首鋼京唐鋼鐵廠大型出鐵場除塵系統及上料除塵系統
北京首鋼國際工程技術有限公司（以下簡稱：首鋼國際工程公司）完成了首鋼京唐煉鐵廠國內首座特大型5500m3高爐的設計攻關工作，并順利投產運行。與之配套的環境工程即：高爐出鐵場除塵和料倉除塵也嚴格執行國家環保“三同時”的法規，與高爐同時設計、同時施工、同時投入運行，取得了顯著的社會效益和環保效益。
1 大型高爐出鐵場除塵和料倉除塵的研發歷程
煉鐵生產在物料存儲、轉運、卸料、出鐵等各個環節中均有粉塵、煙氣產生，且有些部位溫度高、煙塵量大、陣發量大。對崗位和大氣環境造成嚴重污染。突出部位有高爐料倉卸料，物料隨行進的卸料車卸入料倉時，形成流動的陣發煙塵，含塵濃度高達8g/m3以上。高爐出鐵過程中，在開、堵鐵口時，會瞬間產生一股煙塵，鐵水、鐵渣沿鐵溝、渣溝流動時形成流動的熱煙塵，當鐵水倒入鐵水罐時，更是濃煙滾滾，在熱壓的作用下，形成龐大的煙柱直沖云霄。因其煉鐵生產的特點，決定了其產生的煙塵難于捕集治理。
為改善煉鐵高爐生產崗位的勞動環境，防止煙塵對大氣的污染，因首鋼地處首都的特殊地理位置，從20世紀70年代，首鋼國際工程公司就致力于高爐環境工程的研發、攻關。率先在全國高爐中自行設計、實現了高爐出鐵場除塵，大大改善了高爐出鐵場的勞動條件。該項成果于1979年獲冶金部科技成果二等獎。之后又開始了對高爐料倉的攻關設計，高爐料倉塵源點多，分布分散，對煙塵的捕集、除塵點的風量分配調節都有很大難度。最初對料倉倉上除塵是采用倉上抽風，對倉內形成負壓的工藝，這種方式一是除塵風量大，二是對于不定點卸料收塵效果不很理想。20世紀90年代初，首鋼國際工程公司研發成功焦爐焦側除塵，焦側除塵采用密封皮帶除塵干管和移動收塵車，收集各焦孔推焦時產生的煙塵。受該項技術的啟發，將其原理用于高爐料倉倉上除塵，技術移植成功。隨著首鋼各個高爐出鐵場除塵和料倉除塵的相繼投入運行，又多次進行了完善、改造，經過反復實踐、認識、改造的過程，積累了豐富的設計和運行管理經驗，首鋼爐前除塵技術和料倉除塵技術已處于國內領先水平，為首鋼京唐高爐出鐵場除塵和料倉除塵的設計提供了豐富的實踐經驗。
首鋼京唐工程從建設審批開始，環境問題就被各級政府及相關專業部門尤為關注。首鋼總公司對首鋼京唐公司的環境也提出了很高的要求，為此首鋼國際工程公司對環境工程設計標準定得很高，煙塵排放濃度僅為20mg/m3，遠遠高于國家標準。為達到這一目標，公司各專業、各環節都給予除塵高度重視，設計前期各專業就緊密結合，了解各環節的產塵情況，對生產工藝過程提出防塵、減塵的改進意見，約束塵源的發生，對縮小除塵規模，減少除塵投資，保障除塵效果起到了很好的作用。在首鋼京唐高爐除塵設計中，吸納了以往高爐除塵的精品技術，又再次進行多項創新，達到國內先進水平。
2 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統技術特點
