高爐爐頂均壓放散的消音除塵方案
1 前 言
隨著冶金企業對環境治理的要求越來越高，高爐的爐頂噪聲及揚塵的污染問題也日益突出。高爐均壓放散頻繁，產生的地面噪音高時可達105 dB(A)，且噪聲源位于高空，噪聲污染傳播范圍較廣，當小高爐以“高爐群”的形式出現時，其噪聲的疊加效果對環境的影響更為嚴重，夜晚尤為明顯。高爐放散氣體中的蒸汽及粉塵呈現出明顯的白煙及黃煙，對周圍環境造成污染。國內的部分高爐已對爐頂放散所產生的噪聲及揚塵進行了治理，效果較好，但用于舊有小高爐的改造，受爐頂平臺的布置及框架受力等各種因素的限制，有較大困難。以濟鋼第一煉鐵廠的6座350 m3高爐的爐頂治理方案為例，介紹一種“隔音抑塵室”的治理思路。
2 爐頂噪聲及揚塵的治理
2.1 現狀及方案的選擇
濟鋼第一煉鐵廠共有6座350 m3高爐，其中1#～3#爐近幾年進行了陸續改造，為無料鐘爐頂，4#～6#爐未進行大修改造，仍為雙鐘爐頂。高爐放散時，爐內的高溫高壓氣體內能隨著氣流釋放出來，轉變為氣體的動能和聲能，同時放散釋放的強大氣流也使管道產生振動與共鳴，形成強烈噪聲。放散氣體也含有大量粉塵，其粉塵不僅僅來自均壓用的半凈煤氣，而主要是高爐裝料、料流下降時產生的二次揚塵。
國內高爐多采用管道消音器及旋風除塵器對爐頂放散時的噪音及揚塵進行治理，但對于建設時間較長的小高爐改造，存在較多困難：1）爐頂的煤氣放散閥安裝于放散管道的頂部，其啟閉通過爐頂下層平臺上的卷揚機控制，如果在管道上增加消音器及除塵器，則消音器及除塵器必須安裝于放散閥的上部，就需對原放散閥進行改造；2）消音及除塵設備不僅增加了設備購置費用，而且爐頂框架的荷載也隨之增大，使得結構費用有較大的增加；3）由于高爐放散間隔頻繁，放散時產生大量粗煤氣，而消音器及除塵器中無法貯存較多的除塵灰，使得除塵灰的清理非常困難，如積灰過多，則使得設備的壽命及使用效果大大降低；4）由于高爐放散氣體中含有大量的蒸汽，容易對消音器的微孔造成堵塞，嚴重時甚至會影響高爐的正常生產；5）由于小高爐大多數建設時間早，爐頂框架薄弱，爐頂各平臺布置緊湊，在舊有小高爐頂平臺增加消音及除塵設備存在較大難度。
根據《冶金工業環境保護設計規定》（YB/9066-95）要求，“高爐煤氣均壓放散和冷風放散應設置消聲器”，而對其含塵氣體的排放未作硬性規定。因此，均壓放散揚塵危害要在合理的投資性價比內予以解決。采用旋風除塵器處理含塵氣體排放，其除塵效率一般小于90%，此方法不能達到國家粉塵排放標準的要求；采用布袋除塵器雖然可以達標，但其龐大的設備不僅增加了設備的投資，其難度在于占用了爐頂有效的空間并增加了爐頂框架荷載，同時要解決高溫、高壓氣體的沖擊，且設備的維修及維護也勢必影響高爐的休風率，此方案投資性價比較低。
噪聲及揚塵治理的投資與控制目標密切相關，控制標準越高，合理投資性價比將降低，且投資額度呈指數關系增長。因此，確定合理的控制目標在實際生產過程中尤為重要。由于濟鋼小高爐群建設時間較長，現場的噪聲源及揚塵點較多，其整個區域環境與新建設的現代化廠區存在較大的差距，故對爐頂噪聲及揚塵控制目標選擇的原則為：1）利用高爐項修時間進行改造，改造不影響高爐的正常生產；2）充分考慮高爐爐頂各層平臺的現狀，盡量不影響原有設備；3）經濟投入與控制效果的性價比；4）現場施工條件。
2.2 方案簡介
通過對比國內類似高爐的改造經驗，采用了“隔音抑塵室”的設計方案。
在高爐爐頂49.050 m平臺即放置放散閥的平臺建造“隔音抑塵室”，對該層平臺進行封閉，并同時將爐頂放散閥一并封閉，以便同時解決均壓放散及爐頂放散的噪音及揚塵問題。為保證室內放散氣體的排放，其中兩側面設置一定高度的折板式消聲器，另外兩側面用厚度為6 mm的鋼板進行封閉。為便于維修與檢查，在適當位置安置隔聲門及窺視窗。
考慮到維修方便，“隔音抑塵室”頂部采用分體可拆卸活動式頂蓋，各頂蓋四周與鋼支架用螺栓聯接，各分塊之間采用剛性聯接方式并采取了防腐及密封措施，上部設置吊鉤，既便于拆卸，又方便吊裝。方案簡圖如圖1所示。
 圖1 均壓放散降噪除塵方案簡圖 |
爐頂均壓放散系統及爐頂放散系統所產生的噪聲，經隔聲室的隔音可達到降噪的效果，產生的噪音可控制在環保要求的范圍之內。煤氣所含的大部分粉塵在隔音室內依靠自身重力下沉于平臺板上，可在計劃檢修時間內集中清理，并通過設置的Φ200 mm的管道輸送到高爐爐頂的受料罐內，直接進入高爐爐內，即實現了物料的再利用，也不會造成二次污染。
本方案所具有的優點：1）可有效解決高爐爐頂均壓放散系統及爐頂放散系統產生的噪聲及揚塵問題，可將爐頂噪音控制在國標之內，并對爐頂揚塵進行最大限度地抑制；2）原有的爐頂設備及爐頂管道系統不需作任何改造，易于施工，施工時間短，完全可以利用高爐項修時間進行，不影響高爐的正常生產；3）正常生產時無維護費用，且易于集中清理除塵灰，并可以實現除塵灰的再利用，不會造成二次污染；4）工程造價低廉。
3 結 語
國內小高爐群的區域環境較新建高爐有較大的差距，是現代化鋼鐵企業環境治理中的難點之一，在對小高爐區域環境持續改進的過程中，爐頂“隔音抑塵室”效果顯著、投資少、施工簡單，是一種值得推廣的治理方案。
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