新型环保节能矿焦槽系统

【摘 要】 在炼铁生产中，矿焦槽系统产生了大量粉尘，对环境及工人健康造成严重危害，为此我们在矿焦槽系统设计中，通过改进除尘点的密封性、采用环保卸料车等措施，降低了矿焦槽系统除尘风量和除尘设备运行成本，减少了环境污染；同时采用较低温度的烧结环冷热气烘干焦炭技术，降低了焦炭含水量，有利于高炉的顺行及降低生产成本。

【关键词】 矿焦槽系统 除尘 焦炭烘干

【Abstract】 Ore （coke） storage bunker system generate amounts of dust in ironmaking.Dust do serious damage to health and environment.We reduced volume and running costs of dedusting system by Strengthening the seal of Dust region and using eco-friendly Mobile discharge car when the design.Technology application of drying coke by recovering waste heat of circular cooler can reduce water content of coke and the iron & steel enterprise production cost. It also can be better on regular blast furnace performance.

【Key words】 Ore （coke） storage bunker system dedusting coke drying

在国家大力提倡环保理念的大背景下，钢铁行业作为产生污染的源头之一，有责任有义务逐渐转向绿色节能环保的发展模式。当前绿色环保已经逐渐成为我国钢铁产业转型升级的核心内容。而我国钢铁产业要从粗放型发展模式向集约型发展模式转型，关键就是要减少资源消耗和环境负荷。

矿焦槽系统在炼铁生产中起的作用一是入炉原料的精细化处理，二是作为高炉及原料生产环节上的缓冲器。在矿焦槽系统发挥作用的同时也产生了大量的粉尘，对环境及工人健康带来严重危害。作为矿槽方面的设计人员，在矿焦槽系统设计中，为了充分实现其价值，又能满足环保、节能的要求，我们提出了绿色、节能型矿焦槽系统的概念。绿色节能矿焦槽系统的概念的提出，主要是基于我们在设计方面的有效探索，并在实践中取得了较好的成效。下面我将从绿色环保及节能两方面详细介绍这一系统。

1 绿色环保方面

粉尘污染会对环境及工人健康带来危害。矿焦槽系统的粉尘污染主要是物料在运输、倒运及筛分处理过程中产生的扬尘，要针对这些扬尘分别开展除尘。

1.1 槽上供料系统除尘

物料运输到槽上供料皮带机上，由皮带机上的移动卸料车运至各自的料槽贮存，在移动卸料车往料仓卸料的过程中会产生大量扬尘，卸料车离开后仍有部分粉尘飘逸，料槽内物料下降时的扰动也会产生少量粉尘，这些粉尘造成了槽上环境恶劣。一般槽上的环保措施多采取料槽内单点除尘或跟随卸料车的移动通风槽除尘。

料槽内单点除尘是在每个料槽均设有除尘点，并且可以自动控制连锁。其优点是：管道连接在料槽顶面，除尘点处的封闭性较好，便于料槽内形成微负压，其缺点是：由于阀门数量多，且粉尘大等原因，阀门容易损坏，若是管理不到位，槽上扬尘依旧严重。

移动通风槽除尘是在卸料车上设置除尘管道并通过移动通风小车及通风槽与除尘管道连接，移动通风小车随卸料车一起移动。其优点是避免了单点除尘阀门多的问题。其缺点是：移动通风小车在通风槽上的轨道上行走时由于通风槽较长，通风槽上的行走轨道因为施工或温差等原因变形，使得移动通风小车的行走轨迹与卸料车的行走轨迹不平行，易造成移动通风小车被拽离轨道脱落或是卡在轨道上导致槽上除尘系统不能正常工作。

传统卸料车的除尘点设置在卸料车头部（如图1所示），由于物料从卸料管向下落进入料槽，物料及物料诱导的空气进入料槽，料槽内的空气裹挟的粉尘从卸料流管两侧的缝隙排出，若除尘点设在卸料车头部，则向上流动的除尘气体与物料反向，阻碍了料槽内形成负压，并且在卸料车头罩与输送皮带间存在较大空隙，就相当于负压除尘系统在中间开了个孔，更不利于吸走料槽内的粉尘。

