李小麗  孫興鶴

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠  遼寧 鞍山114021）

摘要：為解決鋼鐵行業(yè)火車受料槽卸料時粉塵污染，本文介紹了火車受料槽卸料時的產(chǎn)塵機理，通過理論分析和計算，合理確定了受料槽卸料除塵的密閉方式、抽風量的大小、抽風點的位置及數(shù)量等。該技術(shù)用于鞍鋼三燒原料區(qū)域受料槽揚塵治理取得了良好的除塵效果。

關(guān)鍵詞：受料槽；揚塵；產(chǎn)塵機理；密閉；抽風量；效果

1  前言

煉鐵總廠三燒360m²燒結(jié)機鐵精礦通過翻車機、熔劑及燃料通過火車受料槽進行裝卸，再由膠帶機送入原有配料室內(nèi)。

熔劑為石灰石、生石灰和菱鎂石粉等，燃料為干熄焦粉。熔劑及燃料通過火車受料槽每天卸料量約2500噸，卸料時間約20小時，螺旋機卸料過程產(chǎn)生粉塵量約3.81噸/天（692kg/h），年排放量856噸。火車受料槽作為一種大型、高效率裝卸設(shè)備已廣泛應(yīng)用于我國大中型鋼鐵廠。受料槽由上、下兩部分組成（如圖1所示），上部為裝料的火車與雙螺旋卸車機，下部為卸料篦板與受料倉。受料槽進行卸料作業(yè)時，由于物料快速高落差落下會產(chǎn)生大量揚塵，導致受料槽室粉塵到處飛揚，經(jīng)檢測，粉塵濃度可達上千毫克每立方米，不僅嚴重危害著崗位工人的身體健康，并且飛揚的粉塵彌漫在車間中，影響操作崗位的視線，造成安全隱患。

本文闡述鞍鋼煉鐵總廠三燒原料區(qū)域受料槽揚塵治理方案及取得的效果。

2  現(xiàn)場描述

三燒受料槽廠房長度72米，四周無外墻；由東西兩列受料槽組成，各配置有兩臺雙螺旋卸車機。東受料槽有11個料槽：7個儲存焦碳粉，4個儲存鎂砂粉；西受料槽有10個料槽： 4個儲存生石灰粉，6個儲存井石礦粉。

卸料時，東西受料槽上方各停放4節(jié)車廂，操作工人打開車廂側(cè)門，車廂內(nèi)物料在重力作用下會自動滑落一部分到受料槽中，然后操作工人使用螺旋卸料機進行卸料,最后人工清掃剩下的物料。最大工作量時，同時對2節(jié)車廂進行卸灰。

在車廂內(nèi)物料通過重力自動卸料開始時，受料槽口冒出少量粉塵，當使用螺旋卸料機進行卸料時，由于卸料量大，此時受料槽口產(chǎn)生大量含塵氣流，粉塵彌漫受料槽面，嚴重影響工人操作視線，存在安全隱患，同時高濃度的崗位粉塵濃度對工人身體健康造成巨大傷害。

圖1 受料槽示意圖

2.1  產(chǎn)塵機理

通過現(xiàn)場常勘察，其產(chǎn)生大量粉塵的原因是：大量物料在卸落的過程中誘導部分空氣進入料倉之中，由于料倉較深，物料落差較大，使物料及誘導進入倉內(nèi)的空氣產(chǎn)生較大的末速度，物料落入倉內(nèi)停止后，物料的動能轉(zhuǎn)化給誘導進入倉內(nèi)的空氣，使空氣獲得巨大動能，料倉內(nèi)壓力升高加上空氣獲得較高的速度，高速氣流從槽口外逸，并將細小顆粒粉塵帶出倉外，于是形成槽口大量粉塵外逸。

根據(jù)此產(chǎn)塵機理，采用CFD軟件對此過程建模，然后進行模擬計算如圖2：

圖2  氣流速度分布圖

從圖2可以看出，物料在碰到倉壁的瞬間進行能量轉(zhuǎn)化的時候，內(nèi)部氣流獲得的巨大的速度，使倉內(nèi)產(chǎn)生了較大的壓力。

圖3  氣流矢量分布圖

從圖3可以看出，大量氣流沿倉壁逸出，即帶出大量粉塵，而且可以看出火車底部槽口出風速度很小，現(xiàn)場實際卸料時火車底部幾乎看不到粉塵，這與現(xiàn)場實際情況吻合。

4  治理方案

根據(jù)以上粉塵產(chǎn)生的機理，擬采取兩種措施控制氣流并捕集粉塵。

4.1 方案一：倉內(nèi)捕集

根據(jù)分析，在料倉壁的氣流速度最大，且卸料的最遠距離僅到槽口中部區(qū)域，因而對現(xiàn)有槽口篦子進行改造，沿槽口寬度方向縮短200mm，即在倉壁處留出200mm空間，然后在此處空間設(shè)置抽風口進行抽風，直接捕集倉內(nèi)的高速氣流，使其不從槽口逸出，即可防止粉塵外逸。

