炼钢车间二次除尘设计要点

炼钢车间二次除尘设计要点

炼钢车间二次除尘系统是保障车间内空气质量、保护工人健康、满足环保排放要求的关键设施。其设计要点复杂且需紧密结合具体工艺和厂房布局。以下是设计时需要重点考虑的核心要点：

 一、 深入理解尘源特性与分布（设计基础）

1. 识别主要尘源点： 这是设计的起点。炼钢车间典型的二次尘源点包括：

    电炉/转炉： 加料（废钢、合金）、出钢（钢水流入钢包）、炉门操作区（测温取样、吹氧等）。

    精炼炉：加料（合金、渣料）、吹氩/吹氧操作、测温取样、扒渣。

    钢包：钢包烘烤、钢包热修（拆砌包衬）、钢包倾翻倒渣。

    连铸：大包回转台（钢包开浇、浇注结束）、中间包操作（开浇、更换、烘烤、测温取样、加覆盖剂）、切割机（切割铸坯产生氧化铁粉尘）。

    铁水预处理： 倒罐站（铁水罐倾翻）、喷吹/搅拌站（脱硫、脱磷、脱硅）。

    物料转运点： 皮带机转运点、料仓上料口/卸料口。

    渣处理：炉渣倾翻、粒化、破碎、输送。

2. 分析粉尘特性：

    粒径分布：二次粉尘通常包含呼吸性粉尘（<10μm），危害健康。不同尘源点粒径不同（如切割粉尘较粗，精炼加料粉尘较细）。

    密度与安息角： 影响粉尘在管道和除尘器中的沉降、输送及灰斗设计。

    化学成分：主要是氧化铁（Fe2O3/Fe3O4），可能含CaO、MgO、SiO2、MnO、ZnO（尤其废钢带入）、少量重金属等。成分影响粉尘粘性、吸湿性、可燃性和后续处理方式。

    温度：尘源点附近空气温度较高（尤其靠近高温钢水/熔渣区域），需考虑对滤料、管道材质的影响。

    湿度： 车间环境湿度、蒸汽（如切割蒸汽、渣处理蒸汽）可能影响粉尘粘性。

二、 合理设计尘源捕集系统（关键的第一步）

1. 捕集方式选择：

    局部排风罩：最有效、最节能的方式，应优先采用。针对特定尘源点设计。

        密闭罩/半密闭罩： 适用于产尘量大且相对集中的点（如炉后加料区、铁水倒罐位、钢包热修位、连铸大包浇注位）。需设置必要的操作门、观察窗。

        外部吸气罩：如侧吸罩、伞形罩、条缝罩。适用于无法完全密闭的操作点（如精炼炉操作口、钢包烘烤位上方、连铸中间包操作位）。

        吹吸式通风罩 特别适用于大面积、低风速要求的开放区域（如大包回转台、连铸平台），或需要抵抗横向气流干扰的情况。利用吹风口形成“气幕”引导含尘气流流向吸风口。

2. 罩型设计与参数：

    形状与尺寸： 紧密围绕尘源，考虑操作空间和安全距离。形状应利于气流组织（如伞形罩的扩张角）。

    控制风速    在尘源点与罩口之间关键位置（如污染源最远散逸点）达到足够的捕获风速（通常0.5 - 1.5 m/s，具体根据粉尘粒径、密度和干扰气流速度确定）。

    吸风量计算：根据罩型、控制风速、污染源特性精确计算每个罩的必需风量。避免“越大越好”的误区，否则系统能耗剧增。

    设置位置   尽量靠近尘源，并考虑粉尘的初始运动方向（如上升热气流）。

三、 科学设计管网系统（高效输送）

1. 系统划分：

    根据尘源点位置、性质、运行制度（是否同时工作）划分子系统（如电炉子系统、精炼子系统、连铸子系统）。同一子系统尘源点应尽量同时工作。

2. 管道布置：

    最短路径、减少弯头：降低阻力，节省能耗。

    合理坡度： 水平管道设坡度（>1%），倾向除尘器或清扫口，防止积灰。垂直管道优先。

    管道材质：通常选用碳钢（Q235）。高温区域（如靠近炉体）需采用耐热钢或内衬耐火材料。考虑耐磨性（高浓度、粗颗粒区域）。

    管道风速： 保证粉尘不沉降的最小风速（通常18-23 m/s）。根据粉尘特性调整（重、粗、粘性粉尘需更高风速）。避免过高风速增加磨损和能耗。

3. 阻力平衡：

    最不利环路：识别阻力最大的支路。

    调节装置： 在支管上设置手动/自动调节阀、蝶阀、插板阀，确保各支路风量分配合理，达到设计风量。这是系统能否有效运行的关键。

    精确计算： 详细计算各管段阻力（摩擦阻力+局部阻力），进行管网平衡计算。

四、 选择与设计除尘器核心（净化心脏）

1. 除尘器类型：

    袋式除尘器：炼钢二次除尘的绝对主流选择。效率高（>99.9%），能处理微细粉尘。

        滤料选择：是核心！需综合考虑：

            耐温性：入口温度通常<120°C（通过混风阀控制），常用PPS（Ryton）、PTFE覆膜滤料、P84（耐温更高）、玻纤（耐高温但脆性大）。入口设温度监控和超温保护（混风、旁通、报警）。

