首钢京唐钢铁厂大型出铁场除尘系统及上料除尘系统
北京首钢国际工程技术有限公司（以下简称：首钢国际工程公司）完成了首钢京唐炼铁厂国内首座特大型5500m3高炉的设计攻关工作，并顺利投产运行。与之配套的环境工程即：高炉出铁场除尘和料仓除尘也严格执行国家环保“三同时”的法规，与高炉同时设计、同时施工、同时投入运行，取得了显著的社会效益和环保效益。
1 大型高炉出铁场除尘和料仓除尘的研发历程
炼铁生产在物料存储、转运、卸料、出铁等各个环节中均有粉尘、烟气产生，且有些部位温度高、烟尘量大、阵发量大。对岗位和大气环境造成严重污染。突出部位有高炉料仓卸料，物料随行进的卸料车卸入料仓时，形成流动的阵发烟尘，含尘浓度高达8g/m3以上。高炉出铁过程中，在开、堵铁口时，会瞬间产生一股烟尘，铁水、铁渣沿铁沟、渣沟流动时形成流动的热烟尘，当铁水倒入铁水罐时，更是浓烟滚滚，在热压的作用下，形成庞大的烟柱直冲云霄。因其炼铁生产的特点，决定了其产生的烟尘难于捕集治理。
为改善炼铁高炉生产岗位的劳动环境，防止烟尘对大气的污染，因首钢地处首都的特殊地理位置，从20世纪70年代，首钢国际工程公司就致力于高炉环境工程的研发、攻关。率先在全国高炉中自行设计、实现了高炉出铁场除尘，大大改善了高炉出铁场的劳动条件。该项成果于1979年获冶金部科技成果二等奖。之后又开始了对高炉料仓的攻关设计，高炉料仓尘源点多，分布分散，对烟尘的捕集、除尘点的风量分配调节都有很大难度。最初对料仓仓上除尘是采用仓上抽风，对仓内形成负压的工艺，这种方式一是除尘风量大，二是对于不定点卸料收尘效果不很理想。20世纪90年代初，首钢国际工程公司研发成功焦炉焦侧除尘，焦侧除尘采用密封皮带除尘干管和移动收尘车，收集各焦孔推焦时产生的烟尘。受该项技术的启发，将其原理用于高炉料仓仓上除尘，技术移植成功。随着首钢各个高炉出铁场除尘和料仓除尘的相继投入运行，又多次进行了完善、改造，经过反复实践、认识、改造的过程，积累了丰富的设计和运行管理经验，首钢炉前除尘技术和料仓除尘技术已处于国内领先水平，为首钢京唐高炉出铁场除尘和料仓除尘的设计提供了丰富的实践经验。
首钢京唐工程从建设审批开始，环境问题就被各级政府及相关专业部门尤为关注。首钢总公司对首钢京唐公司的环境也提出了很高的要求，为此首钢国际工程公司对环境工程设计标准定得很高，烟尘排放浓度仅为20mg/m3，远远高于国家标准。为达到这一目标，公司各专业、各环节都给予除尘高度重视，设计前期各专业就紧密结合，了解各环节的产尘情况，对生产工艺过程提出防尘、减尘的改进意见，约束尘源的发生，对缩小除尘规模，减少除尘投资，保障除尘效果起到了很好的作用。在首钢京唐高炉除尘设计中，吸纳了以往高炉除尘的精品技术，又再次进行多项创新，达到国内先进水平。
2 首钢京唐大型出铁场除尘系统技术特点
首钢京唐高炉为特大型高炉，有4个出铁口，因铁口旁需设置泥炮机和移盖机，与设置侧吸罩的理想位置发生矛盾，使得出铁口无法实现双侧吸风，只能设置单侧吸风，为弥补这一不足，设计强化了顶吸罩和系统规划。出铁场采用先进的一、二次烟尘捕集技术，兼顾一次和二次烟尘的综合捕集，并根据一次、二次烟尘的捕集情况和烟尘特性，考虑到单侧吸风的不足，将出铁场除尘划分为三个除尘系统。其中两个系统控制4个出铁口的撇渣器、铁沟、渣沟、铁水罐等处产生的一次烟尘，统称为大系统。另一个系统控制开、堵铁口时产生的二次烟尘和炉顶下料产生的粉尘，称为小系统。大系统除尘风机采用调速运行，出铁时大、小系统同时高速运行，双管齐下，及时有力的将烟尘吸走，不出铁时，大系统低速运行，小系统仍高速运行。这种系统的划分、运行技术特点主要有：
1）炉顶卸料与炉前一次除尘系统脱开，有效的保证了炉顶下料处的除尘效果。因该部分风量并入小系统，风机没有调速，不会引起下料处的风量变化，因而不会因风量不足引起炉顶除尘管路的积灰。
2）强化了出铁时的收尘效果。出铁口捕集罩装置采用铁口单吸罩、沟盖罩和上部诱导顶吸罩的组合捕集装置，正常出铁时，因大、小系统同时运行，风量集中，单吸罩和沟盖罩可基本上将一次烟尘捕集干净，开、堵铁口时一部分烟气可由侧吸罩抽走，其余烟尘依靠热气流的自然上升进入顶吸罩。这一捕集技术的实施，捕集率能达到95%以上。
3）强化了出铁场区域的通风换气，改善岗位环境。不出铁时，侧吸罩停止工作，靠顶吸罩捕集出铁场的零散烟尘。岗位含尘浓度大大降低，顶吸罩处于常开状态，也起到了对出铁场通风换气的作用。改善了不出铁时和停炉检修时出铁场区域的工作环境。
4）实现环保和节能最佳综合效果。出铁场除尘采用大、小系统划分及两个系统不同的运行方式，即确保了各个环节，各个时段的收尘效果，又最大限度的降低了电耗。
