廢鋼切割煙塵治理環保措施研究及應用
一個企業要想在市場經濟下更好地生存和發展，就必須解決環保問題。特別是對于廢舊資源回收、加工企業來講，加大環境保護的投入，通過環境治理，不斷改善環境條件已成為企業生存的心備條件。因此，對廢鋼切割過程中煙塵治理的環保措施的研究及應用具有十分重要意義。
本文主要從廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用的背景、廢鋼切割煙塵治理的做法、廢鋼切割煙塵治理環保設施施工以及廢鋼切割煙塵治理環保措施實施后的效果等方面，闡述了攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用的重要性。
一、廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用的背景
（一）廢鋼切割煙塵治理迫在眉睫
攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠廢鋼加工車間10道場地專門用于大件廢鋼（如中包、軋輥、大鐵砣等）的堆放、切割加工。在用氧氣-乙炔火焰切割作業時，作業區域產生的煙塵濃度可達到3000mg/m3，銀江鄉馬鹿箐四社村民對此反映強烈，多次上訪市政府。2005年市環保局明文要求停止廢軋輥加工業務，進行除塵整改，并對超標排放進行了處罰。為此，該廠采取了多種整改措施：包括維修、改進現有除塵設備、增加空中冷卻水噴灑設施等，但除塵效果均不理想。軋輥、中包等大型廢鋼不能切割加工，無法外發和內供，直接影響該廠的正常生產，威脅公司生產鏈。2007年該污染源被省政府列為限期治理項目，為保證廢鋼生產及實現切割煙氣達標排放，保護現場職工、周邊農民的身心健康和周圍環境，2007年啟動了廢鋼切割煙塵治理研究及應用課題。
（二）廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用的意義重大
1、以人為本，建設環境友好型社會的時代需要
隨著時代的發展、社會的進步，特別是“以人為本”的安全理念和“環境友好型社會”以及科學發展觀的提出，環境保護已成為經濟可持續發展的重大課題，也為如何解決廢鋼加工過程中的環境污染問題提出了更高的目標。因此，廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用可直接減少污染排放，改善作業環境和周邊區域環境，既保護了作業人員的身體健康，又改善了周邊地區的環境，為建設環境友好型社會而奮斗。
2、生存和發展的必然前提
為做強做大攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠，促進企業生產經營活動又好又快發展，就必須徹底解決廢鋼切割過程中煙塵污染問題，確保切割煙塵達標排放，確保作業人員的身體健康和周邊地區的環境安全。為此，做好廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用是該廠生存和發展的必然前提。
二、廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用的做法
（一）廢鋼切割加工工藝流程簡介及環保措施現狀分析
1、廢鋼切割加工工藝簡介
目前，攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠廢鋼加工對象主要為軋輥、大鐵砣、中包、材頭、廢鋼等。經過切割加工成合格料后絕大部分以內供煉鋼回爐，小部分經營外銷。由于單塊廢鋼的體積比較大，不能直接用來回爐煉鋼，需經人工用氧氣、乙炔切割分解成小塊后方能供煉鋼回爐；再加上對外經營業務開展以后，為達到增值的目的，又加大了材頭類生產性廢鋼的分類挑選、切割加工力度。
2、環保措施現狀分析
由于攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠生產作業現場為露天作業，又無煙塵除塵設備，在廢鋼切割過程中產生的煙氣直接排放。為控制煙塵排放給周邊環境帶來的不利影響，該廠自制了簡易的水噴霧裝置和采用人工灑水降煙塵兩種方法來降低煙塵排放濃度。
