浅谈高炉出铁场烟气治理的发展与创新

浅谈高炉出铁场烟气治理的发展与创新

东方环境工程设计研究所

东方工业环保有限公司

1引言

根据国际权威机构评价,我国的市场经济开放度较俄罗斯更高，这一定程度地反映了我国市场经济的发展超乎人们的想像，但是环保产业和技术作为市场行为的一部分，虽然也得到了长足的进步，却并并未尽如人意。严格地说，我国的环保产业的起步并不算太晚。70年代初国内的环保先驱们已触摸到国际环保技术的脉搏，开始了低层面的污染治理探索，几乎与发达国家同步，那为什么发展到今天，我们的许多重要环保产品和技术，仍然需要进口，除了经济环境和政策环境的因素外，更重要的应该承认存在技术层面的因素，在发展和创新方面的滞后，甚至跟着国外的模式发展，忽视了对中国的国情的研究，导致了今天的现状。具体就当前我国高炉出铁场污染治理状况的整体而言，依然问题重重，不容乐观。

据不完全统计，全国高炉出铁场烟尘近80%左右未得到有效控制，污染严重；已治理的近70%的除尘系统运行状况不良；近70%~80%的在运行中的除尘系统效果不佳；效果好的少而又少。如何解决这个问题，突出地摆在了我们面前。

2国内外高炉出铁场烟气治理工艺现状

我们考察了国外同行在电炉、转炉包括高炉出铁场在内的烟气治理，如奥钢联的林兹、多纳维兹、新日铁的八幡制铁，大分、光等厂，发现了一个有趣的现象，这些工厂的环境都十分优美，厂房顶没有烟

尘的痕迹，厂外几乎觉察不到正在生产，但厂房内岗位粉尘浓度并未如人们想像般好，甚至象伊藤制铁的车间里的空气几乎和国内一样烟尘弥漫。

显然，发达国家的烟尘治理，控制的是排放总量，例如，日本、奥地利法定排放标准为<10mg/m3，有些更低，而这些国家的自动化水平较高，车间向无人化操作发展，因而对岗位粉尘的要求偏低。与此同时，发达国家对尘源均采用了局部捕集控制加车间密闭屋顶通风排尘的工艺技术思路，其结果是环境得以保护，而在我们看来，代价是高的投资和高的运行功流比，一般每获得一万立的除尘风量，要消耗40~50KW的电能。

我国的情况有所不同。就高炉而言，日本仅40座左右，而我国却多达300座，生产水平落后。在烟气治理上，大高炉基本沿袭了国外的技术模式，而小高炉则大部分处于放任自流的原始状态，少部分设有除尘装置。自动化水平低，岗位操作人员多，这就决定了我国的除尘技术应有自身的特点。

概言之，我国的高炉出铁场烟尘治理仍处于较低的层面，各种治理技术鱼龙混杂，彰显了其不成熟的一面，除尘技术也由于一些人为的误区而发展缓慢。

3除尘技术误区分析

3.1工艺思路上的误区

目前我国尚不能达到发达国家的高度自动化的水平，不宜采用高投资和高能耗的方式。因此，如何减少能耗，降低运行成本，减少投资是我国的国情，在高炉出铁场上，如完全照搬国外的工艺套路，有

可能走入设计工艺的误区，相当的企业由于不堪运行成本而流于形式；其二，岗位粉尘的控制也相当重要，因此系统工艺应开发适合自己国情、厂情的工艺路线。

3.2节能上的误区

为了节能，人们往往把节能与调速划等号，而不是全面地系统地进行节能设计，如忽略温度、阻力、烟气组织等相对复杂的问题，导致系统运行由于事实上的高阻力存在或由于考虑不周，而无法实现调速节能的目的，未认识到烟气治理工艺上的进步是节能的主要途径。

3.3投资的误区

由于国情所迫，投资显然是一个捉襟见肘的问题，当指导思想陷入投资越小越好的理念后，往往造成不顾效果的局面，甚至走进为了减少投资而提高运行成本的怪圈，未能综合考虑投资、效果、运行成本三者的辩证关系。