3 首钢京唐大型料仓除尘系统技术特点
高炉料仓及转运站污染物主要产生的是粉尘，产尘部位包括料仓仓上移动卸料、仓下振动给料机、振动筛、称量斗、部分转运站、中间仓及各胶带转运点等处。尘源点多，分布零散，对移动的尘源难于捕集，这些都是料仓除尘的难点。
首钢京唐高炉料仓首先从工艺确定上就有突破，在原料转运上采取了短流程的转运、上料形式，并将2座高炉料仓合并为一个联合料仓，根据工艺料仓布置及工作制度要求，料仓除尘系统规划也有大的突破，打破传统的划分形式，按上料工艺流程2座高炉综合一起考虑。共划分为3个除尘系统，其中2个系统主要承担2座高炉料仓仓下振动给料机、振动筛、称量斗、部分转运站、中间仓及各胶带转运点等处的粉尘治理。另一个系统主要承担2座高炉料仓仓上移动卸料及附近转运站等处的粉尘治理，料仓除尘技术特点有：
1）将相同上料、卸料的工艺和设备的除尘合并同类项，规划为一个除尘系统，有利于除尘系统的运行调节和风量分配，确保除尘效果。
2）强化各尘源点的捕集技术。仓上卸料，均采用胶带密封移动卸料车卸料。除尘采用移动除尘小车配胶带密封通风槽的型式。即除尘小车在胶带密封通风槽上与卸料车同步行走，这样可将卸料时产生的烟尘及时吸入通风槽进入除尘管。解决了移动尘源的收集问题。振动筛、给料机和称量罐均采取整体密封和加设防尘密封罩等形式。仓下胶带受料点处胶带做通长的双层密封，并配合抽风除尘。胶带转运的头部和尾部均做密封并设吸风口，其中尾部受料口也采用双层密封。通过以上措施的实施，对抑制尘源，减少除尘风量起到了明显的效果。
3）强化除尘管路平衡设计。综合料仓除尘点多达上百处，为确保每一处的风量平衡，除在各除尘点设手动风量调节阀或电动风量调节阀外，在除尘管路的设计和布置上也独具匠心。
4 出铁场和料仓除尘设施的优化设计
1）出铁场除尘和料仓除尘布置规整
出铁场除尘和料仓除尘均为3套除尘设施，在设计前期，就与总图专业认真做好规划设计，在考虑管路顺畅、短捷和确保除尘效果的前提下，将三套设施并列布置，共用一套集合输灰和储灰仓，这样既节约用地、又节省投资，同时也便于除尘器及输灰系统的运行、管理及检修。也一改以往除尘设施零散不规整的面貌，总图布置整齐。显得规整划一、雄伟壮观。
2）除尘灰收集和综合利用技术
首钢京唐工程中改变首钢传统的输灰、储运办法，采用真空吸尘罐车集中收集各除尘器除下来的除尘灰，将除尘灰运输到集中设置的除尘灰仓中，参与工艺配料和综合利用。这种方式避免了卸灰时的二次扬尘，有利于物料的回收利用。
3）结合生产运行管理的改革，创新除尘系统控制设计
按首钢厂区内管理模式，每套除尘设施需设置独立的控制室，由专门的运行工管理。在首钢京唐工程中根据减员增效的管理原则，除尘设施不设专门的运行岗位。为满足安全运行和管理要求，设计采用三地控制操作方式：在设备单体调试或维护检修时进行机旁手动操作。在分系统调试和全系统联动调试或维护检修时，在现场电气室实现联动操作或查找故障。在正常运行时，集中在高炉主控中心全系统联动控制，联动控制的全过程全部由PLC的程序完成，在系统模拟盘上了解系统运行状态，并设声、光报警信号。
5 首钢京唐大型出铁场除尘系统及上料除尘系统经济效益和应用前景
首钢京唐炼铁工程除尘技术，在散发烟尘的部位采用了目前国内先进的密封收尘措施，有效的控制了烟尘的散发，在全密封部位，如料仓卸料皮带，出铁场铁沟、渣沟等处捕集率达100%，在半封闭生产部位，如出铁口、铁水包等部位捕集率达95%以上。全厂除尘规划合理，管路走向美观、顺畅，除尘设备选用国内目前除尘效率较高的低压脉冲布袋除尘器，输灰系统为吸引罐车集中收集处理。特别是出铁场一、二次烟尘收集技术和料仓卸料除尘技术的成功应用，值得国内钢铁企业借鉴。
6 首钢京唐大型出铁场除尘系统及上料除尘系统技术研发团队
首钢国际工程公司非常重视高炉除尘技术的研发工作，公司副总经理张福明作为研发团队的带头人，多次召开技术方案讨论会，强调将环保理念运用到设计的精髓中。除尘专业总师张汇川、教授级高工白卫国在总结了历次高炉除尘技术的成功经验和教训后，提出了高炉除尘系统更为合理、更为优化的规划设计方案。除尘专业高级工程师马桂凤、主要设计人李群、炼铁专业主要设计人李勇、唐安萍在除尘系统的控制、管路设计、吸尘点的设置、捕集罩设计等方面做了大量的研发工作。
通过以往历次工程的实践，以及与不同规模，不同形式高炉的配套设计研发，首钢国际工程公司高炉出铁场除尘技术和料仓除尘技术已逐步形成系列化、标准化，并在成功的基础上向更优更好迈进。首钢国际工程公司愿意为国内冶金行业的环保事业做出更大贡献。
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