3、存在的問題
（1）在廢鋼切割過程中產生的煙氣雖經簡易的水噴霧裝置和采用人工灑水降煙塵后能控制一定的煙塵排放濃度，但只能治標，不能治本，導致切割作業人員作業環境惡劣，給周邊環境造成了一定的污染。
（2）由于沒有除塵設施，該廠只能切割一些煙塵產生較少的非生產性廢鋼、材頭、中包，而軋輥、大鐵砣、帶油污的廢鋼則不切割，嚴重制約了該廠的正常生產。
通過對廢鋼切割煙塵治理環保措施的分析研究后認為：為了改善作業人員作業環境以及廠區環境，只有使用專用煙塵除塵設備才能從根本上改善環境條件，達到治本的目的。
（二）研究的主要內容
切割煙氣的收集、處理的工藝設計和設備選型；除塵器的設計以設備選型；除塵系統供配電及控制設計；投資概算分析。
（三）研究的主要原則
根據工程煙氣粉塵的特點，結合實際情況，確保污染達標排放。使工藝系統更合理，更科學，具體原則是：
對切割產生的煙氣進行收集處理，滿足國家、行業對環保的要求，實現達標排放；操作管理方便，不影響生產；在穩妥可靠的基礎上，充分考慮技術的先進性和可靠性，實現系統的經濟運行；在滿足工藝系統可靠運行的情況下，合理布局，節約占地面積。
（四）研究的具體內容
1、煙氣的基礎數據
煙氣成份：CO、CO2、O2、NO2等
煙塵成份：SiO2、FeO2、Fe2O3、MnO、C等
煙氣含塵量：<3g/Nm3
煙塵的顆粒度：1—5um以下的占50%以上
2、煙罩的設計
廢鋼的切割方式采用人工用氧氣、乙炔切割，每塊廢鋼重量大，形狀不規則，切割前后必須由橋吊吊到指定位置。因此，煙罩的設計既要滿足橋吊起吊，又要滿足多把切割槍同時作業，確保煙氣的捕集效率≥90%。建議切割操作室的體積應為10m×5m×5m，并在操作室的頂部設排風裝置。操作室設置為固定和移動兩部分組成。切割操作室的四周設置為固定的，并設置5m寬大門和采光窗，便于廢鋼的起吊和采光。頂部設置為移動的，可沿設置在梁上的軌道行走，橋吊起吊時，煙罩移開，橋吊起吊完畢，煙罩移到切割作業面收集切割煙氣。
3、煙氣量的確定
按照全面換氣7次/min計算，風量為105000m3/h；按照罩頂喉口速度2.2/s，喉口尺寸為6.5m×2m，風量為102960 m3/h；綜合考慮系統風量取105000 m3/h。
4、除塵設備的選定
切割煙氣的處理分濕法和干法兩種。由于濕法除塵效率低，不易達標，而且水量損失大、設備容易腐蝕，會造成二次污染，目前一般采用干法處理。干法處理有袋式除塵和高壓靜電除塵兩類，根據煙塵的特性和投資比較，研究選擇布袋除塵器。布袋除塵器大致分為反吹風清灰布袋除塵器、機械振動布袋除塵器和脈沖清灰布袋除塵器三種。
研究除塵器采用長低壓脈沖布袋除塵，與大型分室反吹布袋除塵器相比，長袋低壓脈沖布袋除塵器有顯著的優點。一是過濾風速高，占地面積小。它的最高過濾風速可達2.7m/min，而大型分室反吹布袋除塵器一般都在1.0m/min以下。二是清灰壓力低，效果好。它采用直通脈沖閥，阻力低，啟動快，清灰能力強。噴吹系統各部分都具有優良的空氣動力特性。它直接利用袋口起引射作用，噴吹壓力只需0.15∽0.25MPa，噴吹時間縮短 0.065∽0.085秒，運行能耗低于反吹風布袋除塵器。研究采用離線清灰方式，更方便、更靈活。三是該除塵器，濾袋長達6m，大大突破了通常認為的脈沖除塵器的袋長極限，因此，占地面積較小。四是簡單的濾袋固定方式。濾袋以縫在袋口的彈性漲圈嵌在花板上，拆裝濾袋極為方便，操作工人在凈氣箱中換袋，可不與塵袋接觸，改善了工人的操作環境。五是采用先進的控制技術。以可編程微機承擔除塵器清灰控制物對溫度等運行參數的實時控制，功能齊全，可靠性強。
5、主要工藝流程
（1）操作室切割煙氣收集起來，經管道進入布袋除塵器對煙氣進行凈化處理，達到國家規定的排放標準后經風機通過煙囪排放。
（2）除塵系統處理風量為105000 m3/h，工況溫度為100度。
（3）為了確保除塵效果，濾料采用針刺氈濾料。同時，為了保護除塵器濾袋，在除塵器入口的管道上設置了緊急冷風混風閥。當檢測到煙氣溫度超過設定值時，自動打開混風閥，混入冷風，降低煙氣溫度，保護濾袋。
（4）在廢鋼切割過程中需要二次起吊，因此，為了節約能耗，降低生產成本，除塵系統風機電機采用變頻調速電機。
