鞍鋼煉鐵總廠燒結粉塵治理技術與實踐

巴寶君 李小麗

(鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,遼寧鞍山 114021)

鞍鋼煉鐵總廠燒結粉塵治理技術與實踐

巴寶君 李小麗

(鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,遼寧鞍山 114021)

燒結工藝主要污染物就是粉塵。本文介紹目前燒結機頭、機尾、原料翻車機粉塵治理存在的問題及鞍鋼燒結在燒結機頭、機尾、原料翻車機粉塵治理的措施及實效。

機頭 機尾 翻車機 粉塵治理技術

鞍鋼煉鐵總廠現有燒結機6臺，2臺265m2投產于1989年；2臺360m2分別投產于2001年、2009年；2臺328m2投產于2004年。燒結過程中發生諸多化學和冶金反應，因此，像大多數燃燒過程一樣，燒結機在燃燒生成燒結礦的同時也產生了含有大量粉塵和氣態污染物的廢氣，這部分粉塵治理為機頭除塵；成品熱燒結礦卸礦、冷卻過程產生的粉塵治理為機尾除塵；燒結原料裝卸、運輸過程產生的粉塵治理為原料除塵。燒結機頭、機尾全部為電除塵，由于投產時間早，電除塵設計排放標準比較低，原料翻車機除塵一直是鋼鐵行業的難點，沒有成功實例，各燒結機投產之初沒有除塵。

為滿足2013年10月國家新頒布的GB28662-2012《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》2015年后燒結機頭粉塵排放標準為50mg/m3、燒結機尾粉塵排放標準為30mg/m3、崗位粉塵標準為8mg/m3；鞍鋼煉鐵總廠近幾年在燒結粉塵治理措施、實踐，取得了一定效果。

表1 鞍鋼煉鐵總廠燒結機頭電除塵器設計排放情況

表2 鞍鋼煉鐵總廠燒結機尾電除塵設計排放情況

表3 鞍鋼煉鐵總廠燒結機、機頭電除塵及粉塵排放情況

表4 新燒翻車機室粉塵治理后測試數據 mg/m3

表5 西燒翻車機室粉塵治理后測試數據 mg/m3

1 燒結粉塵治理存在的問題

1.1 燒結機頭粉塵治理存在的問題

燒結廢氣含塵量一般為1～5g/m3，這與是否設輔底料有關，采用鋪底料生產技術，機頭煙氣中含塵量由5～6g/Nm3(不設鋪底料時)降至2g/Nm3左右；鞍鋼燒結機全部有鋪底料，粉塵產生量每生產一噸燒結(球團)礦約產生粉塵20～40kg。燒結機頭粉塵成份和特性較復雜，大致的化學成份為：Fe的氧化物、K2O、Na2O、MgO、CaO、Al2O3、TiO2、SiO2、MnO、P2O5、還有部分重金屬及二惡英等。粉塵比電阻一般為104Ω·cm--1012Ω·cm；粉塵粒徑分布范圍較大，大致從0.1μm至100μm的粒徑分布。

圖1 O型翻車機及除塵密閉罩結構形式

圖2 C型翻車機及除塵密閉罩結構形式

由于機頭煙氣含有10%左右的水分、600～2000mg/m3SO2，腐蝕性非常嚴重，如機頭除塵采用布袋除塵器，機頭煙氣造成布袋腐蝕及布袋結露板結阻力增高，將直接影響燒結機生產等諸多問題，目前國內燒結機頭全部采用電除塵器。

燒結機頭煙氣粉塵比電阻在1010Ω.cm以上，并且隨煙氣工況變化，比電阻會增高，沉積在極板上的塵粒釋放電荷的速度緩慢，形成很大的電附著力。這樣不僅清灰困難，而且隨著粉塵層的增厚，造成電荷積累加大。產生正離子，中和了帶負電荷的粉塵。同時也抵消了大量的電暈電流。使粉塵不能充分荷電，甚至完全不能荷電。這種現象稱為反電暈，在反電暈情況下，導致粉塵二次揚塵嚴重，除塵性能惡化。這是影響燒結機頭電除塵效率主要因素。機頭電除塵效率不穩定，排放也不穩定。鞍鋼煉鐵總廠燒結機頭電除塵器設計排放情況見表1。

二燒機頭電除塵收塵板面積11466m2，且為頂部振打，投產后頂部振打故障率非常高，電場經常短路運行，除塵器實際排放在150mg/m3，西燒機頭電除塵實際排放90mg/m3，新燒機頭電除塵由于投產時間長，除塵器本體漏風板線不同程度損壞，實際排放180mg/m3，只有三燒機頭電除塵，生產穩定情況小于50mg/m3。

