尚志升 王得剛

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司 北京100176)

1 前言

高爐的原燃料轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)是高爐運(yùn)轉(zhuǎn)的主要系統(tǒng)(如圖1所示)，其中儲礦焦槽設(shè)施在高爐生產(chǎn)中，除了起到對高爐原燃料上料的緩沖作用，在現(xiàn)代高爐操作方法中也起了對爐料精細(xì)化處理的作用，保證了適合高爐生產(chǎn)的原燃料粒度，因此在高爐生產(chǎn)中是不可缺少的，非常重要的一環(huán)。煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)見圖1。

物料在運(yùn)輸、倒運(yùn)及篩分處理過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵污染對環(huán)境及現(xiàn)場操作工人都帶來了嚴(yán)重危害，特別是槽上的粉塵，由于產(chǎn)生量大、分布分散且具有間斷性的特點，因此在礦焦槽系統(tǒng)中是最頑固、最不好解決的。目前，槽上除塵一般采用的是料槽內(nèi)單點除塵和跟隨卸料車的移動通風(fēng)槽除塵兩種工藝，相比較而言，廣泛被認(rèn)可的仍然是跟隨卸料小車移動通風(fēng)槽的通用型傳統(tǒng)形式。

圖1 高爐煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料系統(tǒng)流程圖

通用型傳統(tǒng)卸料車除塵的特點是：傳統(tǒng)卸料車除塵點設(shè)置在卸料車頭部[1](如圖2 所示)，物料從流管落至料槽，物料和空氣同時進(jìn)入料槽，料槽內(nèi)的空氣帶著粉塵從卸料管兩側(cè)空隙溢出，不利于除塵；除塵點在卸料車頭部，除塵運(yùn)行時除塵氣流向上，物料向下，互相干擾，嚴(yán)重影響除塵效果。另外，卸料車在在卸料溜槽兩側(cè)的密封膠帶經(jīng)過改向輥時有嚴(yán)重的三角縫隙，粉塵會從此處大量溢出。卸料小車向礦焦槽卸料時，覆蓋卸料孔的膠帶大于卸料孔，卸料過程中會有部分物料堆積在卸料孔邊緣，將覆蓋皮帶頂起，造成密封不嚴(yán)，也是產(chǎn)生煙塵外溢的原因之一。

圖2 通用型傳統(tǒng)卸料車

2 環(huán)保卸料車的技術(shù)要點

為了解決傳統(tǒng)卸料車的問題，研發(fā)了新型環(huán)保卸料車，該卸料車有針對性地采用了多種解決方案，優(yōu)化了傳統(tǒng)卸料車密封不嚴(yán)和除塵系統(tǒng)設(shè)計不合理的問題，實現(xiàn)了槽上的環(huán)保除塵。

2.1高密封性是解決除塵問題的關(guān)鍵因素

(1)優(yōu)化除塵點位置，在底部溜槽出口位置設(shè)置喇叭口形式的集塵罩，增大了集塵罩面積，如圖3所示。并對新設(shè)置的集塵罩采用剛?cè)峤Y(jié)合的彈性密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行高密封設(shè)計，保證除塵裝置能夠充分發(fā)揮除塵功能，有效減少卸料過程中的揚(yáng)塵，充分起到環(huán)保作用。

(2)如圖4所示，在卸料孔處采取特殊的覆蓋帶密封結(jié)構(gòu)，設(shè)計傾斜鋼板與彈性膠帶組成彈性密封結(jié)構(gòu)，垂直于卸料車行走方向的彈性膠帶能夠有效阻止粉塵的溢出但不會影響塊狀散料的正常通過，沿卸料車行走方向的彈性膠帶與料倉進(jìn)料口的傾斜鋼板組成的彈性密封能夠有效減少卸料口的揚(yáng)塵，同時還能夠起到防撒料的作用。解決了卸料孔上覆蓋帶密封不嚴(yán)、卸料孔兩側(cè)易堆料的問題，充分保證卸料孔上除塵覆蓋帶的密封作用。

