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至德钢业不锈钢无缝钢管厂轧制烟尘处理设计及运行

来源:至德钢业 日期:2020-07-28 11:57:53 人气:20

  浙江至德钢业有限公司针对不锈钢无缝钢管厂轧制烟尘的特殊性,采用一种全新的处理工艺流程高频振动水膜法。运行实践表明:该处理工艺技术先进,投资省,运行成本低,操作简便,运行稳定,除尘效果好。至德钢业连轧管分厂连轧管生产线为当今国内最先进的一套不锈钢无缝钢管生产线,其中最关键的工序为连轧机。连轧机在轧制钢管时,为了降低设备负荷,提高芯棒使用寿命,获得良好的钢管内壁表面质量,芯棒被涂上矿物油、石墨和其他成分配制而成的润滑剂。在高温和高速轧制时,部分润滑剂会燃烧、蒸发凝聚产生一定含石墨的烟气,这就使得作业区粉尘四处飘散,岗位粉尘质量浓度较高,空气污浊,能见度差,车间范围内设备及作业人员受轧制烟尘污染严重。监测表明:连轧分厂作业区岗位粉尘质量浓度在26mg/m3左右,而国家标准规定车间空气中石墨粉尘的最高容许质量浓度为6mg/m3。为改善作业环境,保护职工身体健康,必须对连轧机生产过程中产生的烟尘进行治理。


一、治理方案


 确定由于钢管轧制产生的烟尘有其特殊性,所以其方案必须要有十分强的针对性。


 1. 轧制烟尘的特性


  轧制烟尘是钢管轧制时石墨润滑剂在燃烧过程中产生的尘粒和有害气体,其成分复杂,既有碳粒完全燃烧产生的灰尘,也有不完全燃烧形成的小碳粒,还有树脂、润滑剂燃烧产生的有机气体,以及水蒸气等冷凝而成的微细粒子。


  2. 轧制烟尘的危害性


  石墨粉尘含有有害的无机物和有机物,成分复杂。它不仅严重危害人的健康,而且可以进入呼吸道深处和肺部,危害人体呼吸道,引发支气管炎、肺炎、肺气肿,甚至肺癌等。一部分粒径较小的石墨尘粒有可能侵入肺组织而沉积在肺部,引起石墨尘肺。石墨粉尘粒径越小,在空气中停留时间越长,通过上呼吸道而被吸入肺部的机会越多。此外,石墨粉尘粒径越小,其比表面积越大,在人体内的化学活性越强,导致肺组织纤维化的作用也越明显,其危害性也越大。我国2011年公布实施的《职业病范围和职业病患者处理办法的规定》中规定了#"种尘肺名单,其中石墨尘肺是法定职业病之一,其车间卫生特征级别为"级。湿式电除尘除尘效率较高,但其致命缺点是工作可靠性差,电极极易粘尘,造成放电困难,电场不稳,清灰不畅,而且二次污染严重;同时,湿式电除尘投资大,约为700万元,运行成本高,维修量大,管理要求高。干法过滤普遍采用的是烧结板除尘器,烧结板除尘器除尘效率高,但其投资大,需900万元,维护和管理要求高,一般企业难以接受。为找到一种既能有效地治理轧制烟尘又能减少投资的最佳途径,我们提出“重点解决岗位粉尘污染、兼顾环保达标”的治理思路,经过反复比较,确定采用一种新的除尘技术高频振动水膜法。高频振动水膜法克服了上述两种除尘方法投资大等不足,可有效地治理烟尘,满足职业安全卫生标准和环保要求。