1.2 燒結機尾粉塵治理存在的問題

燒結礦經燒結機尾卸下后(溫度大約750～800℃)，進入冷卻機(常用的有帶式冷卻、環式冷卻和機上冷卻)冷卻至150℃以下，該過程主要產生廢熱和粉塵。機尾粉塵含鐵在50%以上，磨啄性很強，煙氣溫度約80～150℃，遇水有粘性并能結垢；粉塵濃度5～15g/m3(設鋪底料時)，10～30g/m3(不設鋪底料時)。

燒結機在2005年以前投產的機尾除塵大多為3、4電場電除塵，2005年以后投產的機尾除塵大多為布袋除塵。電除塵器設計排放濃度在50mg/m3以上，布袋除塵器50mg/m3，現有機尾電除塵的排放大多不能滿足國家新標準30mg/m3。鞍鋼煉鐵總廠現有燒結機尾除塵器6臺，全部為電除塵(見表2)，分別為3、4電場的電除塵，排放在50-100mg/m3。

1.3 燒結原料翻車機粉塵治理存在的問題

燒結原料粉塵治理的難點不是除塵器的排放，而是崗位粉塵能否有效捕集也就是崗位環境能否達到國家新標準8mg/m3的問題。燒結用原料大多采用火車運輸，由翻車機進行卸料。根據結構，翻車機可分為轉子式、側傾式、端側式、雙車轉子式等多種，目前國內鋼鐵企業應用多為轉子式，轉子式翻車機有O型、C型兩種方式。翻車機進行翻車作業時，由于物料快速高落差落下會產生大量揚塵，導致翻車機室粉塵到處飛揚，經檢測，粉塵濃度可達上千毫克每立方米，嚴重危害著崗位工人的身體健康。

目前國內大多數企業轉子式翻車機采用的方法是水噴霧(水力除塵)或廠房密閉負壓吸塵的方法，水噴霧除塵受季節性的限制，東北地面不適合；廠房密閉負壓除塵只能用于單臺翻車機單獨廠房，且由于廠房空間大，大于常規設計的風量也無法滿足除塵效果，很多鋼廠翻車機干脆沒有考慮除塵，煉鐵總廠原翻車機上料系統沒有除塵設施，崗位粉塵污染非常嚴重。

2 燒結粉塵治理措施

2.1 燒結機頭粉塵治理措施

二燒機頭電除塵于2009年進行改造。原廠地有限，只有原除塵器東側新建1臺除塵器的位置，另1臺需在拆除原除塵位置新建。由于燒結機頭電除塵是在線生產設備，為減少影響生產時間。施工方案：在東側空地新建1臺除塵器，待此臺除塵器建成后第一次接點將東臺煙道接于此臺除塵。拆除原東臺除塵器再新建另1臺除塵器，待此臺除塵器建成后，第二次接點將西側煙道接于此臺新建的除塵器，二燒機頭電除塵器于2009年末完成，除塵器設計排放濃度為50mg/m3。二燒、三燒機頭電除塵在生產正常情況下可滿足國家新標準。但西燒、新燒排放不能滿足國家新標準要求。

國內、國外燒結機頭煙氣凈化全部采用電除塵器，國家新標準要求排放低于50mg/m3，這是目前機頭電除塵很難達到的，雖然電除塵增加為4電場，但是燒結機頭電除塵受工藝影響溫度、濕度、比電阻在波動，燒結機頭電除塵的排放也在波動，尤其是燒結生產波動、燒結機開停機等情況。目前全國的燒結機有一半以上已完成煙氣脫硫，即煙氣中粉塵經過電除塵器后又經過脫硫工藝進一步處理，外排煙氣完全可滿足國家新的排放標準。

根據國家“十一五”減排規劃要求，煉鐵總廠從2009年開始采用丹麥的旋轉噴霧半干法脫硫工藝，陸續完成6臺燒結機的煙氣脫硫設施，經過脫硫布袋粉塵排放≤30mg/m3，現煉鐵總廠6臺燒結機頭粉塵排放完全滿足國家新標準要求。

2.2 燒結機尾粉塵治理措施

為滿足國家新標準30mg/m3的要求，可對現有電除塵器進行增容改造：一是增大流通面積，使電場風速降低，延長煙氣介質在除塵器內的停留時間，這相當于將現有除塵器全部拆除，在原基礎上加寬、加高；二是增加電場數量，原除塵保留，在原進口或出口喇叭口拆除增加到4、5個電場，從而增加電場的收塵板面積，延長煙氣在電場中停留的時間，以提高除塵效率；另一種方案是電改袋方案：保留原電除塵基礎、殼體、灰斗、喇叭口及輸灰系統，只將原電場的板線、振打系統全部拆除，重新制作上箱體安裝布袋，但由于布袋除塵增加的阻力，需將原電機進行增容。上述方案從運行的穩定性、效果、投資、工期、場地等綜合考慮，電改袋方案最優。