槽上卸料车的卸料方式一般也分为料槽上单点卸料和料槽上通长卸料孔卸料。

单点卸料的优点是：料槽顶部只有卸料点处开孔，其它部分封闭有利于减少粉尘外溢。其缺点是：第一，固定位置的卸料点减少了料槽的有效使用容积；第二，料槽单点卸料的除尘方式需采用料槽单点除尘，附带了其缺点；第三，卸料车的卸料点与料槽上卸料孔之间的密封不严易造成卸料点处扬尘。

料槽上通长卸料孔卸料其优点是：可在卸料孔范围内多点卸料，有效利用了料槽的容积。其缺点是：料槽上采用通长的卸料孔，需要在卸料孔上覆盖密封皮带以避免料槽上卸料孔扬尘，但在卸料车卸料及移动过程中会出现物料散落在卸料孔两侧，导致密封皮带不能紧密的盖住卸料孔而造成扬尘。

综上所述，常见的两种除尘方式和卸料方式均存在环保漏洞，为此需要开发出槽上环保除尘系统，有效解决上述问题。

该系统的槽上卸料采用通长卸料孔卸料的方式，能够有效发挥料槽的贮存能力。经过现场勘查分析，粉尘产生点的位置在卸料流管两侧，于是研发了环保卸料车以及环保卸料机构（见图-2），在卸料流管两侧设置喇叭口形式的除尘罩并在卸料孔处采取特殊的覆盖带密封结构，解决了通长卸料孔上覆盖带密封不严、卸料孔两侧易堆料等缺点。为了增强整体除尘效果，结合料槽单点除尘，在料槽顶面设置除尘管道及手动阀门，采取常开形式，使用小风量维持料槽内的微负压，可解决卸料车开走后扬尘及料槽内物料扰动时产生的粉尘飘逸。

由于采用了新型环保卸料车及新型其卸料孔密封措施后，料槽内的密封性良好，所需的除尘风量可大幅减少。

1.2 矿焦槽槽下系统除尘

矿焦槽扬尘点主要在振动设备连接处、皮带机上导料槽、皮带机头部下料点。

1.2.1 振动设备连接处除尘

将振动设备连接处的密封采取法兰连接的波纹橡胶软密封并设置自动连锁控制的除尘阀门（见图-3），当振动设备开启时进行开启除尘阀门，既防止了粉尘的外溢又可减少所需除尘风量。

1.2.2 槽下皮带机除尘

槽下皮带机数量多，卸料点多（一般多达几十个），并且比较均匀的分布在槽下1层或2层平台上，所需除尘风量较大。

皮带机导料槽处除尘点的除尘风量L=L1+L2[1]

L――除尘排风量。

L1――物料诱导带入的风量。

L2――为使导料槽内保持一定负压而由于密封不严吸入的风量。

减少皮带上除尘点风量可大幅降低矿焦槽除尘器的总风量，为了减少L1，应尽量减少物料落差和溜槽的倾斜角度，为减少L2，应减少导料槽的漏风点。

为了减少导料槽的漏风点，可将传统的皮带机托辊中的两侧托辊去掉，改用高分子缓冲床滑板代替，实现了托板对皮带的连续支撑，保留的底部水平托辊承担了物料的大部分重量，使侧面皮带与滑板之间的压力均匀分布，减少了摩擦力；导料槽的侧封是解决除尘的关键所在，传统导料槽两侧密封采用橡胶板密封（见图-4），由于皮带运行中相邻托辊之间的凹凸不平及物料对橡胶板的磨损，使得侧封问题难以解决，改造后的导料槽配合缓冲床滑板，有效地解决防止了导料槽内粉尘的外泄（见图-5）。

采用了新型密封罩及缓冲床后，由于槽下皮带机通长导料槽密封性良好，每条皮带上只需配置少量的除尘点，不仅有效减少粉尘外溢，也可大幅减少槽下皮带机除尘风量，为减少矿焦槽系统除尘系统总风量做出主要贡献。

