炼钢车间环境除尘系统的设计探讨

炼钢车间环境除尘系统的设计探讨
摘要：近年来，我国的炼钢厂建设越来越多，在炼钢厂中，车间的环境除尘系统是非常重要的组成部分。

为确保炼钢厂生产工序设备满足环境保护及相关政策要求，目前国内转炉炼钢作业区加料跨及高跨需设置屋顶除尘，以解决转炉在兑铁水及加废钢料时产生的大量烟尘冒出厂房顶部，形成无组织排放，污染大气环境。

为此，结合现有的环境除尘设施，按照国家及当地政府政策法规，对现有的除尘设施改造势在必行，对于大气污染防治攻坚战、打赢蓝天保卫战、提升企业形象都具有重要意义。

本文首先分析炼钢车间环境除尘系统的基本要求，其次探讨炼钢车间环境除尘系统的设计，使污染物排放浓度低于国家、地方政府规定的行业标准值。

关键词：炼钢；除尘；超低排放；工程应用
引言
钢铁产业是国家的重要支柱产业，在经济建设、社会发展和稳定就业等方面做出了巨大贡献，但是，钢铁产业的粗放式发展会带来环境污染等一系列问题。

采取适宜的治理措施和有效的管理手段，可以解决其带来的环境污染问题，助力钢铁产业的绿色健康发展。

1基本要求
1.1排放政策
根据《炼钢工业大气污染物排放标准》（GB28664－2012）中对大气污染物特别排放限值的要求，铁水预处理（包括倒罐、扒渣等）、转炉（二次烟气）、电炉、精炼炉等生产工序和设施，颗粒物排放浓度限值为15mg/m3。

根据《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气［2019］35号），有组织排放的主要污染源（铁水预处理、转炉二次烟气、电炉、石灰窑、白云石窑）的颗粒物排放浓度小时均值原则上不高于10mg/m3。

与“超低排”相呼应，各地陆续出台了
执行“超低排”甚至严于“超低排”的地方性标准。

至此，对于环境除尘系统
（有组织排放）的颗粒物浓度，按不高于10mg/m3进行规划和设计，已达成共识。

1.2设备运行状态监控
在设备运行状态监控方面，由于其空间限制和对电气设备应用场景的要求，
现场运行设备和控制系统不在同一空间内。

目前，生产车间内仅凭声光报警信息
无法准确定位故障，做出及时处理，需要巡检人员定时对除尘设备进行检查，给
设备监控和维修保养带来一定的困难。

同时，由于PLC设备的运行特点，无法对
历史数据进行大量存储和分析计算，以获得不同的控制模式应对不同生产场景的
需求。

1.3排放口分类
废气排放口分为主要排放口和一般排放口，转炉二次烟气和电炉一次烟气为
主要排放口，其他为一般排放口。

电炉四孔的年排放许可量按规范中的公式进行
计算，150万t产能时，颗粒物年排放许可量为16.8t。

需要在各个环节严格把控，才能保证不超过此许可量。

若将四孔、密闭罩和屋顶罩合并为一个系统，合
并后的系统应按主要排放口计算，则无法满足上述规范要求，因此，需要为电炉
四孔烟气单独设置一个除尘系统。

同样的道理，转炉二次烟气也应单独设置为一
个除尘系统，有时也将吹氩喂丝站除尘（抽风量较小）纳入其中。

2炼钢车间环境除尘系统的设计
2.1基于5G的除尘设备远程监控系统设计
数据采集系统的硬件主要包含一个5GCPE模块。

其工作原理是将现场传感器
收集到的数据通过RS485发送至PLC，PLC通过CP模块与精致面板和5GCPE模块
相连，将DB块存储的数据通过无线信号转发至服务器端。

