实用新型通风竖井除尘系统
摘要:本新型通风竖井除尘系统，主要是环保领域用于通风竖井的除尘系统。本新型除尘系统是将原有二次烟气除尘系统进行改造，并新增了用于通风竖井除尘的设备，将改造后的旧系统和新增加的设备融为一体后形成的一套新的除尘系统。
一、引言
在转炉炼钢过程中，当炉前罩打开向转炉中加入废钢和兑铁水，以及炉后罩打开转炉出钢水的时候，会产生大量含尘烟气。虽然兑铁水和出钢水的时间只有3min左右，而在二次除尘密封罩打开的情况下，兑铁水和出钢水时产生的烟气直接窜升到厂房屋顶。一小部分烟气携带的粉尘沉降到炉前平台、行车等其它设备上，造成设备运行的安全隐患和车间内的环境污染，而且对职工身体健康造成较大影响。另一大部分烟气通过房顶的通风竖井直接排入大气，污染房顶及周边环境。在对环境要求越来越高的今天，对通风竖井的烟尘治理显得非常必要。
二、除尘系统解析
1、现有除尘治理方法分析
由于我国以前对环境污染治理不够重视，到目前为止绝大部分钢厂也只对转炉炼钢的一次烟气和二次烟气进行了治理，有的甚至连二次烟气都没有治理，更不用说投入资金来治理兑铁水和出钢水时产生的窜入通风竖井内的烟气了。因为一方面的原因是我国对环境污染治理的重视程度不够；另外一方面的原因是对环境治理需要投入很多的财力、物力、人力，直接增加了企业的成本；还有一方面的原因就在每一炉钢水冶炼周期内，在兑铁水和出钢水时窜入通风竖井内的烟气持续的时间不是很长，前后各只有3分钟左右，加起来也只有6分钟左右的时间，各个企业认为花很大的成本来治理这6分钟内产生的烟气很不划算，对这部分的治理不够重视。可以说目前国内对通风竖井内的烟气治理还是一片空白。
即使要对通风竖井内的烟气进行治理，一般想到的方法也是新建一套除尘系统用来治理通风竖井烟气的污染问题，包括新建土建、吸尘罩、管道、除尘器、风机、电机、输灰设备等。而新建一套除尘系统要耗费巨额的成本，包括前期的建设费用和日常的运行费用等，给企业增加了很大的成本压力。另外在每一炉钢水冶炼周期内，兑铁水和出钢水时产生烟气的持续时间只有6分钟左右，而一炉钢水的冶炼时间有40分钟左右，兑铁水和出钢水两者的时间之和也只占一炉钢整个冶炼周期的15%，如果让除尘系统在40分钟内持续运行，会产生很大的运行成本。即使要节约运行成本，不可能让除尘系统在兑铁水和出钢水时的6分钟左右时间内运行，而在其它时间内停止。因为这样频繁的启动和停止对设备的运行寿命会造成很大的影响，特别是高压电机。降低运行成本的方法也只能是在除尘系统内配置液力偶合器或变频器等设备，在兑铁水和出钢水时的6分钟左右时间内使除尘系统高速运行，而在其它冶炼时间内使除尘系统低速运行。可以说新建一套除尘系统用来专项治理通风竖井烟气污染不是一种很好的方法。
如何研究一种投资省、除尘效果好的新的通风竖井除尘方法，是通风竖井除尘领域的一项重要课题。
2、新型通风竖井除尘系统
本新型通风竖井除尘系统的目的是设计一套通风竖井除尘系统，该系统要求投资少、除尘效果好、系统运行稳定、维护工作量小、运行费用低。
为了达到上述目的，经过多年的探索和实践，在转炉二次烟气除尘系统的基础上开发出了一套新型除尘系统，并已经成功应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。针对转炉二次烟气除尘系统没有考虑通风竖井除尘的缺陷，以及兑铁水和出钢水时产生的窜入通风竖井内的烟气间断性的特点，本新型除尘系统主要设计思想在于将通风竖井烟气除尘并入原有二次烟气除尘系统内，既治理了通风竖井内的烟气，又不影响原有二次烟气除尘效果。新型除尘系统流程图如下：
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如上面附图--除尘系统流程图，本新型除尘系统包括原有的转炉二次烟气除尘系统（包括转炉二次烟气除尘密闭罩、炉前移动门、炉后移动门、炉前吸尘罩、炉后吸尘罩、LQF炉前蝶阀、LHF炉后蝶阀、转炉二次烟气除尘管道、布袋除尘器、风机电机、烟囱、PLC自动控制中心等）和新增加的通风竖井除尘管道、SJF竖井蝶阀、竖井吸尘罩、BYF百叶阀等。在新系统内，通过调节LQF炉前蝶阀和LHF炉后蝶阀的开度大小来控制炉前或炉后的抽风量，控制SJF 竖井蝶阀的开关来决定通风竖井是否抽风除尘，控制BYF百叶阀的开关来决定通风竖井的烟气是否直接排入大气。PLC控制系统接收炉前控制室发来的信号后控制新系统内各个阀门的开度大小。本新型除尘系统具体实施方式如下：
