高爐礦槽系統(tǒng)粉塵排放治理

張英杰，楊 泉

（1山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟南 250101；2山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟南 250014）

經(jīng)驗交流

高爐礦槽系統(tǒng)粉塵排放治理

張英杰1，楊 泉2

（1山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東 濟南 250101；2山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟南 250014）

分析高爐礦槽區(qū)域無組織排放原因，提出采用袋式除塵技術(shù)與干霧抑塵技術(shù)的措施。通過現(xiàn)場試驗效果檢測對比，干霧抑塵技術(shù)具有除塵效果好、投資少、能耗低、運行費用低的優(yōu)勢。

高爐；礦槽系統(tǒng)；粉塵；除塵技術(shù)

近年來隨著全社會節(jié)能環(huán)保意識的不斷增強，治理粉塵污染問題越來越受到重視，國家十二五計劃中也將粉塵納入總量控制指標(biāo)。冶金企業(yè)雖然通過技術(shù)革新已經(jīng)大大控制了粉塵的排放，但是在局部物料倒運區(qū)域內(nèi)，由于空間大、密封性差，集中除塵效果不明顯，導(dǎo)致灰塵無組織排放超標(biāo)比較嚴(yán)重。煉鐵廠粉塵問題最嚴(yán)重區(qū)域是高爐礦槽槽上?，F(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，此處工況比較惡劣，能見度低，最嚴(yán)重的時候粉塵堆積在樓板上超過10 cm厚。由于顆粒小難以清掃，給操作與維修帶來較大困難，因此必須采取措施治理。

1 高爐礦槽區(qū)域無組織排放原因

目前，礦槽區(qū)域無組織排放最嚴(yán)重的部分是卸料車向高架料倉卸料過程中產(chǎn)生的粉塵。較早以前的卸料車90%采用輕型卸料車，沒有配套除塵設(shè)備，槽上卸料時粉塵隨著物料的砸落而揚起。粉塵濃度最高可達1 000 mg/m3，絕大多數(shù)是10 μm以下的呼吸性粉塵，車間內(nèi)能見度不足20 m，樓板上堆積了厚10 cm以上的粉塵。針對這個問題，近年來陸續(xù)采取一些措施，例如，在卸料車上增加移動通風(fēng)槽將粉塵吸走，以及采用橡膠帶遮蓋下料口等，這些方法雖然一定程度的降低了現(xiàn)場粉塵含量，但是實測卸料時，崗位粉塵濃度仍然高達50 mg/m3，高于國家標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦槽粉塵濃度超標(biāo)主要是因為物料進入料倉后下放落差較大，在倉內(nèi)產(chǎn)生大量的揚塵，部分揚塵會通過進料口密封處存在的縫隙揚出。而配套的移動通風(fēng)裝置只能收集卸料車本身產(chǎn)生的灰塵，無法收集倉內(nèi)的揚塵，從而產(chǎn)生了灰塵無組織排放。

2 解決方案

為了解決揚塵無組織排放問題，根據(jù)目前技術(shù)特點，主要有以下兩個方案。

2.1 袋式除塵技術(shù)

袋式除塵技術(shù)是在揚塵點設(shè)置密閉吸塵點，通過抽出空氣形成負(fù)壓以防止粉塵擴散，將抽取的含塵空氣通過布袋除塵器進行分離與過濾，完成除塵過程。除塵系統(tǒng)的工作機理是利用濾袋纖維層和附著在濾袋纖維上的粉塵層過濾捕捉較大的粉塵顆粒。袋式除塵技術(shù)的處理對象主要是直徑＜150 μm的粉塵顆粒，粉塵顆粒越大除塵效率越高，粉塵顆粒越小除塵效率越低。適用于除高粘性粉塵以外所有需要除塵的場合。

實施方案：料倉頂部或者側(cè)面開洞設(shè)置除塵罩，增加DN300電動閥門，相應(yīng)增加主抽風(fēng)機功率以及布袋過濾面積。卸料時開啟，卸完料在倉內(nèi)繼續(xù)吸塵5 min。

2.2 干霧抑塵技術(shù)

