钢铁企业除尘系统设计节能探讨

钢铁企业除尘系统设计节能探讨

发表时间：2016-11-03T09:39:17.417Z 来源：《低碳地产》2016年7月第14期作者：曹宏亮

[导读] 文章简单介绍了钢铁行业环保新标准，对除尘系统能耗进行了分析，探讨了钢铁企业除尘系统节能措施。

南京升远冶金工程技术有限公司江苏省 210007

【摘要】众所周知，钢铁行业是高耗能行业，钢铁企业除尘系统的节能设计对我国经济的可持续发展具有十分重要的意义。文章简单介绍了钢铁行业环保新标准，对除尘系统能耗进行了分析，探讨了钢铁企业除尘系统节能措施。

【关键词】钢铁企业；除尘系统；节能设计

引言

目前，我国大中型钢铁企业中，多数企业中的炼铁除尘设备已经处于长期运行状态，设备老化严重，而且现如今的除尘点多数已经发生较大变化，多多少少有些不妥当之处，如果风机还按照原设计进行工作，已经无法满足现如今的除尘要求。甚至部分吸尘点运行风量有所增加，设备磨损较为严重。吸尘点风量较小的地方，除尘效果不佳，对环境造成极大的污染。特别是风机没有按照原设计运行的情况下，系统除尘效果及风量远达不到设计要求，加大了环境恶化可能性。

一、钢铁行业环保新标准

2012年6月，国家环保部颁布了《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》( GB28662-2012 ），烧结、球团排放限值为:粉尘50

mg/m3， SO2浓度200mg/m3， NOx浓度300mg/m3。而重点控制区，排放限值进一步降低为:粉尘40 mg/m3， SO2浓度180mg/m3。

2012年6月国家环保部颁布了《轧钢工业大气污染物排放标准》( GB28665-2012 ），各类热处理炉排放限值为:粉尘20 mg/m3，SO2浓度150mg/m3。而重点控制区，排放限值进一步降低为:粉尘15mg/m3。

因此，可见钢铁行业烧结、球团、热处理炉烟气处理装置，新建或改造的要求，均需基于处理后达到粉尘10~20 mg/m3，SO2浓度100mg/m3，NOx浓度300 mg/m3的标准，并且拆除或封闭旁路门，以达到现有或将来的环保标准。

二、除尘系统能耗分析

1、除尘系统的初投入能耗

初投入能耗往往容易被忽视，但它却是除尘系统能耗的重要组成部分。生产这些系统所用的大量钢材、设备等都是通过冶炼加工制造出来的，在生产过程中需要消耗能源，治理生产过程中产生的污染也需要消耗能源。此外，基建用的水泥、砖头等等，都与能耗有着直接的关联。进行除尘设计时对这部分能耗必须予以考虑。

2、除尘系统的运行管理能耗

除尘系统的运行管理能耗主要表现在电动机消耗的电量以及一些控制系统的用电量及设备维护上。电动机的用电量占整个系统运行能耗的比例最大，约为90%。因此，考虑运行节能得主要从电动机运行管理方面下手。

三、钢铁企业除尘系统节能措施

1、做好末端设计，合理布置管路，降低管路阻力

这里所指的末端，就是指尘源处的密封罩。做好密封罩的设计以及管路的合理敷设就是在细部做文章。除尘的目的主要是防止灰尘外散，并不是说收集到的灰尘越多越好，若风量和末端设计不好，系统就达不到节能、环保的效果。如果设计风量过大、密封罩抽尘口过小，则会导致抽风速度过大，使原本不扬尘的粉料也被抽走；如果密闭罩抽尘口设计过大，则在设计风量一定的条件下，罩内形成的负压较小，使扬尘不能被全部抽走，达不到除尘目标。

除尘末端有好几种类型，如密闭罩、柜式排风罩、外部吸气罩、接受式排风罩和吹吸式排风罩等，要根据不同的产尘方式选取适当的末端设备，根据不同的物料选取相应的抽尘风速。设计时要注意以下几点:

抽风罩尽可能包围或靠近尘源，吸尘方向尽可能与扬尘流动方向一致。

充分考虑操作人员的位置和活动范围，不影响工艺操作。

尽可能避免干扰气流的影响。管网布置合理与否直接影响到系统的总阻力。尤其是集中除尘系统，尘源多、管路长、节点多，系统的阻力较大。系统阻力直接关系到电动机的功率大小。电动机功率N的计算式为：

