鋼鐵行業(yè)作為我國(guó)的一個(gè)支柱型產(chǎn)業(yè)，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著極其重要的作用。眾所周知，我國(guó)的鋼鐵行業(yè)不論在產(chǎn)能還是在產(chǎn)量方面均居于世界領(lǐng)先水平。我國(guó)的鋼鐵企業(yè)主要集中于京津冀、長(zhǎng)三角以及山西、陜西等地區(qū)，幾乎全國(guó)55%的產(chǎn)量均集中在這些區(qū)域，產(chǎn)業(yè)的集中不可避免地造成了污染的集中，因此這些地區(qū)的環(huán)境污染也成為了我國(guó)的重點(diǎn)控制區(qū)域。綜上所述，對(duì)于這些高污染、高能耗的鋼鐵企業(yè)的污染治理，是目前環(huán)保工作不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的高溫、含塵、含CO的煙氣，現(xiàn)有除塵技術(shù)局限性主要表現(xiàn)如下：（1）受限于電除塵器的基本原理，無(wú)法設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)有排放指標(biāo)的超大規(guī)格除塵器。（2）排放指標(biāo)越來(lái)越低，現(xiàn)階段已有的技術(shù)越來(lái)越難以滿足排放要求。（3）煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏起來(lái)越快，除塵運(yùn)行不穩(wěn)定性增大，除塵系統(tǒng)的規(guī)格選型和技術(shù)路線突破成為迫切需要。本文將針對(duì)以上問(wèn)題提出幾種不同路線下的應(yīng)用技術(shù)，供大家在煉鋼一次除塵超低排放改造時(shí)參考。

2.1.1工作原理

煤氣冷卻器前置技術(shù)是在轉(zhuǎn)爐一次煙氣處理過(guò)程中，將原布置在切換站后的煤氣冷卻器前移至引風(fēng)機(jī)與切換站之間，即將通過(guò)電除塵器凈化后的煙氣先經(jīng)煤氣冷卻器進(jìn)行噴淋冷卻及除塵，由此可使排散煙氣中的含塵量進(jìn)一步降低，實(shí)現(xiàn)煙氣的超低排放。

2.1.2系統(tǒng)構(gòu)成

煤氣冷卻器前置技術(shù)所需配置與煤冷未前置技術(shù)基本相同，由煤氣冷卻器、冷、熱水池、相關(guān)水泵、冷卻塔、過(guò)濾器、相關(guān)儀表閥門等組成。但由于該技術(shù)將煤氣冷卻器前移至切換站前，煙氣在冷卻器中含水量增大，將影響后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行及煙氣排放，因此需要必要的除霧裝置使其中的煙氣含水量降低。故在該冷卻器中加裝除霧器，并增加配套的沖洗裝置，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐一次煙氣的超低排放。煤氣冷卻器前置系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 煤氣冷卻器前置系統(tǒng)工藝流程圖

2.1.3技術(shù)特點(diǎn)

該技術(shù)使煤氣氣流方向與噴水方向反向流動(dòng)，增加相互接觸表面，降溫迅速。不但可以進(jìn)一步清洗煤氣，而且能夠解決干法靜電除塵器末級(jí)電場(chǎng)清灰產(chǎn)生第二次揚(yáng)塵導(dǎo)致的凈煤氣含塵量超標(biāo)的問(wèn)題。經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行測(cè)試，該技術(shù)凈化的煙氣含塵量不超過(guò)10mg/Nm3。

2.2.1工作原理

濕式電除塵器與干式電除塵器的原理基本相同，僅在清灰方式上略有不同，濕式電除塵器是利用噴霧等方式，在極板上形成一層薄薄的水膜，從而達(dá)到清灰的效果，并能有效防止粉塵發(fā)生二次揚(yáng)塵。濕式電除塵器采用立式布置方式時(shí)，安裝位置放于風(fēng)機(jī)后煙囪前，收塵極板型式為多規(guī)格六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，陰極線垂直于六邊形極板中心，收塵極板上部和灰斗下部設(shè)置有噴淋系統(tǒng)。該電除塵器可采用切線進(jìn)氣方式，也可采用中間進(jìn)氣方式。適當(dāng)?shù)膶?dǎo)流裝置使煙氣能均勻分布于各蜂窩中。噴水方式可采用四周噴水、中心噴水、上部噴水等。在沖洗水的作用下，極板上收集的粉塵被水膜包裹，流入灰斗中排放，達(dá)標(biāo)的潔凈煙氣排至出口。