干霧抑塵技術(shù)是依據(jù)云物理學(xué)核凝聚理論[1]，由于水滴表面存在張力，極細小的粉塵只有當(dāng)水滴很小或者加入化學(xué)制劑（如表面活性劑）才會聚結(jié)成團。如果水霧顆粒直徑遠大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運動，無法附著于水霧顆粒表層；如果水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時會很容易與水霧顆粒碰撞、接觸、粘接，粉塵團會變大加重，隨之降落，可有效抑制揚塵。其霧化機理是高壓氣體與水混合，氣液兩相流從環(huán)形噴嘴口噴出時，由于氣體速度很高（200～340 m/s），而液體流速低，因此兩流體間有相當(dāng)大的相對速度，產(chǎn)生較大摩擦力，氣流對液體產(chǎn)生強烈的撕裂與剪切作用，液料從而被一次霧化。噴出后，混合的兩相流體沖擊到擴散頭，提高氣流速度從而增加霧化效果，形成二次撞擊霧化，在氣壓0.6 MPa下超過50%霧化顆粒直徑可達到10 μm以下[2]。干霧抑塵技術(shù)處理對象主要是直徑＜150 μm的粉塵顆粒，同時對直徑10 μm以下的可吸入性粉塵也有很好的抑制效果。

實施方案：壓縮空氣管道（0.6 MPa）與水管接至倉頂，設(shè)6個霧化噴頭等距排列在料倉進料口處，卸料時開啟，卸完料繼續(xù)干霧抑塵10 s。

3 應(yīng)用效果分析

方案實施后，袋式除塵器系統(tǒng)粉塵每小時平均濃度為10.8 mg/m3，干霧抑塵系統(tǒng)粉塵每小時平均濃度3.1 mg/m3。根據(jù)相關(guān)測算，采用干霧抑塵系統(tǒng)與傳統(tǒng)袋式除塵系統(tǒng)相比，初期投資約節(jié)省50%，設(shè)備能耗節(jié)省約60%。考慮干霧抑塵法會增加物料的水含量，對物料的含水量進行計算：卸料車卸料量為1 000 t/h，霧化耗水量10 L/min，計算物料水含量增加0.062 5%，可見干霧抑塵消耗水量對物料的含水率幾乎沒有影響。

同時，類比考察馬鋼翻車機干霧抑塵裝置安裝前后車間的粉塵污染情況[3]：治理前粉塵含量為43.6 mg/m3，現(xiàn)場能明顯見到漂浮的灰塵；治理后粉塵含量降為6.8 mg/m3，現(xiàn)場空氣中肉眼幾乎見不到灰塵漂浮物。

相對于物料的重量，粉塵的重量微乎其微，粉塵被除塵器帶走還是被干霧吸附后落在倉里，對高爐順行幾乎沒有影響，而且在隨后密閉性好的篩分、轉(zhuǎn)運等工藝流程中，此部分灰塵會被袋式除塵器有效去除。

綜上所述，對于礦槽系統(tǒng)內(nèi)灰塵的無組織排放，采用干霧抑塵技術(shù)或傳統(tǒng)布袋除塵技術(shù)均是可行的，可有效降低車間內(nèi)的粉塵污染。相比較而言干霧抑塵技術(shù)更能有效的降低粉塵濃度、改善車間工況。

4 結(jié)語

對于現(xiàn)有高爐礦槽系統(tǒng)粉塵治理，由于干霧抑塵技術(shù)具有除塵效果好、投資少、能耗低、運行費用低的優(yōu)勢，建議采用干霧抑塵技術(shù)。同樣，各個廠區(qū)內(nèi)的汽車受料斗、散碎料倉外排口等粉塵情況類似的地點，也可借鑒此方法進行環(huán)保升級。

[1]Y.M.Lee,R.A.Berry.Analysis of the Two-phase Flow in a de Laval Spray Nozzle[J].Journal of Thermal Spray Technology，1994（6）：179-183.

[2]楊剛，唐亞鳴，趙磊.干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓關(guān)系試驗[J].液壓與氣動，2012（9）：126-127.

[3]劉高峰，唐勝衛(wèi)，吳將有.翻車機揚塵干霧捕集技術(shù)應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014（9）：177-178.

TF547

B

1004-4620（2015）04-0072-02

2015-06-08

張英杰，男，1981年生，2004年畢業(yè)于山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè)?，F(xiàn)為山東省冶金設(shè)計院煉鐵室工程師，從事高爐及輔助工藝設(shè)備設(shè)計工作。