2.2.1 濾料的選擇

根據所處理的粉塵特性和除塵器進口煙氣溫度(≤120℃)，選用覆膜濾料，使粉塵只停留于表面，容易脫落，提高了濾料的剝離性。原設計排放濃度為50mg/m3機尾布袋除塵器，只需在更換布袋時，布袋的密度選擇550g/m2-600g/m2三防覆膜滌綸針刺氈。

2.2.2 過濾風速的確定

過濾風速是確定除塵器結構的關鍵參數之一，要充分考慮到經濟性，又要考慮實用性。機尾除塵最佳工作過濾風速為1.0～1.2m/min。如一味追求低風速，成本會大大增加；高過濾風速，必將導致布袋壽命急劇下降；過濾面積大幅減少，布袋不堪熱負荷的持續沖刷，形成局部或大面積變形，以致失效；風量很快在短期內下降，影響捕集效果等。

2.3 燒結原料翻車機粉塵治理措施

鞍鋼煉鐵總廠燒結現有O型轉子式翻車機、C型轉子式翻車機兩種形式。O型、C型翻車機區別在于C型本體有拔車機，用拔車機進行車機牽引、對位；O型翻車機沒有拔車機，靠機車車頭進行牽引、重車推移。翻車機用于卸球團礦、鐵精礦，用于球團礦的新燒2#、3#(互為備用)、西燒3#翻車機卸車時粉塵濃度達一千毫克每立方米。鞍鋼煉鐵總廠于2008年、2010年分別完成新燒O型翻車機、西燒C型翻車機除塵，取得非常好的效果，并獲得國家專利(ZL 2008 2 0230323.X)。

2.3.1 O型轉子式翻車機粉塵治理措施

考慮外界氣流影響，新燒2#、3#翻車機(互為備用)，欲以最小的風量達到最好的收塵效果，2#、3#翻車機分別設一大型密閉罩(如圖1)，只設1個移動的頂蓋(哪臺運行，上蓋就在哪臺翻車機上)，將翻車機上部至料倉口外圍整體密封。并考慮為不妨礙翻車機檢修可在密閉罩上方設電動式移動頂罩，其運行導軌建在翻車機進出口端部向外約300mm處的軌道梁上，軌道梁由地面鋼架支撐，當翻車機內需要檢修時，現場操作可使電動頂罩迅速開啟，以保證檢修工作的順利進行。為防止翻車機室南北向的火車進出門有穿堂風對密閉罩內負壓的影響，在密閉罩的南北方向設置電動對開門。其啟閉與翻車機聯鎖控制：當摘鉤平臺抬起的瞬間，車廂即將進入翻車機室時，電動對開門自動開啟；當轉子準備翻轉瞬間，給電動對開門電動聯鎖信號(與翻車機轉子翻轉電信號聯鎖)，電動對開門自行關閉，而當車廂出轉子時，給電動對開門信號(與推車器電動信號聯鎖)使其自動開啟。整個過程自動控制，并設人工現場控制。

另，在密閉罩適當地方(盡量遠離揚塵量大的地方)開設觀察窗及小型單開門，便于崗位人員觀察設備運行情況及維修。

新燒2#、3#翻車機(互為備用)，只考慮1臺翻車機工作的風量，吸風罩設置在大型密閉罩-3.2m平面、+3.35m處共兩層；+3.35m水平分布四個吸風口，每個吸塵口風量20000m3/h，共80000m3/h風量，用于收集從料倉口吸塵罩處的粉塵并維持罩內負壓；-3.2m平面吸塵罩布置在下密閉罩，水平分布四個吸塵口，每個吸塵器風量為30000m3/h，共120000m3/h風量，翻車機密閉罩內總風量為200000m3/h。

2.3.2 C型轉子式翻車機揚塵治理措施

煉鐵總廠西區燒結上料有3臺翻車機，3#翻車機為C型，翻卸球團礦，此次考慮的是3#翻車機除塵。車廂南進北出，西側(即車廂運行方向左側)有一撥車機。

結合O型翻車機除塵經驗，欲以最小的風量達到最好的收塵效果，同樣設一大型密閉罩(如圖2)，將翻車機上部至料倉口外圍整體密封。與O型翻車機的區別在于，該C型翻車機配套有撥車機牽引車廂進出翻車機平臺，進出密閉罩，故該密閉罩在撥車機側需預留撥車機撥桿運行通道。即，密閉罩西側側板需分上下兩部分，上部側板做成懸挑式。

