超低排放背景下炼铁清洁生产新技术研究

3 烧结原料系统除尘灰采用吸排车集中处理

传统烧结工序除尘灰包括机头除尘灰、机尾灰、配料灰、成品除尘灰等，它们的品质不尽相同，机头灰碱金属有害元素含量较高，机尾灰属于铁质灰吸收机尾卸料产生和环冷机的鼓风冷却产生的铁质颗粒，配料灰属于配料除尘着眼于配料室和上料室主要吸收焦粉和白灰颗粒含有碳质和CaO比较高，配加时需要考虑到对燃料比和水分波动的影响。

各个放灰点由于除尘器位置的不同，放灰流程不固定进入流程影响大，特别是采用人工放灰模式，受放灰手法和责任人影响，放灰量波动极大，严重时可以达到10kg/s，造成水份波动乃至配碳波动时有发生，特别是对布料的损害也极大。

3.1除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式

炼铁系统除尘灰采用吸排车集中处理，按除尘灰性质进行归类处理，量化除尘灰配料模型化生产，稳定烧结工艺过程（图8）。

采用一种除尘灰气力输灰装置，压缩空气沿助风吹管吹入气相输送管道，压缩空气气流在与气相输送管道轴线垂直分方向上的吹力，将气相输送管道内的物料进一步流态化，提高物料的流动性，既能保证输送效果，又能节约压缩空气。在压缩空气管道上设有截止阀，在助风吹管或者气相输送管道有检修或者处理问题时切断压缩空气，保证安全（图9）。

3.2建立除尘灰配料秤下料量核算模型，保证配料称精确下料

来自于各个系统的除尘灰成分区别很大，按照不同品质进行归类，可以分别进入不同的除尘灰仓，避免混品种的现象发生，更加有利于生产的稳定。

配料室各秤的下料量可以通过先称量半米料重，然后测定称量皮带转一圈的时间，利用公式进行计算。计算公式为M=a*2*s/t，其中，M为下料量，a为半米料重，s为称量皮带周长，t为称量皮带转一圈时间。所以，理论上说中控画面显示皮带秤的输出频率与s/t称量皮带的带速为严格正比例关系。

以唐钢2#烧结机9#秤为例进行验证，在称量皮带半米料重不变的情况下，课题组对6#秤输出频率与实际下料量进行了统计（表2），并对统计表中的数据进行了散点图制作和线性曲线拟合，并且R2=0.9997。说明中控画面显示皮带秤的输出频率与s/t称量皮带的带速为较严格正比例关系。依照上述关系，课题组制作了配料称下料量核算模型。通过重新设计料仓出料口控制装置，达到了恒定出料口大小，稳定半米料重的目的。将配料室岗位体力型跑盘验证转化为中控岗位输出频率监控型下料量验证。

通过除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式，对炼铁系统按性质（铁质、碳质、碱金属）除尘灰进行归类管理，建立除尘灰配料控制模型稳定烧结生产，实现除尘灰环保管理。

4 高炉高顶压工况条件下调压阀组的噪声处理

炼铁北区3# 3200m3高炉调压阀组建设于1997年，没有消声设备，钢平台高度为11.4米，由单薄的钢结构支架支撑着，其上游为补偿器，下游接三通。3#高炉调压阀组在前一阶段TRT未投入运行时，煤气调压阀组在工作中振动和噪声都很强烈，造成煤气调压阀组上下游管道及TRT出口管道弯头处多处被振裂。

2018年4月11日，在炉顶压力0.188Mpa、流经减压阀组煤气量42万Nm3/h的条件下，对煤气减压阀组的振动与噪声进行了测量（图10振动原理）。测量结果如下：噪声:距煤气调压阀组下游管道表面1米处噪声级117dBA。