(3)在卸料溜槽的檢修門上增加防塵密封圈，防止粉塵從檢修門泄露。

圖3 高密封集塵罩1-彈性膠帶;2-集塵罩;3-檢修門;4-底部溜槽

圖4 卸料溜槽出口的彈性密封結(jié)構(gòu)1-高密封集塵罩側(cè)板;2-彈性膠帶;3-傾斜鋼板;4-卸料孔

2.2優(yōu)化除塵系統(tǒng)，改變除塵位置

針對普通卸料車除塵管道的設(shè)置問題，新型環(huán)保卸料車對除塵系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，新型除塵系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 新型除塵系統(tǒng)1-除塵主管;2-除塵支管

(1)根據(jù)負(fù)壓除塵原理和物料運(yùn)動軌跡，合理設(shè)計除塵空氣的運(yùn)行軌跡，除塵管道與下料流管分開設(shè)置，避免了料流對除塵負(fù)壓的影響，粉塵氣流從卸料點兩側(cè)進(jìn)入除塵管道，氣流通道順暢，達(dá)到更好的除塵效果[2]。

(2)除塵管道直接接入除塵系統(tǒng)，避免流體短路效應(yīng)，保證了系統(tǒng)的密封性，減少了漏風(fēng)點及壓力損失。

新型環(huán)保小車通過高密封集塵罩和新型除塵系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，有效地解決了礦焦槽系統(tǒng)的環(huán)保除塵問題。

圖6 新型環(huán)保卸料車

3 環(huán)保卸料車的應(yīng)用與推廣

新型環(huán)保卸料車具有結(jié)構(gòu)簡單、性價比高、環(huán)保效果好、維修方便的特點，已在對個工程投入使用，很好地解決了高爐槽上的除塵問題，改善了工人的操作環(huán)境，減少了環(huán)境污染。經(jīng)技術(shù)查新，本技術(shù)屬于國內(nèi)外首創(chuàng)，解決了國內(nèi)外散狀物料轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料的多項技術(shù)難題。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)卸料技術(shù)相比，本技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，經(jīng)科技成果評價，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3.1工程應(yīng)用情況

新型環(huán)保卸料車已經(jīng)成功應(yīng)用到唐山德龍、興澄特鋼、印尼喀鋼、縱橫豐南、河鋼樂亭等國內(nèi)外8個鋼鐵公司的高爐現(xiàn)場，高爐級別涵蓋1000-3000m3。

3.2應(yīng)用的效果

新型環(huán)保卸料車包括彈性密封結(jié)構(gòu)和新型除塵系統(tǒng)，實現(xiàn)了溜槽底部和卸料孔的密封，完成了除塵管道與下料溜槽的優(yōu)化設(shè)計。

國家標(biāo)準(zhǔn)《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB28663-2012)和國內(nèi)嚴(yán)重城市最多的河北省2015年發(fā)布的《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，原料系統(tǒng)顆粒物國內(nèi)最嚴(yán)格的排放限值是10mg/m3。采用通用型傳統(tǒng)卸料車，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度達(dá)到100～2000mg/m3。一般也在250mg/m3以上，因此無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，工人工作環(huán)境也很惡劣，而在使用新型環(huán)保卸料車后，能夠有效保證物料轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)域粉塵排放濃度降低至低于8mg/m3，能后有效減低粉塵污染。

以唐山某高爐礦焦槽系統(tǒng)使用為例，高爐大修時對槽上卸料小車進(jìn)行了改造更新，采用了新型環(huán)保卸料車。采用高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料系統(tǒng)與使用普通卸料車及普通導(dǎo)料槽裝置的主要指標(biāo)對比如表1所示。

表1 環(huán)保卸料車與傳統(tǒng)卸料車主要指標(biāo)對比

從主要指標(biāo)對比可以看出，采用環(huán)保卸料車時每臺卸料車所需除塵風(fēng)量減少的情況下，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度大幅下降，優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)(10mg/m3)。

經(jīng)實踐檢驗，環(huán)保卸料車能夠減少約1/3除塵風(fēng)量的需求，在提高了除塵效果的同時，也能夠降低電耗，達(dá)到節(jié)能的效果。

本技術(shù)對我國煉鐵原燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)卸料技術(shù)和環(huán)保技術(shù)具有巨大的示范性和推進(jìn)作用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，可以很好得凈化生產(chǎn)環(huán)境，并且在實踐中取得了很好的社會效益。成為助力鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排、綠色發(fā)展的技術(shù)典范，具有大力推廣的價值。

