分析解决冶金行业中高炉的炉顶均压放散的蒸汽消音器降音及除尘问题
分析解决冶金行业中高炉的炉顶均压放散的蒸汽消音器降音及除尘问题
随着冶金企业对环境治理的要求越来越高，高炉的炉顶噪声及扬尘的污染问题也日益突出。高炉均压放散频繁，产生的地面噪音高时可达105dB(A)，且噪声源位于高空，噪声污染传播范围较广，当小高炉以“高炉群”的形式出现时，其噪声的叠加效果对环境的影响更为严重，夜晚尤为明显。高炉放散气体中的蒸汽及粉尘呈现出明显的白烟及黄烟，对周围环境造成污染。国内的部分高炉已对炉顶放散所产生的噪声及扬尘进行了治理，效果较好，但用于旧有小高炉的改造，受炉顶平台的布置及框架受力等各种因素的限制，有较大困难。以唐山钢厂的6座350m3高炉的炉顶治理采用蒸汽消音器方案为例，介绍一种“隔音抑尘室”的治理思路。
2 炉顶噪声蒸汽消音器及扬尘的治理
2.1 现状及方案的选择
唐山钢厂共有6座350m3高炉，其中1#～3#炉近几年进行了陆续改造，为无料钟炉顶，4#～6#炉未进行大修改造，仍为双钟炉顶。高炉放散时，炉内的高温高压气体内能随着气流释放出来，转变为气体的动能和声能，同时放散释放的强大气流也使管道产生振动与共鸣，形成强烈噪声。放散气体也含有大量粉尘，其粉尘不仅仅来自均压用的半净煤气，而主要是高炉装料、料流下降时产生的二次扬尘。
国内高炉多采用管道蒸汽消音器及旋风除尘器对炉顶放散时的噪音及扬尘进行治理，但对于建设时间较长的小高炉改造，存在较多困难：
⑴炉顶的煤气放散阀安装于放散管道的顶部，其启闭通过炉顶下层平台上的卷扬机控制，如果在管道上增加蒸汽消音器及除尘器，则蒸汽消音器及除尘器必须安装于放散阀的上部，就需对原放散阀进行改造；
⑵消音及除尘设备不仅增加了设备购置费用，而且炉顶框架的荷载也随之增大，使得结构费用有较大的增加；
⑶由于高炉放散间隔频繁，放散时产生大量粗煤气，而蒸汽消音器及除尘器中无法贮存较多的除尘灰，使得除尘灰的清理非常困难，如积灰过多，则使得设备的寿命及使用效果大大降低；
⑷由于高炉放散气体中含有大量的蒸汽，容易对蒸汽消音器的微孔造成堵塞，严重时甚至会影响高炉的正常生产；
⑸由于小高炉大多数建设时间早，炉顶框架薄弱，炉顶各平台布置紧凑，在旧有小高炉顶平台增加消音及除尘设备存在较大难度。
根据《冶金工业环境保护设计规定》要求，“高炉煤气均压放散和冷风放散应设置消声器”，而对其含尘气体的排放未作硬性规定。因此，均压放散扬尘危害要在合理的投资性价比内予以解决。采用旋风除尘器处理含尘气体排放，其除尘效率一般小于90%，此方法不能达到国家粉尘排放标准的要求；采用布袋除尘器虽然可以达标，但其庞大的设备不仅增加了设备的投资，其难度在于占用了炉顶有效的空间并增加了炉顶框架荷载，同时要解决高温、高压气体的冲击，且设备的维修及维护也势必影响高炉的休风率，此方案投资性价比较低。
噪声及扬尘治理的投资与控制目标密切相关，控制标准越高，合理投资性价比将降低，且投资额度呈指数关系增长。因此，确定合理的控制目标在实际生产过程中尤为重要。由于济钢小高炉群建设时间较长，现场的噪声源及扬尘点较多，其整个区域环境与新建设的现代化厂区存在较大的差距，故对炉顶噪声及扬尘控制目标选择的原则为：
①利用高炉项修时间进行改造，改造不影响高炉的正常生产；
②充分考虑高炉炉顶各层平台的现状，尽量不影响原有设备；
③经济投入与控制效果的性价比；
④现场施工条件。
2.2 方案简介
通过对比国内类似高炉的改造经验，采用了“隔音抑尘室”的设计方案。
在高炉炉顶49.050m平台即放置放散阀的平台建造“隔音抑尘室”，对该层平台进行封闭，并同时将炉顶放散阀一并封闭，以便同时解决均压放散及炉顶放散的噪音及扬尘问题。为保证室内放散气体的排放，其中两侧面设置一定高度的折板式消声器，另外两侧面用厚度为6mm的钢板进行封闭。为便于维修与检查，在适当位置安置隔声门及窥视窗。
考虑到维修方便，“隔音抑尘室”顶部采用分体可拆卸活动式顶盖，各顶盖四周与钢支架用螺栓联接，各分块之间采用刚性联接方式并采取了防腐及密封措施，上部设置吊钩，既便于拆卸，又方便吊装。方案简图如图1所示。
图1 均压放散降噪除尘方案简图
炉顶均压放散系统及炉顶放散系统所产生的噪声，经隔声室的隔音可达到降噪的效果，产生的噪音可控制在环保要求的范围之内。煤气所含的大部分粉尘在隔音室内依靠自身重力下沉于平台板上，可在计划检修时间内集中清理，并通过设置的Φ200mm的管道输送到高炉炉顶的受料罐内，直接进入高炉炉内，即实现了物料的再利用，也不会造成二次污染。
蒸汽消音器使用优点：
㈠可有效解决高炉炉顶均压放散系统及炉顶放散系统产生的噪声及扬尘问题，可将炉顶噪音控制在国标之内，并对炉顶扬尘进行最大限度地抑制；
㈡原有的炉顶设备及炉顶管道系统不需作任何改造，易于施工，施工时间短，完全可以利用高炉项修时间进行，不影响高炉的正常生产；
㈢正常生产时无维护费用，且易于集中清理除尘灰，并可以实现除尘灰的再利用，不会造成二次污染；
㈣工程造价低廉。