小结：通过上述措施可有效减少矿焦槽系统除尘需用风量，并通过可改造现有矿焦槽系统除尘管道及除尘器，实现低成本运行。

2 节能方面

焦炭水分波动会引起焦炭的称量不准，影响炉况稳定；水分过高时，大量焦粉附在焦块表面上，影响焦炭的筛分和高炉的透气性。水分每增加1%将增加高炉焦炭用量1.1～1.3%；焦炭含水量超过4%，则炉尘量明显上升，高炉顺行变差[2]，水分过高还会引起炉顶温度低造成干法布袋的板结、高炉煤气热值下降（水分增加1%，理论燃烧温度下降13℃）等不利影响。

不少高炉仍然采用低成本的水熄焦，或者由于焦炭贮存设施不完善，造成干熄焦中含水量大，使焦炭的质量降低，不利于减少焦比及高炉正常生产。然而目前厂区内存在许多温度稍低的热气因为得不到利用而排空，将这部分能源充分利用是降低生产成本的好方法，鉴于焦炭水分对高炉有较大影响及利用焦槽的贮存缓冲作用，可以采用该部分能源对焦炭进行烘干处理。

2.1 烘干能源的选择

焦炭烘干可用的厂区内热源一般有两种，一种是采用烧结环冷机冷却烧结矿后的热空气作为热源，目前多数烧结环冷设置了余热发电设施，用以回收部分能源，但余热发电只能回收较高温度的部分热气能源，温度低于300℃的大部分热气仍然被排空，烧结环冷热气的特点是其主要成份为空气、无毒且可用量大； 另一种热源是采用热风炉烧炉后产生的废气，其特点是经过热风炉烟气换热器后的温度大约180℃，主要成分为N2、CO2还可能含有一定的CO气体，有一定毒性，而且一般热风炉废烟气部分还需用于喷煤制粉系统的烘干，多余的废气量不多。

基于这两种热源的特点，建议有烧结环冷的情况下采用烧结环冷的热空气作为焦炭烘干的气源。

2.2 焦炭烘干工艺

2.2.1 工艺原理

焦炭从原料场运至焦槽上方，由卸料车分批次装入焦槽内，在生产过程中同一批次的焦炭从槽顶缓慢下降至下出料口（一般同批次焦炭在焦炭槽中的贮存时间在8h左右），在物料缓慢下降的过程中，将一定温度的热气在合适的位置鼓进料槽，经过计算选择合理的热气的温度和鼓风风量，可使焦槽内的焦炭自上而下逐步烘干，脱去大部分水分。

2.2.2 工艺流程

将热气引入焦槽下部合适位置，热量交换后的低温气体从料仓顶部排气管道排出。

热气从源头用管道引出，经过引风机加压后从料仓下部送入，并在料仓进口处设置耐磨钢板网，并以一定角度插入料仓，防止焦炭堵塞管道，由于焦炭的燃点为500～650℃，但如果热源温度>250℃，可能引燃焦炭槽内混进的易燃杂质，进而引燃焦炭，因此需在烟气引风机前增加一个旁通阀门，用以调节进料槽的气体温度，槽上采用排气管排空或增加轴流风机等措施将换热后的气体抽出。

在管道上设置一些温度检测仪表，以便根据不同情况调整气量及气体温度，达到最佳的焦炭烘干效果。 工艺流程详见图-6

通过控制，焦槽下出料口的焦炭温度可控制在60℃左右，槽上部是新装入料槽的焦炭温度接近常温，由于槽上焦炭含水，粉尘也很少，整体焦炭槽上环境良好，目前此工艺已在某3200m3高炉上得到应用并取得良好效果。

3 结语

针对传统矿焦槽系统粉尘污染严重的情况，通过改造设备，增强了卸料点的密封性，大幅降低了矿焦槽系统所需除尘风量，配合除尘设备及除尘管道的改造可实现矿焦槽除尘系统低成本高效运行，即实现了绿色环保要求，又降低了生产运行成本；另外通过充分利用厂内多余热能烘干焦炭，即可实现资源的高效率利用又可以降低焦炭含水量，利于高炉顺行、降低焦比、降低生产成本；通过采取上述措施我们力争打造绿色节能型矿焦槽系统。

参考文献：

[1]郭丰丰.钢铁企业采暖通风设计手册.冶金工业出版社，1996.

[2]项中庸.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践.冶金工业出版社，2007.