3.4简单化误区

由于认为除尘系统就是，管道把排烟罩和除尘器简单连接，因此90%以上的企业都吃过拿来主义的苦头，不断形成头痛医头，脚痛医脚的局面，最后忍痛割爱者多多。

那么，走什么样的技术道路才是符合国情的呢?无庸置疑只有技术发展和创新走出误区,才是必由之路。

4技术发展和创新

我们认为在高炉出铁场的治理技术上需要突破原有的传统思维。

（1）系统工艺路线，应突破国外的设计模式，由大电机、大风量向小电机、大风量转化。

（2）捕集罩设计应符合烟气发生特点。由强迫式捕集（如单纯

侧吸）和被动捕集（如二次屋顶捕集罩）向主动诱导式捕集转变。

（3）净化装置应由高阻、不稳定运行向低阻、稳定运行方向转

化。

4.1系统工艺必须摆脱传统思维

倡导低阻、中温、大流量工艺思想。

首钢2#高炉出铁场除尘系统新旧对比

表4-1单位

原设计（实际）现设计（实际）系统风量

104m 3/h 36（20）60（58）系统阻力

Pa 5800~60004000~4200主电机功率

Kw 2×550=11001000功流比

30.6(55)16.7(15.5)岗位粉尘

mg/Nm 3超标>102捕集率

%70>95排放浓度mg/m 380<30

注：功流比：表征每获得一万风量所消耗的电能KW 由表4-1阻力而言，系统由原6000Pa 左右转变为约4000Pa 左右，从而为在相同能耗下，获得近大一倍的风量创造了条件，同时达到了完美的捕集效果，换言之，若获得原有30万风量，则本系统可节能约50%，这就是所谓大电机、小风量向小电机、大风量的转变实例。

4.2捕集工艺的创新

首钢3#高炉出铁口捕集罩，原设计为双侧吸，出铁时效果尚可，

但开、堵铁口时烟气量大，且无法捕集，这与在日本新日铁所见情形类似。我们仔细研究了烟气流动特性，对原有侧吸方式进行了改进，改善了原侧吸口堵渣状况，并将原低位强制捕集，改为高位侧吸和上部诱导侧吸，彻底解决了开堵、铁口的捕集难题，同时，取消了原有1#沟盖，并加高2#沟盖，形成了双面外侧补充风量的气流组织结构，不但解决了烟气的扩散，横风干扰，也有效地解决了大喷引起的强大烟气，我们观察到了铁口喷射烟气由2#沟盖回流的壮观场面，其捕集效率高达95%以上，现场基本不见烟尘（若按国外的模式，必须加设屋顶大罩，其风量一般在80~100万立之间，功耗约3000KW）。这项突破性的研究成果在大高炉出铁场的烟气治理实践上具有很强的指导意义，堪称一项创举。

除此之外，我们还对捕集工艺和技术作了更多的尝试，在450m3以下的小高炉应用中获得成功，见表4-2。

几个典型的高炉出铁场捕集工艺表4-2

工厂高炉容量m3捕集形式特点日期

石钢3×300容积式上吸罩可蓄纳开堵铁口烟气，并

顺势诱导烟气进入风口

平台上方的捕集罩。

捕集效果>95%

2000年

首钢1700双侧吸+上侧吸+沟

盖系统

形成较好气流组织，上侧

吸罩并可移动，便于检

修，捕集>95%。

2001年

唐钢179天车开入式捕集罩借鉴了电炉除尘天车通

过式集烟罩，使烟气在无

横风干扰的条件下，顺势

进入捕集罩，捕集>90%。

2002年

南昌380

308

天车开入式捕集罩

设有天车开入时的移动

档板，便于天车开入作

业，效果与上相同。

2002年

杭钢497天车开入式+上侧吸两种成功范例有机组合在建

南钢400下侧吸+上侧吸同上在建通过对高炉烟气的成熟经验的组合创新，我们在高炉出铁场烟气捕