揚塵較大部分集中在西側，欲控制這部分含塵氣流，結合現場實際空間位置考慮，抽風點設置在翻車機室-3.3m平臺西側為最佳，既可保證不影響設備檢修又能較近的捕集該側的粉塵，從而減少不必要的抽風量。該吸塵點定義為吸塵點Ⅰ(4個吸塵罩，風量均分)，因東側亦有較大量的揚塵，故利用其土建結構特點，直接在東側±0.000m平臺上開孔設置吸塵點。但因該側粉塵在翻車的前期上升速度較小，且大部分揚塵在±0.000m平面上下范圍內的區域回旋，故該側風量的設計可相對西側取小些。該吸塵點定義為吸塵點Ⅱ(4個吸塵罩，風量均分)。因西側±0.000m平面上有撥車機來回運行，故其上部不能再如前一臺翻車機在其西側上部設置抽風點，而只能在其東側設置。用以捕集未能被下部吸塵罩捕集的粉塵。該吸塵點定義為吸塵點Ⅲ(4個吸塵罩，風量均分)。

3 燒結粉塵治理實效

3.1 燒結機頭粉塵治理實效

鞍鋼煉鐵總廠現有燒結機6臺：2臺360m2、2臺328m2、2臺265m2，現有燒結機頭除塵全部為電除塵，二燒、三燒電除塵為雙室四電場電除塵，西燒、新燒為三電場電除塵，從2009年開始，現已全部完成6臺燒結機全煙氣脫硫，機頭外排煙氣全部滿足國家新標準要求。煉鐵總廠燒結機、機頭電除塵及排放情況見表3。

3.2 燒結機尾粉塵治理實效

全國已有很多機尾電除塵改為布袋，寶鋼2008年、2009年、2012年分別將1#、2#、3#燒結機尾電除塵改為布袋除塵，機尾除塵器排放≤30mg/m3，現完全滿足國家新標準要求。

鞍鋼煉鐵總廠現有燒結機尾除塵器6臺，全部為3、4電場的電除塵，排放在50-100mg/m3，已完成電改袋方案可行性的論證，計劃利用三年時間將現有的機尾電除塵全部改為布袋除塵以滿足國家新標準的要求。

3.3 燒結原料翻車機粉塵治理實效

3.3.1 O型轉子式翻車機粉塵治理實效

2008年完成新燒翻車機室粉塵治理項目，翻車機室崗位粉塵濃度從850mg/m3降至5.1mg/m3(見表4)，崗位環境得到根本改善，每年減少粉塵排放量1000噸。這樣在確保除塵效果的前提下，既保證翻車機的正常檢修又大大節約投資。翻車機除塵技術應用在國內尚屬首創，已獲得了國家專利，三燒翻車機及及鲅魚圈燒結的O型翻車機也陸續采用此方案進行治理。

3.3.2 C型轉子式翻車機粉塵治理實效

鞍鋼煉鐵總廠2010年完成新燒O型轉子翻車機室粉塵治理項目，翻車機室崗位粉塵濃度從985mg/m3降至8.5mg/m3(見表5)，崗位環境得到根本改善，每年減少粉塵排放量1100噸。

4 結語

鞍鋼煉鐵總廠燒結粉塵治理及燒結煙氣脫硫方面已得了較好效果，但與世界發達國家環保治理還存在一定差距，發達國家對工業粉塵及SO2的治理早已完成。目前，國外燒結煙氣脫硝正在開展，脫硝技術主要有活性炭法、活性焦吸附法、循環流化床法、半干噴霧法、高能輻射—化學法、奧鋼聯的MEROS煙氣凈化技術等。

燒結煙氣脫硝則作為“十二五”期間我國鋼鐵企業節能減排的工作重點。但我國鋼鐵企業還沒有燒結煙氣成功脫硝技術的工業化應用實例，鞍鋼正準備在西燒進行脫硝的工業性試驗。因此必須盡快尋求適合我國燒結煙氣脫硝的技術，確實保證能達到節能減排的目標，這樣不僅能有效促進經濟的發展，而且還能造福子孫后代。

[1]李穎.鋼鐵企業環保綜合治理分析[J].中國新技術新產品,2012年02期.

[2]李恒旭,李小麗.轉子式翻車機揚塵治理[J].燒結球團,2008.

[3]李小麗,李鐵軍,孫興鶴.C型轉子式翻車機揚塵治理,中國金屬學會,2011年10月.

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巴寶軍(1960—),遼寧省遼陽市人,畢業于大連工學院工業企業管理專業,就職于鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,黨委書記,研究生學歷,高級經濟師,研究方向：工企管理及環境治理。

李小麗(1969—),遼寧鞍山人,本科學歷,就職于鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠,環保高級工程師,研究方向：燒結煙氣處理。