廖海歐

1.引言

鋼鐵工業(yè)的生產過程是物理、化學變化的雙重過程，產生超量的二氧化硫、氮氧化物的煙塵和粉塵，尤其是鐵前生產的每個階段都有大量的煙氣產生，燒結煙氣、球團煙氣、原料烘干煙氣、脫鋅煙氣等；傳統(tǒng)的煙氣處理都是短流程處理工藝，因此很難滿足當前超低排放的新要求。

只有高爐生產產生的荒煤氣采用重力除塵進行預處理后，再進行濕式除塵或干式除塵，來滿足煤氣凈化的要求。該裝置結構簡單除塵效率可達80%，阻損較小只有50Pa-200Pa。

燒結和球團生產是鐵前原料生產過程中的重要工序，其工藝特點是各種粉狀含鐵原料配入一定比例的溶劑和燃料在燒結機及回轉窯中焙燒；生產過程產生大量的高溫、含塵、含濕、腐蝕性煙氣，且燒結機頭、機尾同時連續(xù)產生大量煙氣，占鋼鐵生產煙氣總量70%以上。燒結機尾煙氣的波動更大，對除塵設備的穩(wěn)定性要求更高。

2.燒結煙氣增設預處理裝置的構想

燒結煙氣預處理技術研究及應用構想，尤其涉及一種燒結煙氣降溫降塵及收塵系統(tǒng)及其生產工藝應用，已經取得了專利授權，《一種燒結煙氣降溫降塵及收塵系統(tǒng)》專利號ZL201720898387.6。

2.1 預處理裝置解決的問題

針對現有技術中燒結含塵煙氣的處理過程中，除塵效率低、降溫效果不明顯、安裝的兌冷風閥容易造成整個生產工藝波動的問題，研究構想了一種燒結煙氣降溫降塵及收塵系統(tǒng)及其生產工藝。它通過一級或多級強制降溫機構和空氣導流機構相對隔離對煙氣降溫，并通過自然重力除塵，達到了保證整個生產工藝穩(wěn)定的目的。

2.2 預處理裝置的技術方案

為達到煙氣預處理目的，研究的預處理技術方案為：一種燒結煙氣降溫降塵及收塵系統(tǒng)，通過減塵煙氣導出管串聯連通的燒結煙氣降溫降塵裝置，根據需要調整燒結煙氣降溫降塵裝置的個數；與末端的所述燒結煙氣降溫降塵裝置通過末級減塵煙氣導出管連通的收塵裝置，將微塵回收后加以利用；其中：所述燒結煙氣降溫降塵裝置包括：空氣導流機構，用于對整個裝置進行降溫；在所述空氣導流機構的內部，并和空氣導流機構呈空腔環(huán)套式結構的煙氣降溫機構，大顆粒煙塵由于溫度降低，密度變大，掉落在煙氣降溫機構的底部，達到煙氣預處理減塵、降溫、穩(wěn)定效果；所述煙氣降溫機構外接穿出空氣導流機構的含塵煙氣導入管和減塵煙氣導出管。

2.3 預處理裝置的實際效果

研究提供的發(fā)明技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果研究發(fā)明的一種燒結煙氣降溫降塵及收塵系統(tǒng)，每個燒結煙氣降溫降塵裝置均可以對含塵煙氣進行處理，燒結煙氣降溫降塵裝置通過空氣導流機構對整個裝置進行預處理降溫，大顆粒煙塵由于溫度降低，密度變大，從而自然掉落在煙氣降溫機構的底部，達到預處理減塵的效果，換熱裝置將空氣導流機構換熱的熱量通過換熱裝置吸收，達到預處理熱量回收利用的效果，三個機構協同作用，達到含塵煙氣降溫下落回收、熱量回收利用的目的，考慮穩(wěn)定緩沖氣流的目標預處理裝置的容積設計足夠的大，實現整個系統(tǒng)無需增加兌冷風閥，不會對整個系統(tǒng)的工藝產生波動，進一步滿足燒結生產過程及產品質量穩(wěn)定的目標。