2.2.2系統(tǒng)組成

濕式除塵系統(tǒng)的主體構(gòu)成包括：除塵器本體及鋼結(jié)構(gòu)、脫水系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、霧化噴射系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、回水系統(tǒng)、高壓電源、污水處理系統(tǒng)、閥門、膨脹節(jié)、以及配套電氣系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。

2.2.3技術(shù)特點(diǎn)

1）工藝簡(jiǎn)單：立式濕電除塵器內(nèi)部采用的是蜂窩狀排列，可以在制造廠內(nèi)拼接好，直接到現(xiàn)場(chǎng)安裝即可，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

2）煙氣處理量范圍大：無(wú)論是煙氣還是粉塵污染物，從幾千至幾百萬(wàn)風(fēng)量都可以處理。

3）除塵效率高：立式濕電除塵器由于采用的是蜂窩狀陽(yáng)極管，其在吸收煙氣粉塵時(shí)界面積大，除塵率可達(dá)95%-99%。

4）適應(yīng)領(lǐng)域：立式濕電除塵器既可以處理煙氣也可以處理粉塵顆粒物，所以能廣泛應(yīng)用于鋼鐵、電力、建材、玻璃窯爐等行業(yè)的粉塵治理。

5）運(yùn)行阻力：阻力小于300Pa，且運(yùn)行、維修費(fèi)用低；使用壽命30年以上。

6）可使轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)的放散及回收煤氣含塵濃度由現(xiàn)有的最高200mg/Nm3降低至≤10mg/Nm3的超低排放要求

2.3.1工作原理

轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)切換站放散側(cè)出來(lái)后，含塵氣體經(jīng)管道進(jìn)入除塵器箱體中，在導(dǎo)流板的作用下，含塵氣體均勻地分布于整個(gè)濾室內(nèi)部，粉塵在隨氣流上升過(guò)程中經(jīng)過(guò)金屬濾袋并被攔截在金屬濾袋表面，煙氣得到凈化后放散。

精除塵器利用轉(zhuǎn)爐煤氣正?；厥掌?，對(duì)金屬濾筒采用熱氮?dú)膺B續(xù)進(jìn)行反吹再生作業(yè)，堆積在金屬濾袋表面的粉餅層在此反向加速度及反向穿透氣流的作用下，脫離金屬濾袋表面，落入灰斗。

落入灰斗后的粉塵累積到一定量時(shí)可由料位計(jì)控制，收集的粉塵通過(guò)氣力輸灰的方式運(yùn)至干法除塵細(xì)灰倉(cāng)。

圖2 轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)改造工藝圖

2.3.2系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)包括：除塵器本體鋼結(jié)構(gòu)、金屬濾料、噴吹系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、眼睛閥、氣力輸送系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。

2.3.3金屬濾袋技術(shù)特點(diǎn)

1）濾袋為金屬材質(zhì)，故濾袋具有耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

2）濾袋的孔隙率較高，達(dá)到90%，使設(shè)備形成低壓降、低能耗。

3）可實(shí)現(xiàn)在線反吹與離線清洗，再生程度高，壽命長(zhǎng)。

4）濾袋具有導(dǎo)電性，可有效避免靜電引起的粉塵爆炸。

5）易于回收，可實(shí)現(xiàn)二次利用。

6）相較于濕式電除塵器，金屬濾袋除塵器具有投資費(fèi)用低、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)水處理系統(tǒng)。

7）不易發(fā)生爆炸、排放穩(wěn)定且滿足<10mg/Nm3。

2.4.1工作原理

煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生1400～1600℃的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)汽化冷卻煙道，溫度降至850～1000℃，再經(jīng)蒸發(fā)冷卻器的霧化噴水作用，煙溫可降至250℃左右。此時(shí)，蒸發(fā)冷卻器內(nèi)約30%的粗灰進(jìn)入排灰系統(tǒng)，并將定期加入轉(zhuǎn)爐中再次利用。煙氣則進(jìn)入圓式電除塵器進(jìn)行精除塵。風(fēng)機(jī)采用ID軸流風(fēng)機(jī)，有利于系統(tǒng)的泄爆。凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)軸流風(fēng)送入分離式煙氣雙塔冷卻凈化裝置，即保留傳統(tǒng)的煤氣降溫塔位于切換站后回收側(cè)的基礎(chǔ)上，在放散側(cè)增加了煤氣噴淋凈化洗滌塔，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐一次除塵工藝系統(tǒng)中已成功應(yīng)用。

