连铸坯火切机新一代高效智能除尘装备技术研发与应用

2023-01-12陈万福董洪壮

山东冶金 2022年6期

陈万福，曾晖，张戈，董洪壮

（山东钢铁集团有限公司研究院，山东济南 250101）

1 前言

近年以来，国家环保主管部门开始重点对钢铁企业内粉尘无组织排放污染进行整治，山东省制定的山东省钢铁工业污染物排放标准（DB 37—990—2013）对烧结、炼铁、炼钢工序无组织排放进行了限定。山东省生态环境厅2019年11月13日发布的“山东省钢铁行业超低排放改造实施方案（征求意见稿）”明确要求，2020年年底全省现有钢铁企业基本完成超低排放改造，其中对无组织排放（烧结、炼铁、炼钢工序有厂房车间）颗粒物浓度要求为8 mg/m3。

火切机区域的粉尘无组织排放是一种可视化和可感官的粉尘污染。钢铁行业对火切机区域的粉尘治理力度逐步加大，但效果一般。为了更好地解决火切机区域的粉尘排放问题，山钢研究院绿色制造团队自主研发的特钢火切机新一代高效智能装备技术，在无组织排放环境下能有效控制粉尘排放，同时智能化平台将分散的无组织排放操控，汇集在同一平台，利于集中管控，手机APP及物联网网页可实现随时监控。将火切机新一代高效智能除尘装备技术应用于钢铁企业无组织排放点，最大限度地减少粉尘排放，实现低投入、低成本的削减污染，满足国家环保的严格要求，为钢铁企业打造“绿色梦工厂”蓝图创造条件。

2 连铸坯火切机烟尘现状及治理技术分析

2.1 烟尘现状

在炼钢工序中，从转炉（或电炉）生产出来的钢水经过精炼以后，需要将钢水通过连铸工艺铸造成不同类型、不同规格的钢坯。根据成品规格及后步工序需要将钢坯在线切割成各种尺寸，火焰切割具有不受铸坯断面大小及温度限制的特点，因此，在铸坯断面较大的连铸机上几乎都采用火焰切割。

山钢股份莱芜分公司特钢厂100 t电炉生产线主要生产大尺寸棒材，其原材料坯型为圆柱形；50 t电炉生产线主要生产棒材，其原材料坯型为方坯形。当钢坯达到定尺长度后用火焰切割机进行分段切割，切割过程中产生大量的烟尘，特别是切割高合金、不锈钢以及耐热钢时需要加超细铁粉辅助切割，产生更大的烟尘。目前火切机区域未配有除尘设施，切割烟尘处于无组织排放状态，切割烟尘直接排放弥漫到厂房内部及顶部，对周围环境空气造成巨大的污染，对现场操作人员职业劳动安全危害大，严重不符合《山东省区域性大气污染物综合排放标准》（DB 37/2376—2013）要求。

2.2 烟尘治理技术分析

袋式除尘器与电除尘器性能对比见表1。

表1 袋式除尘器与电除尘器性能对比

3 高效智能装备技术及工艺路线

3.1 技术路线

火切机区域的除尘系统主要解决两个问题：一是及时将切割时产生的烟尘收集起来，防止烟尘在厂房内扩散，保障作业环境；二是将收集的烟尘进行集中处理，用除尘器把粉尘从烟气中分离出来，使处理过的气体达到排放标准要求。在传统除尘设计思路上进行优化创新，主要从以下几个方面对特钢火切机区域除尘装置进行研发设计：

（1）基于火切机区域粉尘及气体流动的基本数据分析，进行CFD模拟研究及预测，开发设计科学合理的除尘罩。（2）根据现场生产要求及火切机维修需求，除尘装置应满足在线使用、离线装备维护要求。（3）根据现场空间，采用集成化模块设计除尘装置，设备结构紧凑，空间占用少，设备增加量少，工艺流程简洁、除尘效率高。高效智能装备技术路线见图1。

图1 技术路线

3.2 工艺路线

结合莱钢特钢事业部连铸火切机设备现场实际情况，采用抑尘和除尘相结合的原理进行烟尘气治理。设计的烟气治理装置由移动框架、抽风罩、蜂窝陶瓷板、电机、抽风管、风机、排风管、除尘套、梅花喷头、水平喷管等装置组成。切割烟气经渣池水帘密封一次降尘和降温后，烟气上升经喷雾抑尘进行二次降尘，然后进入集气罩，经吸气管道接入风机，经风机引风加压后，进入二位一通，除尘后烟气进入排烟管道，在排烟管道上设3支喷枪进行喷雾抑尘，进一步减少末端烟气含尘量，达到排放要求。详细除尘工艺流程见图2。