轉爐高位料倉除塵區域低碳超低排放技術研究與實踐

原志勇，秦莉萍

（首鋼長治鋼鐵有限公司環保處，山西 長治 046031）

按照2019 年4 月生態環境部等五部委發文《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號）和山西省生態環境廳等部門發文要求，長治市范圍內的鋼鐵企業應在2020 年10 月1 日前完成超低排放改造，同時完成超低排放評估監測。為推進鋼鐵行業執行超低排放，山西省在秋冬限停限產方面對完成超低排放的企業執行優惠政策外，還配套超低排放差別化電價政策，從而提高環保差異化管控力度，全面組織推進企業實現超低排放治理改造。

1 長鋼煉鋼廠高位料倉區域粉塵超低排放治理改造前的情況及存在問題

一般在高位料倉區域內開展轉爐冶煉用散裝物料（石灰、白云石和冷料等）輸送、卸料和儲存的工序環節，散裝物料在輸送、卸料過程中均有不同程度的揚塵產生，因此，煉鋼高位料倉區域是煉鋼工序的一個粉塵污染點。

為治理此工序粉塵污染，首鋼長鋼（全文簡稱“長鋼”）煉鋼廠在工程建設期配套了1 臺布袋除塵器，過濾面積為530 m2，處理能力40 940～75 330 m3/h，配套電機功率為160 kW、額定電流為284 A。但隨著國家環保管控標準的加嚴，除塵設施進入運行壽命后期，除塵設施運行難以滿足國家和企業的管理要求，現對存在的問題進行具體分析。

1.1 廢氣排放煙囪常有冒煙現象

除塵器廢氣排放口處于煉鋼轉爐廠房最高點，發生冒煙現象時，極易受到環保督查處罰或被周邊村民舉報，從而對公司生產經營造成利益損害和不良影響。

煙囪排放的石灰塵落到轉爐廠房頂部的鋼結構表面，發生化學反應，形成腐蝕，使得鋼結構壽命降低，維修費用增加，影響轉爐安全運行。

1.2 排放口排塵不滿足超低排放要求

根據2018 年12 月對高位料倉除塵排放口的監測數據顯示，粉塵排放值（質量濃度）為12.1 mg/m3，不滿足環保超低排放管控要求。

1.3 物料輸送落料點不滿足無組織排放及職業衛生管理要求

物料輸送落料點有可見粉塵外逸，于2018 年經第三方檢測機構檢測表明，崗位粉塵質量濃度達到13.69 mg/m3，屬于無組織排放超標點，不滿足國家超低排放管控要求。

2 長鋼煉鋼廠高位料倉區域超低排放改造方案

2.1 改造目標

實現改造區域滿足國家超低排放有組織排放、無組織排放和清潔運輸要求，同時消除除塵灰轉爐廠房內拉運存在的安全風險。

2.2 粉塵特性和超低排放技術研究

2.2.1 粉塵特性分析

為實現粉塵污染的有效治理，按除塵技術要求對高位料倉區域粉塵特性進行分析。

1）強親水性和黏結性。石灰塵屬于強親水性和強黏結性粉塵，極易結塊或黏附于除塵器及管道內壁，同時遇水時會產生堿性的Ca（OH）2，腐蝕金屬結構。

2）石灰輸送過程中產生的粉塵粒徑大于10 μm的占95%，而小于10 μm 的約占5%，這部分細小粉塵不能被原布袋除塵過濾，這是除塵設施粉塵超標的主要原因，也是提標改造的主攻方向。

3）粉塵荷電性。由于石灰塵的主要成分為CaO，粉塵比電阻高；另一方面，對同一粉塵來說，粒徑越小，其峰值比電阻越高。

2.2.2 超低排放技術研究

根據《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號），煙粉塵超低排放改造技術有濕式靜電除塵器、覆膜濾料袋式除塵器、濾筒除塵器等先進工藝，要確定哪種技術更適合轉爐高位料倉區域，需對粉塵特性和區域內存在的問題進行分析。

