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分析解決冶金行業(yè)中高爐的爐頂均壓放散的蒸汽消音器降音及除塵問題
分析解決冶金行業(yè)中高爐的爐頂均壓放散的蒸汽消音器降音及除塵問題
隨著冶金企業(yè)對(duì)環(huán)境治理的要求越來越高，高爐的爐頂噪聲及揚(yáng)塵的污染問題也日益突出。高爐均壓放散頻繁，產(chǎn)生的地面噪音高時(shí)可達(dá)105dB(A)，且噪聲源位于高空，噪聲污染傳播范圍較廣，當(dāng)小高爐以“高爐群”的形式出現(xiàn)時(shí)，其噪聲的疊加效果對(duì)環(huán)境的影響更為嚴(yán)重，夜晚尤為明顯。高爐放散氣體中的蒸汽及粉塵呈現(xiàn)出明顯的白煙及黃煙，對(duì)周圍環(huán)境造成污染。國內(nèi)的部分高爐已對(duì)爐頂放散所產(chǎn)生的噪聲及揚(yáng)塵進(jìn)行了治理，效果較好，但用于舊有小高爐的改造，受爐頂平臺(tái)的布置及框架受力等各種因素的限制，有較大困難。以唐山鋼廠的6座350m3高爐的爐頂治理采用蒸汽消音器方案為例，介紹一種“隔音抑塵室”的治理思路。
2 爐頂噪聲蒸汽消音器及揚(yáng)塵的治理
2.1 現(xiàn)狀及方案的選擇
唐山鋼廠共有6座350m3高爐，其中1#～3#爐近幾年進(jìn)行了陸續(xù)改造，為無料鐘爐頂，4#～6#爐未進(jìn)行大修改造，仍為雙鐘爐頂。高爐放散時(shí)，爐內(nèi)的高溫高壓氣體內(nèi)能隨著氣流釋放出來，轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的動(dòng)能和聲能，同時(shí)放散釋放的強(qiáng)大氣流也使管道產(chǎn)生振動(dòng)與共鳴，形成強(qiáng)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(shí)產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵。
國內(nèi)高爐多采用管道蒸汽消音器及旋風(fēng)除塵器對(duì)爐頂放散時(shí)的噪音及揚(yáng)塵進(jìn)行治理，但對(duì)于建設(shè)時(shí)間較長的小高爐改造，存在較多困難：
⑴爐頂?shù)拿簹夥派㈤y安裝于放散管道的頂部，其啟閉通過爐頂下層平臺(tái)上的卷揚(yáng)機(jī)控制，如果在管道上增加蒸汽消音器及除塵器，則蒸汽消音器及除塵器必須安裝于放散閥的上部，就需對(duì)原放散閥進(jìn)行改造；
⑵消音及除塵設(shè)備不僅增加了設(shè)備購置費(fèi)用，而且爐頂框架的荷載也隨之增大，使得結(jié)構(gòu)費(fèi)用有較大的增加；
⑶由于高爐放散間隔頻繁，放散時(shí)產(chǎn)生大量粗煤氣，而蒸汽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(shè)備的壽命及使用效果大大降低；
⑷由于高爐放散氣體中含有大量的蒸汽，容易對(duì)蒸汽消音器的微孔造成堵塞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懜郀t的正常生產(chǎn)；
⑸由于小高爐大多數(shù)建設(shè)時(shí)間早，爐頂框架薄弱，爐頂各平臺(tái)布置緊湊，在舊有小高爐頂平臺(tái)增加消音及除塵設(shè)備存在較大難度。
根據(jù)《冶金工業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》要求，“高爐煤氣均壓放散和冷風(fēng)放散應(yīng)設(shè)置消聲器”，而對(duì)其含塵氣體的排放未作硬性規(guī)定。因此，均壓放散揚(yáng)塵危害要在合理的投資性價(jià)比內(nèi)予以解決。采用旋風(fēng)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(dá)到國家粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的要求；采用布袋除塵器雖然可以達(dá)標(biāo)，但其龐大的設(shè)備不僅增加了設(shè)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(shí)要解決高溫、高壓氣體的沖擊，且設(shè)備的維修及維護(hù)也勢(shì)必影響高爐的休風(fēng)率，此方案投資性價(jià)比較低。
