，再被輸送到現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)。另外，壓濾機(jī)的操作室進(jìn)行封閉管理，加強(qiáng)了排蒸汽設(shè)施的改進(jìn)，減少操作環(huán)境蒸氣含量高的問題，穩(wěn)定濁環(huán)水沖帶工藝。

3.8 車皮倒運(yùn)

制定壓濾機(jī)的合適生產(chǎn)模式及移動車皮規(guī)定，老區(qū) 4 臺轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn) 7 臺壓濾機(jī)，車皮配到位后轉(zhuǎn) 7 臺壓濾機(jī)裝料，壓濾機(jī)轉(zhuǎn) 3 小時左右，車皮第一個料位裝滿，然后移動車皮到第二個裝料位置，到第二個位置時，受車皮與壓濾機(jī)布置的影響，只能轉(zhuǎn) 6 臺壓濾機(jī)（3# 壓濾機(jī)停機(jī)），6 臺壓濾機(jī)轉(zhuǎn) 3 小時左右，車皮第二個料位裝滿，然后移動車皮到第三個裝料位置，到第三個位置時， 只能轉(zhuǎn) 5 臺壓濾機(jī)（2#、6# 壓濾機(jī)停機(jī)）。5 臺壓濾機(jī)轉(zhuǎn) 2 小時左右，第三個位置裝滿，更換車皮。更換車皮時 7 臺壓濾機(jī)全停，從重車皮拉走到空車皮配到位，時間在 1.5 小時左右。

車皮倒運(yùn)與部門協(xié)調(diào)好間隔時間，及時倒運(yùn)，制定嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，同時，研究料倉排泥不堵問題，避免車皮倒運(yùn)期間停壓濾機(jī)，保證了系統(tǒng)排泥效果。

4  實(shí)際工程應(yīng)用效果

4.1 水質(zhì)對比

通過優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，降低了轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)的溢流水量，水循環(huán)系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)，水質(zhì)趨于穩(wěn)定，硬度在 30-60 mg L^-1，懸浮物在 50-80 mg L^-1。調(diào)整后硬度普遍低于原水水平，且調(diào)整前硬度有水質(zhì)條件波動較大的情況，而調(diào)整后可以看到水質(zhì)條件波動明顯放緩 ；飽和煙氣經(jīng)彎頭脫水器后從底部進(jìn)入旋風(fēng)脫水器(本次改造部分利舊 )。人口能夠保證飽和煙氣在脫水器內(nèi)呈螺旋上升運(yùn)動，在離心力的作用下煙氣中含粉塵的液滴將被分離出來。脫水后泥漿水將通過底部導(dǎo)管流到現(xiàn)有的密封罐，再被輸送到新的污水處理系統(tǒng)。同時調(diào)整后懸浮物也基本低于調(diào)整前，且嚴(yán)格控制在 100mg L-1以下，通過現(xiàn)場肉眼觀察可以明顯看到取回水質(zhì)樣品相對清澈。綜合水質(zhì)硬度及懸浮物情況，目前的水質(zhì)條件滿足生產(chǎn)需求，系統(tǒng)結(jié)垢問題有非常明顯的好轉(zhuǎn)跡象，說明采取的水質(zhì)處理手段合理有效。

4.2 二文結(jié)垢對比

二文結(jié)垢明顯好轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)爐的凈化周期由原來的 10 天左右延長到目前 30 天以上，最高可以達(dá)到 40 天，完全滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)需求。采用無芯結(jié)構(gòu)，噴嘴通道更自由，最大限度地減少堵塞。噴嘴通過法蘭連接到現(xiàn)有的噴槍管線。底層中央噴嘴為單面空心錐形噴嘴，位于蒸發(fā)冷卻煙囪出口處，與霧化方向煙氣流動方向一致。 2 層噴嘴和 3 層噴嘴為雙向空心錐形噴嘴形式。雙面射流沿氣流方向串聯(lián)定位在噴淋塔上，保證噴淋水層分布均勻，使空氣達(dá)到最佳飽和狀態(tài)，有效去除煙氣中大顆粒粉塵。四層噴嘴為單面空心錐形噴嘴，逆著氣流方向向上噴水，增加水與煙氣的接觸面積，從而可以改善噴水效果。

4.3 清理垢片量對比

調(diào)整后二文清理出的垢片量較調(diào)整前少約 2/3，清理出的垢片量很少，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，也維持了良好現(xiàn)場操作環(huán)境。

4.4 環(huán)縫裝置

作為煙氣凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，新建環(huán)縫取代原有二級文氏管。環(huán)縫洗滌設(shè)備主要由內(nèi)外錐、噴水裝置、驅(qū)動導(dǎo)向裝置組成。

（1）內(nèi)錐選用高效耐磨材料制成，可降低南于嫻氣及冷卻水高速混合對環(huán)縫造成的沖刷和腐蝕。

（2）由于煉鋼過程中，粉塵極易沉積在環(huán)縫內(nèi)表面，積灰使得環(huán)縫斷面變小，炯?xì)庾枇υ龃?，造成轉(zhuǎn)爐吹煉期較大量的煙氣無法抽人煙罩中，只能在爐口外溢，惡化了轉(zhuǎn)爐作業(yè)環(huán)境。為改善作業(yè)環(huán)境并減少進(jìn)入人孔清灰的工作量，特意安裝三只單向空心錐噴嘴在環(huán)縫內(nèi)錐頂部環(huán)管上．噴淋方向與煙氣流動方向一致，噴射角度成 90。

（3）本次改造采用頂部驅(qū)動形式．內(nèi)錐可以通過驅(qū)動桿實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動。管道及驅(qū)動桿之間的密封裝置可以起到導(dǎo)向支撐作用。環(huán)縫頂部固定支座通過連接桿與內(nèi)錐相連，起第二導(dǎo)向支撐作用．確保當(dāng)環(huán)縫上下運(yùn)動時不產(chǎn)生橫向顫動。保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。套筒內(nèi)部設(shè)有密封，可以防止灰塵、水等污垢進(jìn)人。填料箱同樣帶有保護(hù)套簡．位于環(huán)縫頂部便于進(jìn)行維護(hù)。

5  結(jié)論

目前寶鋼不銹鋼 150t轉(zhuǎn)爐的格柵清理周期已經(jīng)從原來的不足一個月延長到了半年以上，為增產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。同時，格柵板不再堵塞，有效減少了除塵系統(tǒng)的阻損，對除塵效果的改善也十分有利。轉(zhuǎn)爐濁環(huán)系統(tǒng)的水質(zhì)穩(wěn)定非常重要，鈣硬必須控制在 100mg L-1 以下，最好控制在 60 mg L-1 以下，同時，嚴(yán)格控制外來水，可以保證系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，進(jìn)而清理凈化周期可以達(dá)到30 天，甚至 40 天以上，完全滿足生產(chǎn)要求。清理的垢片數(shù)量較少，可以縮短轉(zhuǎn)爐的定期周期，減輕工人的勞動強(qiáng)度。另外，外排水質(zhì)合格，且外排水量較少，可滿足節(jié)能減排及環(huán)保要求。本文種對實(shí)際問題采取的解決措施及處理情況可以對同類型鋼廠提供有力的實(shí)際參考價值。