            耐化学腐蚀性：抵抗SOx、NOx、水汽、微量酸碱等。PPS、PTFE较好。

            耐磨性：粉尘有一定磨蚀性。

            疏水性/抗结露：车间湿度变化或停机时需考虑。PTFE覆膜效果佳。

            清灰性能： 影响长期运行阻力。

        清灰方式：脉冲喷吹最常用。设计合理的喷吹压力、周期、时序。

        结构设计：分室结构（便于在线检修）、合理的过滤风速（通常0.8-1.2 m/min，根据粉尘性质、滤料确定）、足够的灰斗容积和角度（>60°）、可靠的卸灰装置。

        防爆设计：极其重要！炼钢粉尘（尤其含锌、镁、铝等）具有爆炸风险。必须考虑：

            泄爆片/泄爆门（符合NFPA 68/ATEX标准）。

            隔爆阀（管道上）。

            灭火系统（CO2或N2）。

            消除点火源（防静电滤料、接地、防爆电器）。

            粉尘浓度监测（入口）。

            惰性气体保护（可选，高风险场合）。

    电除尘器：在炼钢一次除尘（高温煤气净化）中应用多，但在温度较低、粉尘比电阻可能不理想的二次除尘中应用较少。维护要求高。

    湿式除尘器：可能产生废水、污泥处理问题，在北方有冻结风险，炼钢二次除尘中较少采用，除非有特殊需求（如同时需要降温、吸收气体污染物）。

2.关键参数确定：

    处理风量： 系统总风量 = 各尘源点设计风量之和 × 同时使用系数 + 漏风量（通常10-15%）。风量是系统设计的灵魂。

    入口浓度： 估算各尘源点散发量，计算加权平均入口浓度，用于除尘器选型和排放计算。

    排放浓度：必须满足国家及地方最新排放标准（通常<10 mg/m?，甚至<5 mg/m?）。据此选择除尘效率和滤料等级。

五、 风机与电机选型（系统动力）

1. 风机选型：

    风量：系统总风量（考虑漏风）。

    风压：系统总阻力（管网阻力 + 除尘器本体阻力 + 消声器阻力 + 烟囱阻力 + 安全余量（10-15%））。除尘器阻力按初始阻力和终阻力（清灰周期内最大值）分别计算，按终阻力选型。

    类型：通常选用高压离心风机。考虑耐磨性（叶片、机壳处理）。

    调节方式：变频调速是首选，节能效果显著，适应工况变化（如不同炉次、不同尘源点开关）。液力耦合器、入口导叶调节也可考虑。

2. 电机选型：

     功率满足风机要求（考虑安全系数）。

     防护等级（IP54或更高）。

    绝缘等级（F级或H级）。

    防爆要求： 如果除尘器或管道系统被划分为爆炸危险区域，电机需选用防爆型（Ex d IIC T4或更高）。

 六、 排气筒（烟囱）与排放监测

1. 高度与直径：满足环保排放标准对最低高度的要求，并考虑周围环境敏感点。直径根据出口风速（>15 m/s）确定，保证抬升扩散。

2. 采样平台与孔：设置规范、安全的采样平台和符合标准的固定污染源采样孔。

3. 在线监测： 通常要求安装颗粒物浓度（CEMS）和流量在线监测设备，联网上传数据。

 七、 输灰与储灰系统

 

1. 卸灰装置： 灰斗下设置可靠的卸灰阀（如星型卸灰阀、双层翻板阀），防止漏风。

2. 输灰方式：

    气力输送：（正压或负压）适用于长距离、布置灵活。需设计合理风速、浓度比。

    机械输送： （螺旋输送机、埋刮板机）适用于短距离、集中灰斗。注意密封和耐磨。

3. 储灰仓： 足够容积，带料位计、除尘器（仓顶袋式除尘器）、卸料装置（汽车散装机或吨袋包装机）。考虑粉尘压实性。

八、 控制系统与安全联锁

1. 自动化控制：

    *   PLC或DCS系统集中控制。

    *   风机、除尘器清灰、输灰系统按程序运行。

    *   关键参数监控（温度、压差、料位、阀门状态、设备运行/故障）。

2.  安全联锁：

    *   除尘器入口超温 → 启动混风阀/打开冷风阀 → 触发超温报警 → 极端超温启动旁通阀（保护滤袋）。

    *   压缩空气压力低 → 报警。

    *   卸灰阀与输灰设备联锁（防堵料）。

    *   **防爆联锁：** 爆炸风险监测（火花探测、温度骤升、压力骤升） → 启动隔爆阀、泄爆装置、灭火系统、停机等。

    *   风机轴承温度、振动超限 → 报警/停机。

    *   消防系统联动。

 九、 其他重要考虑因素

1. 噪声控制：风机房隔音、消声器（进、出口）、设备减振。

2. 节能设计：变频风机、分室离线清灰、根据压差/时间优化清灰程序、优化管网降低阻力、保温（防结露）。

3. 维护检修：足够检修空间（除尘器顶部、灰斗旁）、吊装设施（滤袋更换）、平台爬梯符合安全规范。

4. 与工艺和土建的配合： 与工艺设备布置、厂房结构（柱网、行车轨高）、公用介质的协调。

 

    炼钢车间二次除尘设计是一个系统工程，核心在于精准识别尘源、有效捕集粉尘、合理匹配风量风压、高效净化达标、安全可靠运行。设计过程中必须深入现场调研，充分理解工艺特点和操作习惯，与工艺、设备、土建等专业紧密配合，严格遵守安全（尤其是防爆）和环保规范，并充分考虑运行维护的便利性和经济性（节能）。一个优秀的二次除尘系统设计是保障炼钢车间绿色、安全、高效生产的重要基石。