二、高频振动水膜法工作原理


  高频振动水膜法工作原理是采用高频振荡水捕集烟尘,在除尘器内含尘气体与高频振荡水相碰撞时,石墨等尘粒发生凝聚,进而被液体介质捕获,达到除尘目的。气体与水接触有如下过程:尘粒与预先分散的水膜或雾状液相接触,含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜,沉降在冲突网表面的液体粒子凝聚成大液滴或液膜;石墨粉尘粒径较大(≥1um),在与水滴或水膜相接触时通过惯性碰撞和截留被捕集,其捕集效率取决于粒子的惯性及扩散程度。当含尘气流通过湿润的冲突网嵌板时,一方面因为水滴或水膜与气流间有相对运动,并由于水滴或水膜周围有环境气膜作用,所以气体与水滴或水膜接近时,气体改变流向绕过水滴或水膜,而尘粒受惯性力和扩散的作用,保持原轨迹运动与水滴或水膜相碰撞;另一方面由于金属冲突网的振动,强化了水雾雾粒及水膜与粉尘的碰撞、凝集作用,提高了对微细粉尘的捕获能力。这样,气流中的部分尘粒或尘团被喷附在纤维上的水膜捕获,随水膜的加厚和因其自重形成下降水流;其余粉尘由于与纤维上的水膜相碰撞,然后由于水的作用凝聚成湿润的大颗粒,进入分离器而被分离。这说明,水滴小且多,比表面积加大,接触尘粒机会就多,产生碰撞、扩散、凝聚效率也高。净化后的气体从除尘器排风口由30m高烟囱排放,污水从排污斗排出进入工业浊环水处理系统。


三、系统设计


  1. 设计原则


   a. 岗位粉尘质量浓度≤6mg/m3。车间轧制烟尘质量浓度执行《工业企业设计卫生标准》修订后新标准中《工作场所有害因素职业接触限值》和《车间空气中石墨粉尘卫生标准》的要求。


   b. 排放质量浓度满足国家或地方规定的排放标准。连轧管车间是1991年设立的,其最高容许排放质量浓度按《大气污染物综合排放标准》的规定执行,石墨粉尘最高允许排放质量浓度不超过22mg/m3


   c. 除尘系统的所有设计和布置要满足现有轧管机轧制生产线工艺生产操作和设备维修方便的要求。


   d. 不产生二次污染。


   e. 在达到环境和职业卫生标准的前提下,尽量减少设备的一次性投资和系统的运行成本。


   f. 便于维护和操作。


  2. 工艺流程


  连轧管机轧制过程中产生的轧制烟尘由连轧机整体密封罩前、后端侧吸气罩捕集后,经烟道、离心通风机进入湿式冲突网除尘器,净化后通过烟囱排至高空。


  3. 设计特点


  连轧车间连轧管机轧制过程中产生的轧制烟尘,采用高频振动水膜除尘器除尘系统,并配套相应的供水系统和除油系统等。整个系统充分体现“高效、稳定”特性,每一单元充分体现“可靠、实用”特性。


  a. 捕集罩

  

   根据现场产尘点和工艺设备布置等具体情况,捕集罩设置阶段,即连轧机前、连轧机后、连轧机本体。连轧机前、后端吸气罩采用侧吸气方式,对产生粉尘的连轧机整体密封。侧吸气方式较顶吸气有许多优点:一是可减少系统风量,如国内某连轧机采用顶吸气,设计风量为20万m3/小时,而采用侧吸气,可以最大限度地将吸气口靠近尘源点,因而风量大大减少,本系统设计风量为10万m3/小时。二是吸气效果好,由于侧吸气做成半封闭式,烟气向外漂移得到有效控制。三是不影响工艺操作,由于侧吸气罩做得比较矮,不会影响行车吊装。但由于侧吸气罩座在输送辊上,对设备检修造成一定不便。为保证正常生产,连轧机整体密封罩顶部活动板在保证刚性强度的同时,采用轻质材料,侧部密封材料采用耐火、耐温软材料。为便于生产和维修,连轧机前、后端侧吸气罩顶部盖板采用电动翻动。各吸风罩安装风门,用于控制吸风罩的风量,各支管分别安装风门,用于分配风量。电机软启动,减少对电网的冲击。


  b. 风机


  风机选用高效低噪音离心风机,风机布置在除尘器前,这主要是考虑保证除尘器在正压状态下工作,提高振动栅的振动频率和捕集效果,同时亦可减小水雾对风机和电机的影响,延长设备使用寿命。