通信协议采用西门子
的S7协议，是PLC内部集成的、运行在传输层之上且经过特殊优化的通信协议，其信息传输可以基于MPI网络、Profibus网络或以太网。

将应用层获取到Java
解析的数据分为历史数据和实时数据，分别采用MySQL和实时数据库实现存储，
以满足不同生产场景的需求。

键值对型数据是基于非关系型的开源存储系统，可
以将内存中的数据保存在软盘中，以便重启时加载使用，其高速的数据读写能力
可以为前端提供实时准确的数据支撑。

MySQL集群是一个无共享区、分布式节点
架构的存储方案，广泛应用于Web开发应用中，具有很强的通用性。

但这类数据
库的灵活性不高，当遇到大量数据进行读写操作时，性能较差，在处理高并发读
写时，硬盘I/O具有一定的瓶颈，因此，MySQL更适合作为数据管理。

除尘房的
数据采集系统既要保证高速的读写能力，又能对大量数据进行存储，结合MySQL
和实时库的特点，除尘系统采用内存数据库作为实时数据中转，使用MySQL搭建
数据库分布式集群，以确保数据的安全稳定。

前端采用Vue.js框架，是构建用
户界面的渐进式结构，自底向下增量开发，它的本质是JavaScriptMVVM库，可
将视图和模型进行动态绑定，解决了Web开发中操作DOM、渲染数据等难题，因
此其前台显示的数据状态和视图是实时同步的，对于视图的维护和数据的管理只
需对数据的变化进行持续监控即可。

数据请求方式可以使用Vue的常用插件axios，工作流程是首先从浏览器中创建XMLHtto请求，从node.js中发出，通
过基于PromiseAPI接口对请求进行处理，将数据封装成JSON后给界面提供数据
来源。

2.2车间内部粉尘无组织洋溢现象
由于铸造行业的特殊性，车间内部弥漫的粉尘比较多。

（1）大颗粒的粉尘，沉降到地面，经过地面工业吸尘车定期打扫处理。

（2）车间顶部增加除尘口，
在车间上部形成负压，对车间进行换气处理。

小颗粒的粉尘，通过顶部收集系统，收集到除尘器中。

以上为该用户铸造车间各个扬尘点的情况及对应的解决办法，
在增加设备改善环保问题的基础上，现场的生产组织、管理也相应需要提高认识。

制定清洁生产制度，推进6S管理工作，最大限度的将现场的无组织排放变为有
组织排放。

2.3除尘系统
（1）小除尘系统。

对于转炉炼钢车间，环境除尘通常包括铁水预处理（含
倒罐、扒渣等）除尘、转炉二次除尘、三次除尘、精炼及辅助设施除尘、连铸除
尘等系统。

对于电炉炼钢车间，环境除尘系统通常包括电炉二、三次除尘、精炼
及辅助设施除尘、连铸除尘等系统，除尘系统的处理风量一般控制在150万m3/h
以下。

环境除尘系统工艺流程为：各除尘点→吸尘罩→除尘管道→除尘器→风机
→排气筒。

在主要产尘点的抽风口管道上设置电动蝶阀，根据工艺生产情况调节
阀门的启闭。

根据需要，在其余上料及加料系统的除尘管道上设置手动蝶阀，用
于系统风量平衡一次性调节。

（2）大除尘系统。

对于没有排放口分类限制的海
外工程，或者《排污许可证申请与核发技术规范钢铁工业》（HJ846－2017）规
范实施之前的国内工程，存在将众多产尘点的管道汇合到一起，设置成大除尘系
统的情况。

对于转炉或电炉车间，根据工艺设备的规格和数量，将环境除尘整合
成1~2个大系统，每个系统的风量通常在200万m3/h以上，风机设置为2用1
备或者3用1备。

在除尘工艺流程以及阀门设置情况方面，大除尘系统方案与小
除尘系统方案基本相同。

大除尘系统方案所涵盖的产尘点过多，各个支路的阻力
难以平衡，对于严控的产尘点、物料转运产尘点（管径小）以及距离除尘器较远
的产尘点非常不利，故在这些除尘管道上应设置增压风机。

为了缓解粉尘对增压
风机的磨损，还需要在增压风机的上游设置预除尘器（旋流式或沉降式）。

需要
考虑增压风机的安装位置，定期清理预除尘器收集的粉尘。

结语
综上所述，除尘系统工艺设计采用有充分理论依据并经实践验证的领先技术，综合治理炼钢车间各除尘点剩余烟尘无组织排放问题，按国家生态环保部钢铁企
业大气治理文件规定，炼钢生产工序无组织排放必须进行治理，达到超低排放要求。

确保除尘系统操作、维护简单，不影响岗位操作，不妨碍设备检修，与生产
设备高同步运行率，长期满足国家现行环保要求。

参考文献
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