4.1 调压阀组减震缓冲噪声结扎技术

（1）在调压阀组下游加装消声阀。

（2）在调压阀组支座和支架之间加装减振垫，支座弹性限位。

（3）在调压阀组两端增设托臂并加装三维减振器。

（4）在调压阀组各出口分管之间以H型钢进行支撑，并在此断面增设2个托臂，加装2个三维减振器。

（5）在三通下游加装补偿器。

（6）在消声阀下部设置支架，新支架和原支架之间用斜撑连接。

（7）新增补偿器两端管道上设置支架（可考虑利用别的立柱增加横梁，在横梁上再加立柱）。

（8）原支架加固。各立柱之间尽可能地加横撑和斜撑。增设横梁用来支撑三维减振器。横梁的规格和位置要在详细的减振计算完成后方可做出。

（9）部分管道与减压阀组、消声阀做隔声包扎。

（10）TRT出口大拉杆后90°弯头取消，加装1个曲管压力平衡补偿器。

4.2 合理控制调压阀组，稳定高炉顶压实现调压阀组工作最优化：

大型高炉生产过程中产生的高炉煤气，通过炉顶上升管、重力除尘器、干式布袋除尘器或文氏管湿法除尘，进入调压阀组与TRT，经过调压阀组与TRT的并联流量调节，汇入净煤气环网，并实现炉顶压力的有效调节。高炉顶压调节范围宽、要求精度高，波动也大。影响炉顶压力的因素较多，主要有炉顶下料、热风炉换炉、高炉出铁出渣、炉况等，且调压阀组的三偏心蝶阀流量特性不是完全线性，所以顶压控制的难度较大。

调压阀组是由3个DN900、1个DN600口径阀门所组成的阀组，与之并列的是陕鼓的TRT成套设备，全部为液动阀门，从理论上讲，除去DN600口径的阀门作为量程阀外，其余3个DN900的阀门均能实现相同功能，从而实现互相替换（见表3）。各个阀的功能描述如下：

（1）在顶压初步稳定的状态下量程阀固定30%-50%阀位，对顶压粗调。

（2）自动阀实现顶压的精确调节。

（3）顶压达到50kpa时消音阀关闭投入使用，实现降噪处理。

（4）快开状态在TRT重故障紧急停机或顶压超高时快开，从而保证安全。

（5）遥控阀与顶压超压连锁。

在炉顶压力0.188MPa,减压阀组进气量为42万Nm3/h的工况下，调压阀组入口侧支座立面轴向振动加速度在10~500HZ范围内第1个峰值不高于1.8m/s2；第2个峰值不高于4.4m/s2。以上数据均在振动FFT F Flat的模式下测量，在任何工况下管道不被振裂。见表4

高炉调压阀组采用减震缓冲技术调压阀组加固支撑以及噪声结扎技术，提供消音硬件支撑；同时合理匹配调压阀组控制方法，降低高炉区域噪音污染，实现低噪音清洁生产。

5 结语

课题从铁前控制的环保关键点出发，研究烧结过程中SO2、NOx的生成规律，通过大数据拟合出整个烧结过程的SO2、NOx等污染物的排放规律曲线，确立“三高一厚”烧结工艺控制技术，控制烧结烟气污染物SO2、NOx含量；通过除尘灰仓+气力输灰+吸排车除尘灰收集组织模式，对炼铁系统除尘灰进行归类管理，建立除尘灰配料控制模型稳定烧结生产，实现除尘灰环保管理。高炉出铁场环保管控核心要素实施分级管控，确立“两调一稳”除尘风门控制操作法，合理分配有限除尘风量；同时研发自适应流体控制整流顶吸集尘罩，实现高炉清洁化作业。高炉调压阀组采用减震缓冲技术调压阀组加固支撑以及噪声结扎技术，提供消音硬件支撑；同时合理匹配调压阀组控制方法，降低高炉区域噪音污染，实现低噪音清洁生产。

炼铁工序是钢铁生产的主要工序，也是钢铁联合企业的耗能大户，炼铁生产过程中产生的废气、噪音污染也比较严重。因此在炼铁工序大力推行清洁生产，对企业的节能、降耗、减污和增效具有十分重要的作用，在日趋严峻的环保形势下，清洁生产对于树立良好的企业形象也可以起到重要的支撑作用。