（1）为了使竖井除尘抽风量适当，在确定抽风量前，要测试或计算通风竖井没有除尘自然对流时的风量。因为当竖井抽风量过大时，由于这个系统抽风量是一定的，此时炉前或炉后的抽风量就小，影响炉前或炉后的除尘效果。当竖井抽风量过小时，即竖井抽风量小于竖井没有除尘正常对流时的风量，此时竖井内的烟气不能被及时抽走，会出现回流现象，烟气会在厂房内弥散。测量风量时，可以将竖井断面区均分成若干小的区域（分得越细测试结果越精确），然后用热球风速仪或其它测量仪器来测量每个小区域内的风速，测试完后取平均值计算出竖井没有除尘时的对流风量。特别要强调的是，密闭罩打开兑铁水或出钢水时竖井内的对流风量比密闭罩没有打开转炉正常冶炼时的风量要大，所以测试的风量一定要是密闭罩打开兑铁水或出钢水时竖井内的对流风量；如果在密闭罩打开一次的时间内没有完成测量工作，则要等到密闭罩下一次打开时再接着测量，直到测量完成。最后确定密闭罩打开兑铁水或出钢水时竖井内的对流风量两者的中最大值作为竖井内的对流风量Q1。通过计算的方式确定竖井内正常对流的风量时，也是确定密闭罩打开兑铁水或出钢水时竖井内的对流风量两者中的最大值作为竖井内的对流风量Q1。在确定了竖井内正常对流时的风量后，才能确定竖井除尘抽风量Q2。根据多年的实践，一般Q2=1.4* Q1比较合适。
（2）新增加用于通风竖井除尘的管道、SJF竖井蝶阀、竖井吸尘罩、两台BYF百叶阀等。将通风竖井出口进行改造，将竖井出风口处吸尘罩及 BYF百叶阀安装部分外的部分用钢板密闭。BYF百叶阀的大小选择要适当，如果BYF百叶阀的尺寸过大，则不适合在竖井出口安装；如果BYF百叶阀的尺寸过小，则影响竖井内气体正常对流。
（3）如果原有转炉二次烟气除尘不是采用PLC自动控制，则要将控制系统改造成PLC自动控制，并且能与炉前控制中心通讯，接受来自炉前控制中心发出的信号，与炉前连锁控制。如果原有转炉二次烟气除尘系统没有LQF炉前蝶阀和LHF炉后蝶阀；或者有蝶阀，但蝶阀的开度大小不能任意调节，则原系统要增加或更换成能调节开度大小的电动蝶阀。
（4）当PLC自动控制中心接收到来自炉前控制室发出的密闭罩炉前移动门打开转炉向前倾倒准备兑铁水信号时，PLC根据内部编好的程序发出指令使两台BYF百叶阀关闭，SJF竖井蝶阀全开竖井开始抽风，两台LHF炉后蝶阀关闭，两台LQF炉前蝶阀开度调节到设定的大小减少炉前抽风量。因为转炉向前倾倒兑铁水时，产生的烟气主要集中在密闭罩前半部，并且大部分烟气随热气流上升进入了通风竖井，所以关闭两台LHF炉后蝶阀停止炉后抽风，将两台LQF 炉前蝶阀开度调小减少炉前抽风量，并且保证通风竖井除尘抽风量。此时转炉二次除尘抽风量减少，原有管道内风速会很低，粉尘会在管道内出现沉降现象；由于此种抽风状态每次只持续3分钟左右，粉尘在管道内沉降有限，当转炉正常冶炼炉前和炉后正常抽风时，沉降在管道内少量粉尘会被气流抽走，不会堵塞管道。
（5）当PLC自动控制中心接收到来自炉前控制室发出的兑铁水完毕密闭罩炉前移动门关闭转炉倾动回零位（炉口垂直向上）的信号时，PLC根据内部编好的程序发出指令使两台LQF炉前蝶阀和两台LHF炉后蝶阀的开度大小调节到正常冶炼时的开度正常抽风进行二次烟气除尘，使SJF竖井蝶阀关闭停止竖井抽风，同时使两台BYF百叶阀全开，让通风竖井自然对流排放。因为转炉正常冶炼时竖井内气体含尘量小，达到排放标准，可以自然排放。
（6）当PLC自动控制中心接收到来自炉前控制室发出的密闭罩炉后移动门打开转炉向后倾倒准备出钢水信号时，PLC根据内部编好的程序发出指令使两台BYF百叶阀关闭，SJF竖井蝶阀全开竖井开始抽风，两台LQF炉前蝶阀关闭，两台LHF炉后蝶阀开度调节到设定的大小减少炉后抽风量。因为转炉向后倾倒出钢水时，产生的烟气主要集中在密闭罩后半部，并且大部分烟气随热气流上升进入了通风竖井，所以关闭两台LQF炉前蝶阀停止炉后抽风，将两台LHF 炉后蝶阀开度调小减少炉后抽风量，并且保证通风竖井除尘抽风量。此时转炉二次除尘抽风量减少，原有管道内风速会很低，粉尘会在管道内出现沉降现象；由于此种抽风状态每次只持续3分钟左右，粉尘在管道内沉降有限，当转炉正常冶炼炉前和炉后正常抽风时，沉降在管道内少量粉尘会被气流抽走，不会堵塞管道。
三、结论
通过以上分析和实践证明，本新型除尘系统主要是将原有转炉二次烟气系统进行改造，将控制中心改造成能与炉前控制中心通讯连锁控制的PLC自动控制中心，在炉前和炉后配置能调节任意开度大小的电动蝶阀；并在原有除尘系统的基础上新增加了用于通风竖井除尘的管道、SJF竖井蝶阀、竖井吸尘罩、两台 BYF百叶阀等，将旧有的设备和新增加的设备融为一体形成一套新的除尘系统。新系统既保证了转炉正常冶炼时的二次烟气除尘，又解决了密闭罩打开兑铁水或出钢水时窜入通风竖井烟气的污染问题，可以说花很小的成本解决了很大问题，非常值得推广。
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