首鋼京唐高爐為特大型高爐，有4個出鐵口，因鐵口旁需設置泥炮機和移蓋機，與設置側吸罩的理想位置發生矛盾，使得出鐵口無法實現雙側吸風，只能設置單側吸風，為彌補這一不足，設計強化了頂吸罩和系統規劃。出鐵場采用先進的一、二次煙塵捕集技術，兼顧一次和二次煙塵的綜合捕集，并根據一次、二次煙塵的捕集情況和煙塵特性，考慮到單側吸風的不足，將出鐵場除塵劃分為三個除塵系統。其中兩個系統控制4個出鐵口的撇渣器、鐵溝、渣溝、鐵水罐等處產生的一次煙塵，統稱為大系統。另一個系統控制開、堵鐵口時產生的二次煙塵和爐頂下料產生的粉塵，稱為小系統。大系統除塵風機采用調速運行，出鐵時大、小系統同時高速運行，雙管齊下，及時有力的將煙塵吸走，不出鐵時，大系統低速運行，小系統仍高速運行。這種系統的劃分、運行技術特點主要有：
1）爐頂卸料與爐前一次除塵系統脫開，有效的保證了爐頂下料處的除塵效果。因該部分風量并入小系統，風機沒有調速，不會引起下料處的風量變化，因而不會因風量不足引起爐頂除塵管路的積灰。
2）強化了出鐵時的收塵效果。出鐵口捕集罩裝置采用鐵口單吸罩、溝蓋罩和上部誘導頂吸罩的組合捕集裝置，正常出鐵時，因大、小系統同時運行，風量集中，單吸罩和溝蓋罩可基本上將一次煙塵捕集干凈，開、堵鐵口時一部分煙氣可由側吸罩抽走，其余煙塵依靠熱氣流的自然上升進入頂吸罩。這一捕集技術的實施，捕集率能達到95%以上。
3）強化了出鐵場區域的通風換氣，改善崗位環境。不出鐵時，側吸罩停止工作，靠頂吸罩捕集出鐵場的零散煙塵。崗位含塵濃度大大降低，頂吸罩處于常開狀態，也起到了對出鐵場通風換氣的作用。改善了不出鐵時和停爐檢修時出鐵場區域的工作環境。
4）實現環保和節能最佳綜合效果。出鐵場除塵采用大、小系統劃分及兩個系統不同的運行方式，即確保了各個環節，各個時段的收塵效果，又最大限度的降低了電耗。
3 首鋼京唐大型料倉除塵系統技術特點
高爐料倉及轉運站污染物主要產生的是粉塵，產塵部位包括料倉倉上移動卸料、倉下振動給料機、振動篩、稱量斗、部分轉運站、中間倉及各膠帶轉運點等處。塵源點多，分布零散，對移動的塵源難于捕集，這些都是料倉除塵的難點。
首鋼京唐高爐料倉首先從工藝確定上就有突破，在原料轉運上采取了短流程的轉運、上料形式，并將2座高爐料倉合并為一個聯合料倉，根據工藝料倉布置及工作制度要求，料倉除塵系統規劃也有大的突破，打破傳統的劃分形式，按上料工藝流程2座高爐綜合一起考慮。共劃分為3個除塵系統，其中2個系統主要承擔2座高爐料倉倉下振動給料機、振動篩、稱量斗、部分轉運站、中間倉及各膠帶轉運點等處的粉塵治理。另一個系統主要承擔2座高爐料倉倉上移動卸料及附近轉運站等處的粉塵治理，料倉除塵技術特點有：
1）將相同上料、卸料的工藝和設備的除塵合并同類項，規劃為一個除塵系統，有利于除塵系統的運行調節和風量分配，確保除塵效果。
2）強化各塵源點的捕集技術。倉上卸料，均采用膠帶密封移動卸料車卸料。除塵采用移動除塵小車配膠帶密封通風槽的型式。即除塵小車在膠帶密封通風槽上與卸料車同步行走，這樣可將卸料時產生的煙塵及時吸入通風槽進入除塵管。解決了移動塵源的收集問題。振動篩、給料機和稱量罐均采取整體密封和加設防塵密封罩等形式。倉下膠帶受料點處膠帶做通長的雙層密封，并配合抽風除塵。膠帶轉運的頭部和尾部均做密封并設吸風口，其中尾部受料口也采用雙層密封。通過以上措施的實施，對抑制塵源，減少除塵風量起到了明顯的效果。