圖3 轉(zhuǎn)爐一次煙氣煤氣蒸發(fā)冷卻除塵及深度凈化系統(tǒng)示意圖

2.4.2系統(tǒng)組成

典型的分離式煙氣雙塔冷卻凈化系統(tǒng)包括汽化冷卻煙道、高溫非金屬補(bǔ)償器、蒸發(fā)冷卻環(huán)縫洗滌一體化裝置、旋轉(zhuǎn)混流發(fā)生器噴嘴、可調(diào)環(huán)縫洗滌器組件、水霧噴槍、金屬補(bǔ)償器、雙流體氣霧噴嘴、文氏噴射型連接管、風(fēng)機(jī)入口管網(wǎng)連接管、煤氣切斷閥、煤氣放散管、氣動(dòng)旋流分離筒、水霧噴嘴、濕旋脫水器、排污管、自清洗型水封排水器、及氮?dú)饨涌诘取?/p>

2.4.3技術(shù)特點(diǎn)

1）噴淋水與煙氣逆向流動(dòng)，即煙氣從下向上，水流至上而下，增加水氣接觸時(shí)間，從而使煙塵與水高效滲透。

2）不同高度位置采用霧化級(jí)別不同的噴嘴實(shí)現(xiàn)分級(jí)噴淋水介入，后端較大顆粒冷卻水可以吸收合并前端小顆粒的水滴，并阻止水氣流失。

3）按照煙氣流量流速和布?xì)獠妓疇顟B(tài)，設(shè)計(jì)該裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)每級(jí)的水量按預(yù)先設(shè)計(jì)并可分別調(diào)節(jié)。

4）為了減少水分被氣流帶走，冷卻器尾端設(shè)置多級(jí)高效脫水裝置。

5）可實(shí)現(xiàn)精除塵，分離式煙氣雙塔冷卻凈化裝置，排放濃度穩(wěn)定控制在≤10mg/m3以下。

6）循環(huán)水處理設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行成本大幅度降低，水量消耗降低了50%左右，煤氣回收量提高15%以上。

在原荒煤氣管道上靜電除塵器入口前增加二級(jí)蒸發(fā)冷卻器。二級(jí)蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)類似于原蒸發(fā)冷卻器。在二級(jí)蒸發(fā)冷卻器入口管道上設(shè)置噴淋系統(tǒng)，通過(guò)噴淋系統(tǒng)將霧化后的冷卻水噴入二級(jí)蒸發(fā)冷卻器中直接蒸發(fā)冷卻煙氣。

在二級(jí)蒸發(fā)冷卻器下部設(shè)置香蕉彎，香蕉彎設(shè)有腹部鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，香蕉彎腹部鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)設(shè)有正常排灰口和備用卸灰口。在香蕉彎腹部鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的正常排灰口設(shè)有插板閥、雙層翻板閥、二級(jí)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、斗提機(jī)等輸送設(shè)備將粉塵輸送至現(xiàn)有細(xì)灰倉(cāng)。在香蕉彎備用卸灰口設(shè)有氣動(dòng)插板閥和緊急灰斗。

鋼鐵行業(yè)的超低排放改造在現(xiàn)今減污降碳的大背景下勢(shì)在必行，鋼鐵行業(yè)相較于電力行業(yè)涉及的范圍更廣，因此是一個(gè)較大的系統(tǒng)性工程。改造工程涉及的內(nèi)涵非常豐富，幾乎涵蓋了鋼鐵行業(yè)中各個(gè)工藝流程，需各流程全面協(xié)調(diào)配合才能完成。鋼鐵行業(yè)的超低排放工藝選擇，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、實(shí)用性等方面考慮，同時(shí)以建立示范工程、典型案例等形式，以點(diǎn)帶面，為各工藝流程提供參考依據(jù)。最終實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、系統(tǒng)性的鋼鐵行業(yè)超低排放。