 

  c. 除尘器


   高频振动水膜除尘器是一种新型捕集器,其工作原理新颖,结构简单,操作维护方便,对粒径在3.0um以上的颗粒物有较高的去除率。同时该设备局部阻力小,运行能耗低。高频振动水膜除尘器主要由喷雾管、起粉尘凝聚作用的不锈钢冲突网嵌板、分离器组成。


  d. 系统风管


   风管设计充分考虑经济和实用性及美观因素,根据具体情况布管,做到不影响工艺操作,不影响设备维护检修,不影响行人安全。


   e. 供水系统


   高频振动水膜除尘器供水采用分厂工业浊环水处理系统出水,经管道泵加压、过滤器过滤后进入除尘器,从除尘器出来的污水经管道汇入分厂集水池,进入工业浊环水处理系统。整个系统不会产生二次污染。


   f. 除油系统


  由于轧制烟尘为中等黏性颗粒,加之含有矿物油,为防止其在管道和设备内沉降、粘附,以免造成管道和设备的堵塞,增加风阻,降低除尘效率,专门配套了除油系统,除油剂喷点沿除尘管线分布,用于清除除尘系统管道、风机及除尘器内壁上的油及石墨粉尘。制好的药剂,经离心泵加压打入除尘器及风管喷嘴,雾化后的清洗剂与除尘器及风管内油性粉尘结合、剥离,流入除尘器排污口。除油系统每天自动工作一次,每次工作10分钟。


  g. 电气控制系统


  采用变频调速器调节风量,高效节能,根据不同的工况调节电机频率,从而控制系统风量,达到节能的目的。水泵和风机之间实行电气连锁,保证水泵运行后风机才可以运转,风机停运后,水泵才停止,杜绝高频振动水膜除尘器无水运行。


四、运行实践


  1. 本系统使用的电机为非变频电机,变频器变幅不能太大,不能在30Hz以下工作,否则影响电机状态,造成电机发热严重。


  2. 不能在工作状态下调节风机前主阀,否则可能损坏设备。


  3. 轧制烟尘浓度和成分是变化的,当轧制参数变化或品种规格不同或润滑剂品质不同时,烟尘浓度和成分亦随之改变,除尘效率亦有所变化。


  4. 供水系统水源污浊时,应打开水质过滤器排污阀排出污物,以防堵塞,影响供水喷雾;断水不但影响除尘效果,而且影响振动栅的使用寿命。


  5. 必须定期清除设备及气体输送管道内部的灰尘、油污及水垢等杂质,不及时清除污垢,不但增加系统阻力,影响除尘效果,而且会锈蚀风管。


五、运行效果及测试结果


   连轧管机轧制烟尘除尘系统自2003年3月安装完成后即投入运行,系统运行平稳,集尘效果显著,车间作业区再也没有明显的粉尘飞扬现象,岗位工人的劳动条件得到极大改善。


六、结论


 1. 采用高频振动水膜除尘器治理轧制烟尘,投资低、运行成本低,运行安全、稳定,操作与维修简便。


 2. 系统耗水量少,只有10吨/小时,高频振动水膜除尘器产生的污水汇入分厂原工业浊环水处理系统处理,实现闭路循环,不产生二次污染。


 3. 高频振动水膜除尘器体积小,整个除尘系统设于连轧机平台下,不影响车间整体布局。


 4. 除尘系统效果较好。由监测结果可以看出,石墨粉尘岗位平均质量浓度只有3.24mg/m3,排放质量浓度为18.62mg/m3,均达到了国家规定的排放标准。减少了石墨粉尘对环境的污染,改善了作业环境,取得了良好的环境效益和社会效益。


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