3）強化除塵管路平衡設計。綜合料倉除塵點多達上百處，為確保每一處的風量平衡，除在各除塵點設手動風量調節閥或電動風量調節閥外，在除塵管路的設計和布置上也獨具匠心。
4 出鐵場和料倉除塵設施的優化設計
1）出鐵場除塵和料倉除塵布置規整
出鐵場除塵和料倉除塵均為3套除塵設施，在設計前期，就與總圖專業認真做好規劃設計，在考慮管路順暢、短捷和確保除塵效果的前提下，將三套設施并列布置，共用一套集合輸灰和儲灰倉，這樣既節約用地、又節省投資，同時也便于除塵器及輸灰系統的運行、管理及檢修。也一改以往除塵設施零散不規整的面貌，總圖布置整齊。顯得規整劃一、雄偉壯觀。
2）除塵灰收集和綜合利用技術
首鋼京唐工程中改變首鋼傳統的輸灰、儲運辦法，采用真空吸塵罐車集中收集各除塵器除下來的除塵灰，將除塵灰運輸到集中設置的除塵灰倉中，參與工藝配料和綜合利用。這種方式避免了卸灰時的二次揚塵，有利于物料的回收利用。
3）結合生產運行管理的改革，創新除塵系統控制設計
按首鋼廠區內管理模式，每套除塵設施需設置獨立的控制室，由專門的運行工管理。在首鋼京唐工程中根據減員增效的管理原則，除塵設施不設專門的運行崗位。為滿足安全運行和管理要求，設計采用三地控制操作方式：在設備單體調試或維護檢修時進行機旁手動操作。在分系統調試和全系統聯動調試或維護檢修時，在現場電氣室實現聯動操作或查找故障。在正常運行時，集中在高爐主控中心全系統聯動控制，聯動控制的全過程全部由PLC的程序完成，在系統模擬盤上了解系統運行狀態，并設聲、光報警信號。
5 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統及上料除塵系統經濟效益和應用前景
首鋼京唐煉鐵工程除塵技術，在散發煙塵的部位采用了目前國內先進的密封收塵措施，有效的控制了煙塵的散發，在全密封部位，如料倉卸料皮帶，出鐵場鐵溝、渣溝等處捕集率達100%，在半封閉生產部位，如出鐵口、鐵水包等部位捕集率達95%以上。全廠除塵規劃合理，管路走向美觀、順暢，除塵設備選用國內目前除塵效率較高的低壓脈沖布袋除塵器，輸灰系統為吸引罐車集中收集處理。特別是出鐵場一、二次煙塵收集技術和料倉卸料除塵技術的成功應用，值得國內鋼鐵企業借鑒。
6 首鋼京唐大型出鐵場除塵系統及上料除塵系統技術研發團隊
首鋼國際工程公司非常重視高爐除塵技術的研發工作，公司副總經理張福明作為研發團隊的帶頭人，多次召開技術方案討論會，強調將環保理念運用到設計的精髓中。除塵專業總師張匯川、教授級高工白衛國在總結了歷次高爐除塵技術的成功經驗和教訓后，提出了高爐除塵系統更為合理、更為優化的規劃設計方案。除塵專業高級工程師馬桂鳳、主要設計人李群、煉鐵專業主要設計人李勇、唐安萍在除塵系統的控制、管路設計、吸塵點的設置、捕集罩設計等方面做了大量的研發工作。
通過以往歷次工程的實踐，以及與不同規模，不同形式高爐的配套設計研發，首鋼國際工程公司高爐出鐵場除塵技術和料倉除塵技術已逐步形成系列化、標準化，并在成功的基礎上向更優更好邁進。首鋼國際工程公司愿意為國內冶金行業的環保事業做出更大貢獻。
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