3.3推廣的意義

國內(nèi)外普遍采用結(jié)構(gòu)簡單的通用型傳統(tǒng)卸料車，密封效果較差、除塵點和除塵管道設(shè)置不合理，新型環(huán)保卸料車采用多項創(chuàng)新設(shè)計，國內(nèi)外沒有可供參考和借鑒的相關(guān)技術(shù)，本技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，具有開創(chuàng)性意義。

煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)很好地解決了散狀物料在轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中揚(yáng)塵和破碎等多方面的技術(shù)難題，作業(yè)區(qū)域粉塵濃度從原來的100～2000mg/m3降至8mg/m3，有效解決了除塵問題，降低了環(huán)境粉塵濃度，抑塵效果非常明顯，具有顯著的環(huán)境效果。

高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，已經(jīng)在多個工程投產(chǎn)使用，抑塵效果顯著，很好地解決了散狀物料轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的揚(yáng)塵問題，改善了工人的操作環(huán)境，大幅減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了良好的社會效益。

采用本技術(shù)能夠減少約1/3除塵風(fēng)量的需求，降低了系統(tǒng)風(fēng)量，在提高了除塵效果的同時，也能夠降低電耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4推廣的前景

冶金、礦山、電力、石化多個行業(yè)都存在散狀物料的轉(zhuǎn)運(yùn)和卸料環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中會產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵污染，崗位粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)，作業(yè)條件惡劣，不但對周圍環(huán)境造成重度污染，而且嚴(yán)重危害操作人員身體健康。

煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)通過開發(fā)物料轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中的控流卸料系統(tǒng)、落料點自降塵系統(tǒng)以及新型環(huán)保卸料車，能夠有效防止了堵料和皮帶跑偏，減少了物料的沖擊破碎及揚(yáng)塵，解決了落料點密封不嚴(yán)密、皮帶偏載等常見技術(shù)難題，實現(xiàn)了減壓除塵及無動力自降塵，對卸料車實現(xiàn)良好的密封，減少除塵風(fēng)量、降低電耗的同時，提高了除塵效果。

最終，專家委員會給出評價意見：“煉鐵原燃料高效轉(zhuǎn)運(yùn)及環(huán)保卸料技術(shù)”項目成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。

4 現(xiàn)場問題的解決方案及改進(jìn)方向

(1)某項目由于改變卸料車原設(shè)計，增加翻板、溜槽等多處結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整車重量增加過多，導(dǎo)致車架運(yùn)行后有比較嚴(yán)重的變形，該項目設(shè)備主梁和主框架柱外側(cè)分別同型號槽鋼解決強(qiáng)度問題，在后續(xù)的項目中通過加大主梁和主框架柱尺寸也已解決該問題；

(2)某項目由于卸料車自重較大，慣性也較大，啟動及停止時震顫較嚴(yán)重。分析原因為電氣系統(tǒng)沒有采用軟啟動(變頻啟動)技術(shù)，造成的沖擊較大。這是目前重型卸料小車的一個普遍現(xiàn)象，后續(xù)設(shè)計中將動力系統(tǒng)改為變頻啟動，已解決該問題；

(3)物料下落時，在卸料漏斗內(nèi)有二次破碎的問題。針對此問題又研發(fā)了料倉內(nèi)設(shè)置有頂部入口與卸料溜槽的底部開口對接的螺旋溜槽和調(diào)整式控流落料裝置，2016年8月申請專利“抑塵卸料系統(tǒng)”和“帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點的固體物料防碎抑塵輸送系統(tǒng)”并獲得授權(quán)，如圖7所示。經(jīng)實踐檢驗物料在卸料漏斗中破碎問題已得到解決。

圖7 帶有螺旋控流溜槽的新型高效環(huán)保卸料車

5 結(jié)論

新型環(huán)保卸料車采用多項創(chuàng)新設(shè)計，很好地解決了散狀物料在轉(zhuǎn)運(yùn)及卸料過程中揚(yáng)塵和破碎等多方面的技術(shù)難題，高爐槽上作業(yè)區(qū)域粉塵濃度可從原來的100～2000mg/m3降至8mg/m3，有效解決了除塵問題。在多個已投產(chǎn)項目使用中，抑塵效果顯著，明顯改善了工人的操作環(huán)境，大幅減少了環(huán)境污染，創(chuàng)造了良好的社會效益。采用本技術(shù)在提高了除塵效果的同時，降低了系統(tǒng)風(fēng)量，也能夠降低電耗，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。