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【摘 要】 在我国大中型钢铁企业中，已有的除尘系统已经不能满足现阶段的除尘要求，出现了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、除尘效果不佳等多种问题，进一步加大了环境的恶化。因此针对钢铁企业中的除尘系统进行分析，找出除尘系统相关的节能措施，重点包括系统布置和除尘方式等。
【关键词】 钢铁企业；除尘系统；节能
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。一般来说大型的除尘系统属于一个完备的系统，因而管理运行和期初投入的成本都比较高。从运行成本方面讲，除尘系统部分电动机功率多则几千瓦，少则几百瓦，如果电费按0.5元/（kW·h）来计算，每小时的电费成本就达到了成百上千元。因此，我们必须选择比较节能的除尘方法，在不影响除尘效果的前提下，降低运行成本，本文对此进行分析。
1 除尘系统能耗分析
除尘系统一般由除尘罩、阀门、风管、除尘器、风机、电动机及相关的控制系统等组成。从能耗的角度看，除尘的每一个环节都在消耗能源，要想获得一个优化的节能系统，就必须在选择除尘方案时对每个环节都予以考虑。总的来说，除尘系统的能耗可以分为以下两类。
1.1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。如某短流程电炉、精炼炉、高位料仓上料、连铸火焰切割除尘系统，投资额高达两千万元人民币。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。
1.2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。
2 除尘系统节能途径
以上分析了除尘系统的能耗所在，找到了节能的方向。从一个总体的角度看，设计一个节能的除尘系统，除了通风除尘专业必须与相关的土建、工艺、电气等专业配合好外，还要考虑到施工的可行性、方便性。可以从以下几方面寻找节能的方法。
2.1选择合理的除尘方式，合理布置系统
除尘系统按规模和配置特点，可分为就地、分散和集中除尘系统；按种类可分为干式和湿式。要根据实际条件选择适当的除尘方式。设计时采用了就地除尘方式，在每个仓顶部设计安装一个旁插扁袋除尘器。这样的设计简单、投入低、运行管理方便。倘若采取集中除尘方式，如布袋除尘，则还得建除尘楼，铺设风管，而且得考虑仓位进料的不同时性等因素，势必增加初投入能耗和风机运行用电量。由此简单的对比可以清楚地看出选择合理的除尘方式的重要性。选定除尘方式后，接下来就是对除尘设备进行合理布置。这个环节的工作目的是给施工带来方便，使系统管路通畅，尽可能减少管路耗材。如果专业之间协调不当，必然出现施工时意见不一致，甚至出现返工等现象，大大浪费人力、物力，直接增加系统的初投入。
2.2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。如何做好末端设计呢？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：（1）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。（2）充分考虑操作人员的位置和活动范围，不影响工艺操作。3）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
N=2.78×10-4PQ/1000η （1）
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
Pf=Rml+Pz （2）
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=ερv2/2 （3）
式中 ε为局部阻力系数；v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F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300。4）管路与风机的连接保持顺畅。
2.3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。
3 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：
[1]邱光君，刘振均，胡中杰.高炉环保除尘工艺[J].钢铁，2005（11）.
[2]魏建新.钢铁企业的能源战略[J].冶金能源，2007（02）.
[3]宋保军，高文磊，袁文富.钢铁企业总图设计与环境保护[J].企业研究，2011（14）.
【关键词】 钢铁企业；除尘系统；节能
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。一般来说大型的除尘系统属于一个完备的系统，因而管理运行和期初投入的成本都比较高。从运行成本方面讲，除尘系统部分电动机功率多则几千瓦，少则几百瓦，如果电费按0.5元/（kW·h）来计算，每小时的电费成本就达到了成百上千元。因此，我们必须选择比较节能的除尘方法，在不影响除尘效果的前提下，降低运行成本，本文对此进行分析。
1 除尘系统能耗分析
除尘系统一般由除尘罩、阀门、风管、除尘器、风机、电动机及相关的控制系统等组成。从能耗的角度看，除尘的每一个环节都在消耗能源，要想获得一个优化的节能系统，就必须在选择除尘方案时对每个环节都予以考虑。总的来说，除尘系统的能耗可以分为以下两类。
1.1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。如某短流程电炉、精炼炉、高位料仓上料、连铸火焰切割除尘系统，投资额高达两千万元人民币。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。
1.2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。
2 除尘系统节能途径
以上分析了除尘系统的能耗所在，找到了节能的方向。从一个总体的角度看，设计一个节能的除尘系统，除了通风除尘专业必须与相关的土建、工艺、电气等专业配合好外，还要考虑到施工的可行性、方便性。可以从以下几方面寻找节能的方法。
2.1选择合理的除尘方式，合理布置系统
除尘系统按规模和配置特点，可分为就地、分散和集中除尘系统；按种类可分为干式和湿式。要根据实际条件选择适当的除尘方式。设计时采用了就地除尘方式，在每个仓顶部设计安装一个旁插扁袋除尘器。这样的设计简单、投入低、运行管理方便。倘若采取集中除尘方式，如布袋除尘，则还得建除尘楼，铺设风管，而且得考虑仓位进料的不同时性等因素，势必增加初投入能耗和风机运行用电量。由此简单的对比可以清楚地看出选择合理的除尘方式的重要性。选定除尘方式后，接下来就是对除尘设备进行合理布置。这个环节的工作目的是给施工带来方便，使系统管路通畅，尽可能减少管路耗材。如果专业之间协调不当，必然出现施工时意见不一致，甚至出现返工等现象，大大浪费人力、物力，直接增加系统的初投入。
2.2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。如何做好末端设计呢？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：（1）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。（2）充分考虑操作人员的位置和活动范围，不影响工艺操作。3）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
N=2.78×10-4PQ/1000η （1）
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
Pf=Rml+Pz （2）
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=ερv2/2 （3）
式中 ε为局部阻力系数；v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F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300。4）管路与风机的连接保持顺畅。
2.3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。
3 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：
[1]邱光君，刘振均，胡中杰.高炉环保除尘工艺[J].钢铁，2005（11）.
[2]魏建新.钢铁企业的能源战略[J].冶金能源，2007（02）.
[3]宋保军，高文磊，袁文富.钢铁企业总图设计与环境保护[J].企业研究，2011（14）.