2.2.2.1 有組織超低排放技術

不同粉塵超低排放技術特點如表1 所示。

表1 不同粉塵超低排放技術特點及對比優選表

濾筒除塵技術是符合國家超低排放治理技術規范、粉塵治理區域工藝特點和現場實際的治理技術。

2.2.2.2 清潔運輸及安全超低排放技術

根據《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號），針對石灰、除塵灰、脫硫灰、粉煤灰等粉狀物料，應采用管狀帶式輸送機、氣力輸送設備、罐車等方式進行密閉輸送。

由于在轉爐廠房內進行卸灰作業存在較多安全風險，還易造成無組織排放，故采用將高位料倉除塵灰引至廠房外的設計，結合高位料倉區域及周邊情況，在除塵箱體下采用倉泵將除塵灰通過氣力輸灰管道直接輸至轉爐廠房北側地面儲灰罐中，然后通過密閉罐車接運至燒結原料場，以實現循環利用。

2.2.2.3 無組織超低排放技術

在本次改造前，對落料點粉塵外逸現象以及各收塵點周邊粉塵逸散效果差異進行分析，對收塵罩、除塵管道和除塵風機風量進行了優化，如表2 所示。

表2 轉爐高位料倉除塵收塵點風量平衡及抽風能力優化表

2.3 改造主要內容

2.3.1 除塵器本體改造

根據改造現場條件（只有本3 個箱體位置），除塵箱體采用單排3 個箱體結構，折疊濾筒采用Φ160mm×3 000 mm 的聚酯纖維覆膜濾筒，過濾面積為1 820 m2，過濾風速為0.46m/min（離線反吹清灰時為0.69m/min）。

2.3.2 除塵灰清潔運輸改造

在濾筒除塵每個灰倉下設1 臺氣泵，通過監控灰倉料位，設置自動排灰料位，將灰倉內除塵灰直接氣力輸送至轉爐廠房外的儲灰罐中，再通過密閉罐車接運至燒結原料場進行循環利用，實現清潔運輸。

2.3.3 高位料倉區域無組織排放治理改造

根據物料落料過程粉塵擴散空氣動力學原理，對S2 機尾落料和接料點以及卸料環節進行整體密封，同時將密閉罩和抽塵管擴大（將密閉罩由原來的800 mm×6 000 mm 擴大到800 mm×8 000 mm，抽塵管道由原來的Φ300 mm 增加到Φ350 mm，增加含塵廢氣收集能力1 650 m3/h），并將S2 皮帶機尾除塵管道接入主管道方式改為與主管氣流方向一致，可減少這部分廢氣收集阻力100～200 Pa，提升收集效果。

將除塵風機風量由40 940～75 330 m3/h 改為50 000 m3/h，，配套電機由160 kW 改為90 kW，降低運行電流和電機無用功消耗。

3 改造效果

3.1 實現了排放口有組織超低排放

項目應用后，長鋼按鋼鐵行業超低排放評估監測要求，委托第三方監測機構——山西科利華環境檢測有限公司進行了監測，結果（見表3）表明：粉塵排放值（質量濃度）由改造前的12.1 mg/m3降至7.2 mg/m3，降低了4.9 mg/m3，年減少粉塵外排放1.37 t。

表3 高料倉除塵排放口顆粒物監測結果表

3.2 實現了粉塵產生區域無組織超低排放

除塵改造投運后，散裝物料運輸工序粉塵產生點無可見粉塵逸散，長治市安全設備監測中心對煉鋼高位料倉區域崗位粉塵進行測試，結果（見表4）表明：高位料倉區域的S2 皮帶機尾區域粉塵質量濃度由原來的13.69 mg/m3降為7.19 mg/m3，生產作業區域環境質量在滿足崗位職業健康標準前提下有了進一步提升。

表4 轉爐生產區域崗位粉塵質量濃度測試表

3.3 實現了低碳條件下的超低排放

在滿足超低排放有組織排放、無組織排放前提條件下，除塵系統綜合能耗降低，年降低環保運行費用15.46 萬元。

3.4 實現了清潔運輸并消除了安全風險

將除塵灰采用氣泵直接輸送至轉爐廠房外的儲灰罐，減少了除塵灰輸送揚塵點，降低了粉塵排放，同時消除了除塵灰在轉爐廠房內卸灰作業安全風險，實現了除塵灰的清潔安全運輸。