式中P为压损，Pa；

Q为所处理的气体流量，m3/h；

η为风机全效率。

由式（1）可知，N与P，Q成正比，而Q取决于尘源，所以要减小电动机的功率就应该从减小P下手。首先，要保证管路顺畅，减少局部涡流、降低系统压损。其次严格执行规范关于除尘风管经济流速、主支管连接方式、弯头最小曲率半径、变径管扩散角和长度以及三通夹角的规定。如果风管的流速选择不当，则可能导致管中积灰或加速风管磨损。

风管的总压损为：

式中pf为风管的总压损，Pa；Rm为比摩阻，Pa/m；l为管长，m； pz为局部阻力，Pa。

其中，pz

式中ξ为局部阻力系数；ν为管内平均气流速度，m / s；ρ为管内空气密度，kg/m3。

由式（2）（3）不难看出，系统的总压损在比摩阻和管内平均气流速度、空气密度一定的情况下，由管长l和局部阻力系数ξ决定。管长l由除尘系统管网的布置决定。局部阻力主要发生在弯头、三通、变径接头、管道与风机的连接处。为减小局部阻力，通常采取以下措施:

1）减小弯头或使圆形风管的曲率半径大于管径的1~2倍，在矩形直角弯头内设置导流片。 2）尽量使三通的干管与支管的流速相等，并减小它们之间的夹角。

3）变径管的扩散角不超过30度。

4）管路与风机的连接保持顺畅。

2、提高除尘系统风机全压

除尘风机全压不足，无法克服除尘系统阻损，需对风机进行改造。改造方案：风机机壳、轴承座等保留，更换风机叶轮和进风圈，提高风机转速，更换电机，并且电机采用变频调速。

在整个炼铁过程中，出烟气和灰尘最多的是出铁期间。因此，在设计风机转速的快慢一定要根据实际情况，这样才能够起到有效的节能作用。在设计除尘系统之时，必须要满足出铁之时的最大负荷要求以及运行情况的条件，才能够实现除尘的目的。要达到除尘要求，出铁之时必须要按照最大负荷的1.2倍到2.5倍设计。而且对整个炼铁过程观察可知，出铁过程仅仅占据说整个过程的1/3，其中有2/3的时间处于炼铁过程。因此，如果让整个除尘系统一直工作在额定的转速工频，即让风机处于满负荷运行，整个炼铁过程就是浪费了能源，也给电机和除尘风机造成不必要的磨损。但是使用了高压变频器之后，就能够使用智能设备对炼铁厂的出铁口实施远程监控，并在出铁口外加装红外线进行检测，时时刻刻检测出铁口的状况；出铁之时高压变频器控制风机满负荷运转，不出铁之时保持风机处于经济状态运转，这样就能够有效的避免浪费能源，同时减小除尘风机与电机的磨损。

3、从运行管理方面考虑节能

钢铁企业生产厂房内有很多扬尘设备，这些设备的同时使用率无规律性，有的设备的扬尘具有阵发性。如电炉在加料、出钢时会产生大量的二次烟尘，整个过程持续时间较短；又如高位料仓上料系统只有在输送物料时才产生烟尘。而设计除尘系统时通常根据最恶劣工况来选择设备，如果设备长时间以最恶劣工况运行，势必浪费大量能源。因此在设计除尘系统时必须把系统风量的控制范围考虑进去，也就是对风机或电动机转速进行有效控制，以减少耗电量，从而在不影响除尘效果的前提下达到节能目的。通常采取两种方法控制转速，一是对电动机进行变频调速控制，二是在风机与电动机间装设液力耦合器之类的调速设备。

此外，除尘系统后期的管理也很重要。要不定期地对除尘器进行检修、清理风管积灰、检查阀门，等等，才能使系统长期稳定运行，保持节能高效。

结语

对钢铁企业的除尘系统进行优化处理后，更好的提高的除尘系统的工作效率，实现了系统的节能效果，同时满足了环境保护的要求，进一步的提高了钢铁企业的经济效益。在今后的发展中，应该逐步加大对钢铁企业除尘系统的研究工作，运用新技术新思路进一步的改造除尘工艺。

参考文献

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