噪聲及揚(yáng)塵治理的投資與控制目標(biāo)密切相關(guān)，控制標(biāo)準(zhǔn)越高，合理投資性價(jià)比將降低，且投資額度呈指數(shù)關(guān)系增長。因此，確定合理的控制目標(biāo)在實(shí)際生產(chǎn)過程中尤為重要。由于濟(jì)鋼小高爐群建設(shè)時(shí)間較長，現(xiàn)場的噪聲源及揚(yáng)塵點(diǎn)較多，其整個(gè)區(qū)域環(huán)境與新建設(shè)的現(xiàn)代化廠區(qū)存在較大的差距，故對(duì)爐頂噪聲及揚(yáng)塵控制目標(biāo)選擇的原則為：
①利用高爐項(xiàng)修時(shí)間進(jìn)行改造，改造不影響高爐的正常生產(chǎn)；
②充分考慮高爐爐頂各層平臺(tái)的現(xiàn)狀，盡量不影響原有設(shè)備；
③經(jīng)濟(jì)投入與控制效果的性價(jià)比；
④現(xiàn)場施工條件。
2.2 方案簡介
通過對(duì)比國內(nèi)類似高爐的改造經(jīng)驗(yàn)，采用了“隔音抑塵室”的設(shè)計(jì)方案。
在高爐爐頂49.050m平臺(tái)即放置放散閥的平臺(tái)建造“隔音抑塵室”，對(duì)該層平臺(tái)進(jìn)行封閉，并同時(shí)將爐頂放散閥一并封閉，以便同時(shí)解決均壓放散及爐頂放散的噪音及揚(yáng)塵問題。為保證室內(nèi)放散氣體的排放，其中兩側(cè)面設(shè)置一定高度的折板式消聲器，另外兩側(cè)面用厚度為6mm的鋼板進(jìn)行封閉。為便于維修與檢查，在適當(dāng)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(dòng)式頂蓋，各頂蓋四周與鋼支架用螺栓聯(lián)接，各分塊之間采用剛性聯(lián)接方式并采取了防腐及密封措施，上部設(shè)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(tǒng)及爐頂放散系統(tǒng)所產(chǎn)生的噪聲，經(jīng)隔聲室的隔音可達(dá)到降噪的效果，產(chǎn)生的噪音可控制在環(huán)保要求的范圍之內(nèi)。煤氣所含的大部分粉塵在隔音室內(nèi)依靠自身重力下沉于平臺(tái)板上，可在計(jì)劃檢修時(shí)間內(nèi)集中清理，并通過設(shè)置的Φ200mm的管道輸送到高爐爐頂?shù)氖芰瞎迌?nèi)，直接進(jìn)入高爐爐內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)了物料的再利用，也不會(huì)造成二次污染。
蒸汽消音器使用優(yōu)點(diǎn)：
㈠可有效解決高爐爐頂均壓放散系統(tǒng)及爐頂放散系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲及揚(yáng)塵問題，可將爐頂噪音控制在國標(biāo)之內(nèi)，并對(duì)爐頂揚(yáng)塵進(jìn)行最大限度地抑制；
㈡原有的爐頂設(shè)備及爐頂管道系統(tǒng)不需作任何改造，易于施工，施工時(shí)間短，完全可以利用高爐項(xiàng)修時(shí)間進(jìn)行，不影響高爐的正常生產(chǎn)；
㈢正常生產(chǎn)時(shí)無維護(hù)費(fèi)用，且易于集中清理除塵灰，并可以實(shí)現(xiàn)除塵灰的再利用，不會(huì)造成二次污染；
㈣工程造價(jià)低廉。