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)垢的原因為二文喉口調(diào)節(jié)幅度較小，導致轉(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，提高一次除塵風機轉(zhuǎn)速，清理斜罐，減少外來進系統(tǒng)水量，管理轉(zhuǎn)運車輛運行模式等手段，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)垢情況嚴重，導致清理時間長，且由于垢體過硬清理不凈，凈化周期常縮短至 10 天左右，不能滿足生產(chǎn)需求。本鋼廠 180 噸不銹鋼轉(zhuǎn)爐采用日本獨創(chuàng)的濕法一次除塵方式。粗灰進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重污染，大大減少了塔的通道面積，嚴重時甚至堵塞整個斷面，造成除塵不良。去除效果 ：頂出過多，篦板污染嚴重 清洗困難，維護工作量大。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脫水機脫水效率低，風機房區(qū)域出現(xiàn)下雨現(xiàn)象④現(xiàn)有風機容量太小，無風機自動調(diào)速系統(tǒng)，無法達到正常工作負荷。為進一步改善環(huán)境狀況，自 2017年 6 月開始，按照國家標準對兩座 60 噸鋼廠轉(zhuǎn)爐的一次除塵系統(tǒng)進行部分改造，開始了環(huán)保進程。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、運行費用低，但由于干式除塵建設投資大，電除塵器的維護成本高。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。但在該工藝的應用中，系統(tǒng)阻力大，水電消耗大，除塵效果差，設備故障率高。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在考慮系統(tǒng)參數(shù)后，綜合決定在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上進行部分改動，本著實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐氣體流量標準，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，未進入鍋爐進行余熱交換，導致余熱回收降低。同時，環(huán)縫開度在吹煉時無法實現(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。實踐經(jīng)驗表明，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)爐煙氣進行降溫處理，二文對煙氣進行除塵，然后對污水進行處理，處理后的濁環(huán)水回流進系統(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，因為排水不暢或堵塞后，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，可以保護焊縫排水通道不被突然堵塞。

2.2  鈣硬度、懸浮物超標

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（100mg L-1）情況，且壓濾機采用新水沖帶，新水用量大，導致系統(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，因此補充藥劑后 5-7 天時，系統(tǒng)中出現(xiàn)藥劑缺失狀態(tài)，導致二文系統(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行，濁環(huán)水水溫偏高，超過 50℃，理論研究表明，當水溫超過 40℃，也會導致系統(tǒng)中的結(jié)垢趨勢增加。

2.5 車皮周轉(zhuǎn)慢

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

3  方案設計

3.1 降低系統(tǒng)水質(zhì)中的鈣硬和懸浮物含量

加強對水質(zhì)管控力度，嚴格考核，前期通過適當增加投藥量，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。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)運行初步正常，滿足環(huán)保要求，后續(xù)對壓濾機的沖帶水進行改造，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)。對二文加藥進行了嚴格管理，加強崗位巡檢頻次，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行投入使用，解決涼水塔風機投入后晃動的問題，同時對老系統(tǒng)的涼水塔進行了更換填料工作，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 提高一次除塵風機轉(zhuǎn)速

原風機轉(zhuǎn)速最高 1350r/min，并且由于設備問題，實際轉(zhuǎn)速達不到工況設定值，因此通過生產(chǎn)廠家交流以及對風機進行測試，最終將轉(zhuǎn)數(shù)提升至 1390r/min，導致二文差壓得到提升，滿足了系統(tǒng)除塵的要求。此外，對旋風脫水器按設計要求進行了配水和氮氣流量控制，在長時間運行后，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行排查，根據(jù)斜罐的狀態(tài)制定了斜罐的清理標準 ；對排泥次數(shù)制定了相應的規(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行。

當有斜罐出現(xiàn)內(nèi)部於堵情況時，安排人員進入內(nèi)部進行清理，可以有效解決目前斜罐運行過程出現(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

將壓濾機的沖帶水全部采用濁環(huán)水進行沖帶，這種方法在減少額外水消耗的同時，也可以達到穩(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準，提升濾帶的質(zhì)量及泥餅的厚度，提高壓濾機的生產(chǎn)效率，進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入溫式環(huán)形槽管去除細粉塵，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)設定的壓降和實際的爐子來定義。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小粉塵顆粒。泥漿水通過底部導管流到現(xiàn)有的密封罐，再被輸送到現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)。另外，壓濾機的操作室進行封閉管理，加強了排蒸汽設施的改進，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

制定壓濾機的合適生產(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，車皮配到位后轉(zhuǎn) 7 臺壓濾機裝料，壓濾機轉(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，受車皮與壓濾機布置的影響，只能轉(zhuǎn) 6 臺壓濾機（3# 壓濾機停機），6 臺壓濾機轉(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（2#、6# 壓濾機停機）。5 臺壓濾機轉(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。

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

4  實際工程應用效果

4.1 水質(zhì)對比

通過優(yōu)化系統(tǒng)運行參數(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入旋風脫水器(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)鍵設備，新建環(huán)縫取代原有二級文氏管。環(huán)縫洗滌設備主要由內(nèi)外錐、噴水裝置、驅(qū)動導向裝置組成。

（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，炯氣阻力增大，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)動桿實現(xiàn)上下運動。管道及驅(qū)動桿之間的密封裝置可以起到導向支撐作用。環(huán)縫頂部固定支座通過連接桿與內(nèi)錐相連，起第二導向支撐作用．確保當環(huán)縫上下運動時不產(chǎn)生橫向顫動。保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。套筒內(nèi)部設有密封，可以防止灰塵、水等污垢進人。填料箱同樣帶有保護套簡．位于環(huán)縫頂部便于進行維護。

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，嚴格控制外來水，可以保證系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定，進而清理凈化周期可以達到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際參考價值。