設(shè)置的抽風口深入槽口下100mm，并設(shè)置一側(cè)導流板，不影響卸料，有效的捕集高速含塵氣流。抽風示意如圖4：

圖4  倉內(nèi)抽風示意圖

   對于此方案采用CFD進行模擬，結(jié)果如下圖：

圖5  倉內(nèi)抽風速度矢量圖

從圖5可以看出，改造后的槽口呈負壓進風狀態(tài)，倉內(nèi)產(chǎn)生的高速氣流直接被抽風口抽出，同時火車底部槽口也呈微負壓狀態(tài)。

可見，通過對槽口改造并增加抽風后，可以很好的控制倉內(nèi)氣流，防止倉內(nèi)粉塵逸出倉外。此外，由于抽風口處與倉內(nèi)，槽面的篦子板能有效防止卸料門密封用稻草進入除塵管道內(nèi)。

4.2 方案二：槽口捕集

根據(jù)槽口氣流特性，對逸出倉外的含塵氣流進行捕集。即在槽口處設(shè)置側(cè)吸風口進行抽風，但側(cè)吸風口受外部橫向氣流影響較大，因而還需在側(cè)吸風口與槽口上方設(shè)置整體密閉罩。如圖6：

圖6  槽口捕集示意圖

采用CFD對此種方式進行模擬，結(jié)果如下圖：

圖7  槽口抽風速度矢量圖

從圖7可以看出，在設(shè)置整體密閉罩后，倉內(nèi)逸出的氣流被控制在密閉罩內(nèi)，并從側(cè)吸風口處抽走，此措施可以達到粉塵捕集效果。

綜上所述，兩種措施均可以有效捕集粉塵。方案一較為簡便，但需要對槽口進行一定改造。方案二則稍微復(fù)雜，在槽口上方設(shè)整體密閉罩后對工人操作會有一定影響，工人作業(yè)在灰中，存在一定的安全隱患。最終，鞍鋼三燒原料區(qū)域受料槽除塵采用第一種方案。

除此之外，為保證較好的抽風效果，減少橫向氣流影響，對受料槽廠房進行整體封閉。廠房東面設(shè)可拆卸墻體，方便卸料篦子更換和檢修，廠房西面設(shè)固定墻體，兩面均留人員進出的單開門，上半部分考慮采光。

廠房南北側(cè)端部，除留出供火車廂進出的門孔外，其余部分用壓型鋼板予以封閉，在門孔處設(shè)置對開的電動大門。

抽風管需要落地布置，在風管上部設(shè)行走平臺和護欄，便于工人通行和卸灰操作。檢修螺旋的備品備件則放置在廠房柱間的空間。

對螺旋卸料操作室進行密封改造，加裝空調(diào)，保持操作室內(nèi)的空氣的潔凈度，改善工人的操作環(huán)境。

4.3 抽風點設(shè)置

根據(jù)火車車廂長度，每個倉的長度以及卸灰時產(chǎn)塵特性，通過CFD軟件模擬分析后，在每個倉設(shè)置6個抽風口，即火車兩邊各3個抽風口，所有抽風口經(jīng)過主管匯合后接出廠房外進入除塵系統(tǒng)外網(wǎng)，最后通過除塵器進行凈化處理。

4.4 吸塵罩及風量設(shè)置

受料槽接收多種礦物料，生石灰、焦炭礦、鎂砂礦、石灰石礦等，由于各種物料的含濕量不同，粉塵粒徑及粉塵密度不同，因而所需的抽風量會有一定區(qū)別，對各個倉上的抽風風量，通過GFD軟件計算如表1：

表1   GFD理論謀算受料槽各灰倉風量分配表

然而，風量分配需與現(xiàn)場實際相結(jié)合。三燒原料區(qū)域受料槽共有2條鐵軌，可同時進2列火車，各配備2臺雙螺旋卸料機。卸料時，東西受料槽上方各停放4節(jié)車廂，最大工作量時，同時對2節(jié)車廂進行卸灰。為了達到更好的粉塵治理效果并盡量節(jié)省風量，應(yīng)對各抽風罩進行切換控制，將有限的風量集中起來控制揚塵點（如圖8所示）。因此，在GFD軟件計算的風量基礎(chǔ)上，將風量進行調(diào)整，最終風量分配如表2：

表2   實際受料槽各灰倉風量分配表

綜上所述，該受料槽密閉罩總抽風量設(shè)計為Q=500000m3/h。

5. 工程實踐

根據(jù)以上理論基礎(chǔ)，2013年對該受料槽進行了揚塵治理，2014年初系統(tǒng)投入運行后，現(xiàn)場肉眼觀察受料槽密閉罩無揚塵外溢，對開門處負壓較大，抽風效果良好。2014年6月鞍鋼公司組織驗收測試，崗位粉塵濃度完全滿足國家新標準≤8mmg/m3標準，大大改善了現(xiàn)場操作環(huán)境。實測數(shù)據(jù)見表3：

6  結(jié)論

（1）根據(jù)受料槽產(chǎn)塵機理的分析研究，較科學地確定了抽風點及抽風量，為有效捕集揚塵提供了理論依據(jù)。

（2）經(jīng)工程實踐證明，以上理論推算是合理的準確的。

（3）該受料槽揚塵治理技術(shù)可以很好地滿足生產(chǎn)與環(huán)保要求，經(jīng)濟、實用、可行。

參考文獻

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