淺談軋鋼生產線粉塵油霧蒸汽協同治理

張 戈 楊富廷 李雪濤 董洪壯

2019 年 4 月 22 日，國家生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委等五部委聯合發(fā)布《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，對鋼鐵企業(yè)超低排放提出了明確要求，軋線除塵列入必須治理的行列。新修訂的《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》《軋鋼工藝通風凈化除塵技術規(guī)范》等標準，要求軋線除塵必須封閉，除塵、除油霧、除蒸汽應協同治理。因此，軋線除塵是鋼企無組織排放治理的重點和難點。

1.軋線除塵國內外現狀及發(fā)展趨勢

鋼企軋線區(qū)域多污染物處理技術主要分兩類：一類是原位處理技術，以噴霧除塵為代表。另一類是收集后處理技術，通過捕集罩對煙氣進行收集，再采用靜電、過濾、水洗等方式進行消白、除塵、除油霧。

1.1 噴霧抑塵技術

主要是利用霧化水與粉塵顆粒結合，增加粉塵顆粒重量，使其大于空氣浮力，利用重力降落并附著在地面或進入地溝。其缺點是除塵效率低，有二次污染的問題。

1.2 收集后處理技術

主要有過濾除塵、水洗除塵、靜電除塵等技術，由于系統簡單，細顆粒物捕集效果好，凈化效率高，阻力穩(wěn)定，運行可靠，因此成為當前主流方向。

2.存在的主要問題

2.1 污染物“收集”過程精細化設計、匹配性不足

在污染物“收集”的結構設計及安裝位置等方面，缺乏深入研究與理論指導，精細化設計及匹配性不足，使之在收集過程中缺乏精準性，集塵罩之間的風量分配不均，造成不同集塵罩的效果差別大，產塵源點煙氣吸氣效果差，不能有效收集煙氣，總吸風量過大，運行能耗過高。

2.2 收集后的多污染物處理，需進一步重點研究和完善

對于軋機生產過程中特性各異的排放粉塵、油霧、水蒸汽等多污染物，需結合實際應用場景和生產需求進一步匹配和優(yōu)化。

2.3 污染物處理過程運行能耗過高

在以往技術中，為保證污染物收集效果，往往采用的引風機風量過大，沒有考慮軋機區(qū)域污染物排放量不均勻、間歇性的特點，引風機長期處于滿負荷運行，因此導致運行能耗過高。

3.破題思路及解決方案

針對上述問題，從軋線區(qū)域污染物的排放特征分析入手，在詳細測試污染物排放特征的基礎上，研發(fā)了煙氣精準收集單元裝置和多污染物高效處理單元裝置，采用小規(guī)模分布式布置，有效解決了目前收集過程精準性差、處理過程能耗高等問題，實現了對軋線區(qū)域多污染物處理的低成本高效率。

3.1 軋線區(qū)域污染物排放特征

軋鋼時，在過鋼區(qū)底部約0.3m的中心位置進行取樣，對取樣顆粒物進行電鏡掃描與能譜分析，得到微觀形貌與主要元素組成。從形貌來看，取樣的固態(tài)污染物呈塊狀和球狀。根據多組顆粒物的能譜分析，占比最多的元素為O，其次為Fe、Si、Al、Ca等，另外包含少量F、Na、S、Cr、Cl、K、Ti、Mg、Zn。初步判斷取樣顆粒物中含有較多的金屬氧化物為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。

3.2 軋線區(qū)域污染物協同處理技術路線

依據軋線產塵特點及粉塵特性，基于熱濕交換、慣性碰撞、靜電捕獲等原理，把慣性力、電場力、重力、濃度梯度力等相耦合，結合異質成核凝結相變、外部空間流場組織、內部結構流場優(yōu)化等方式，實現對蒸汽、油霧及粉塵顆粒的高效脫除。選用對應的聚塵劑，通過噴霧抑塵裝備，在粉塵的源頭噴灑降塵，破壞粉塵的卷吸擴散條件；定制適應現場工況條件的捕集罩，避免大量野風混入，采用小功率風機吸塵；吸入的粉塵流經高效過濾塔，再通過末端除塵裝置，將過濾后的達標尾氣排入軋線沖渣溝，實現超低排放（見圖1）。

圖1 技術路線圖

4.關鍵技術難點與創(chuàng)新點

4.1 關鍵技術難點

4.1.1多種污染物排放規(guī)律的定性定量描述難題。

4.1.2多種污染物精準收集難題。

4.1.3 軋線陣發(fā)性水蒸氣凝結產生“白煙”有效控制難題。

4..1.4 國際上尚未解決的粉塵、油霧、蒸汽協同治理難題。

4.1.5 國際上尚未解決的油霧去除難題。

4.2 主要創(chuàng)新點

4.2.1基于CFD模擬優(yōu)化的多污染物精準收集技術。

4.2.2 多場協同的多污染物高效一體化控制技術。

4.2.3開發(fā)首套低能耗軋線粉塵、油霧、蒸汽協同處理成套裝備。

5.主要裝備

5.1 精準收集捕集罩裝置

該裝置根據現場實際定制，由罩體、支撐架、驅動系統等裝置組成。非標設計的捕集罩能夠貼合現場實際，能夠對煙塵產生的區(qū)域進行有效的封閉，滿足現場煙塵的遮擋、捕集的需求，減少野風量，杜絕粉塵逸散。

5.2 多污染物高效協同處理裝置

由緩沖罐、噴淋箱、團聚反應箱、出口緩沖罐、除塵罐等裝置組成。通過對無序排放的粉塵進行集中收集，輸送至除塵裝置內，利用離心轉筒、靜電除塵網、除霧器，噴灑抑塵劑加快煙塵中的顆粒物團聚沉降，使粉塵顆粒和氣體分離。靜電除塵過濾塔，煙塵氣體由塔底端進入，由下而上升至塔頂，然后由排風口排出，靜電除塵網上的粉塵，由塔頂端的噴淋層進行清洗，由排污管排出。

5.3 末端除塵裝置

末端除塵裝置由管道、吸收罐、沉淀罐、抑塵環(huán)、閘板、濾網、循環(huán)泵等裝置組成。收集的粉塵含有水分，因此從罐內清理出來時不會產生二次揚塵現象。

5.4 捕集罩、過濾塔一體化裝置

采用多孔網板作為過濾型陽極，實現慣性攔截與靜電捕獲的高效統一，提高脫除效率。除霧效率高，裝置開啟后不見明顯水霧，滿足室內排放要求，實現對蒸汽、油霧及粉塵顆粒的高效收集與低阻力高效凈化。見圖2。

圖2 捕集罩、過濾塔一體化裝置示意圖

6.結論

在綠色低碳形勢下，鋼鐵企業(yè)要將節(jié)能與治理有機結合，在滿足雙碳排放標準的前提下，充分發(fā)揮一線研發(fā)人員熟悉現場、熟悉設備、熟悉生產工藝、了解現場真實需求的優(yōu)勢，干實事，干落地的事，將噴霧抑塵技術、小功率吸塵技術、非標集塵罩專利技術、高效過濾技術、末端處理技術、互聯網智能管控技術有機結合，做到達標排放，走綠色低碳環(huán)保之路。