（5）設計采用PLC對所有設備實現全自動邏輯控制，確保除塵系統運行安全、可靠。
（6）除塵器除下的灰，采用密閉式卸灰閥，人工清運。
6、系統布置方案
整個系統設備布置在加工10道靠防洪壩的第一跨和第二跨，靠近鐵路的一側，其中切割操作室布置在第二跨，滿足廢鋼的起吊要求，整個系統占地面積為24米×12米。
（1）卸灰。除塵器除下的粉塵，直接由除塵器卸灰閥卸灰，人工打包。
（2）傳動控制。除塵系統設有控制室、控制室內設有集中操作臺，運行時在控制室內集中操作臺上操作；除塵風機采用變頻調速啟動裝置，調速設為手動方式和自動方式。
（3）除塵系統控制。由于整個除塵系統，工藝參數要根據實際工況連續可調，以達到最佳的除塵效果，實現差壓、定時控制，并且其控制設備要求具有很高的運行可靠性，因此，整個除塵系統用一套西門子PLC（可編程序控制器）進行控制，儀表信號進入PLC控制系統。
（4）操作方式。系統有自動、集中手動兩種操作方式。
（5）設備選擇及安裝。PLC采用S7—200系列，由于除塵設備運行工況差，粉塵、抖動等，為了提高設備運行可靠性，變頻器選用ABB公司生產的變頻器 ACS600系列，輸入電壓380V。為了提高系統運行可靠性，配電柜、控制柜采用GGD2系列，電氣元件采用施耐德公司生產的低壓電氣元件，操作元件采用ZB2系列。
（6）設備布置。除塵系統設控制室，低壓柜、PLC柜、儀表柜安裝在控制室。
（7）切割操作室的方案。切割操作尺寸為10米×5米×5米，操作室采用鋼結構框架，移動頂罩放置在鋼框架軌道上。沿5米方向移動。四周和頂罩均采用4mm的Q2345A鋼板焊接。操作室在10米方向設置5米寬的起重門，標高1.5米處設置通風采光鋼窗3棟。標高1.5米以下設置可拆卸耐火防護板，防護板采用 8mmQ235A1.5m×1.5m鋼板。
鋼結構件均除銹，紅丹打底，刷防腐面漆兩道。
三、廢鋼切割煙塵治理環保設施施工
（一）審核除塵設備設計方案和費用預算
在公司相關部門的大力支持下，組織相關人員對施工方提供的除塵設備設計方案和費用進行了多次審核，選用長袋低壓脈沖布袋除塵器，費用控制在190萬元以內。
（二）簽訂工程施工合同及擬定施工網絡圖
在確定除法塵設備設計方案后，攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠及時與施工方簽訂了工程施工合同及擬定了施工網絡圖，并對現場場地進行了清理平整，為施工方進場施工打下了基礎。
（三）簽訂安全環保協議，召開施工前工程施工安全、環保、質量、進度協調會。
各項準備工作就緒后，于2007年6月初與施工方簽訂了施工安全環保協議，同月底正式召開了除塵設備施工前工程施工安全、環保、質量、進度協調會，工程施工序幕正式拉開，并按工程施工網絡圖全程監控施工過程中的安全、環保、質量、進度等工作。
（四）完工后試生產
2007年8月底，除塵設備施工工程正式完工，投入試生產，通過近3個月的觀察，除塵效果基本上能達到設計要求，能滿足現有生產的需要。
四、廢鋼切割煙塵治理環保措施的研究及應用效果
通過近兩年的運行，時間證明廢鋼切割煙塵治理環保措施的投產使用，有效提高了攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠廢鋼切割能力，既滿足了保產保供的需要，改善了周邊環境空氣質量，促進了企業與周邊社區的和諧。
（一）拓展了企業的發展空間
1、除塵設備投產以后有效解決了廢鋼切割過程中污染物對環境的影響，以前不能切割的軋輥、大鐵砣等大件或含油污的廢鋼，現在可以切割了，年處理能力約為3萬噸，為該廠正常保供煉鋼優質廢鋼奠定了堅實基礎。
2、除塵設備投產以后廢鋼切割煙塵達標排放，減輕了攀枝花鋼釩有限公司廢鋼廠環保壓力，促使生產進入正常軌跡。
（二）帶來良好的社會效益
1、除塵設備投產以后廢鋼切割產生的煙氣經除塵設備過處理后，煙氣實現達標排放，不再污染廠區周邊環境，改善了周邊居民的居住環境，他們也不再為廢鋼切割煙塵污染而上訪，促使了工農和諧。
2、廢鋼切割產生的煙氣經達標排放后降低了攀枝花市馬簏青片區上空的大氣環境污染，改善空氣質量，有利于攀枝花經濟的可持續發展。
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