2.4 預處理裝置與熱風燒結的協同應用

當前部分企業(yè)采用的熱風燒結技術，為了利用煙氣的熱量直接將煙氣引入燒結臺面參與人數，由于煙氣中殘留的粉塵、及CO、SO2等，加之煙氣中含氧量低于正常水平，致使該技術存在這樣那樣的問題，無法進一步推廣應用，仍然停留在研究試生產階段。

煙氣預處理裝置對煙氣降溫獲得的熱能，采用現代技術如熱媒油介質，可以實現較遠距離的傳送，實現高效潔凈的熱風燒結應用技術，現場的諸多難題也能夠取得突破性的進展。

3.燒結煙氣超低排放構想的路徑現狀

隨著國家節(jié)能減排的要求越來越高，各個企業(yè)及相關單位都做了大量的研究和嘗試，各種方法都有應用實例。

3.1 提升電除塵的效率

方案一：增大有效通流面積降低風速，延長煙氣及顆粒在除塵器內的行走時間。方案二：增加電場數量降低除塵器的工作負荷。

3.2 電除塵改布袋除塵

方案一：拆除電除塵新建布袋除塵.方案二：保留電除塵外殼，將電場改為布袋。

以上的探索與嘗試都沒能夠取得較理想的效果，尤其是改布袋除塵，由于煙氣溫度及工藝產生的波動，致使兌冷風閥頻繁工作對工藝及現場除塵效果影響較大，即使使用高檔次耐熱布袋其使用壽命也不能夠滿足生產要求。

4.燒結煙氣超低排放的長流程探索

按照新時代高標準的指導思想，燒結煙氣的超低排放必須打破傳統(tǒng)思維方式，系統(tǒng)地、長遠地、引領地、綜合地考慮顆粒物的收集、化學物的清洗、熱能的循環(huán)使用及生產工藝穩(wěn)定性提升等，協同優(yōu)化煙氣的超低排放及回收利用。

實際過程中，在原8m2豎爐球團生產線電改布的現場，增設了有中間隔板的方形緩沖穩(wěn)定氣流箱，用中間隔板降低大顆粒粉塵，通過管道折返，延長降低煙氣溫度。經過試驗，基本實現了預期目標，布袋除塵器的檢修周期提升到2個月以上，布袋壽命達6個月左右（見表1）。

但是，在380m2燒結機機尾電除塵改布袋除塵的實際探索過程中，由于每臺臺車翻料時間間隔，產生的除塵煙氣溫度（310℃-120℃）及粉塵濃度波動大，兌冷風閥頻繁開啟，目前的短流程處理方式顯然無法完成，現場除塵效率無法滿足生產要求，布袋使用大都沒有超過2個月（見表2）。

因此，必須在精細除塵器前增加煙氣預處理裝置：預處理裝置+布袋除塵器+脫硫；預處理裝置+電除塵器+脫硫；預處理裝置+電除塵器+布袋除塵器+脫硫。

預處理裝置借鑒高爐荒煤氣采用重力除塵的理念，且充分實現降大顆粒粉塵、緩沖穩(wěn)定氣流、降低煙氣溫度三大功能，為后續(xù)的精細除塵的高效穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件，也為進一步脫硫裝置高效穩(wěn)定運行提供有利的保障。預處理裝置還要結合生產工藝的特點，針對不同的粉塵結構、煙氣成份、物質的特性做有特色的應對措施，系列的開發(fā)研究。滿足現場高標準超低排放的目標。

5.煙氣預處理裝置應用技術展望

實現新時代冶金煙氣高標準超低排放的新要求，煙氣的長流程回收循環(huán)利用，是當今工程應用技術滿足新時代要求的唯一技術路徑。鐵前生產的每個階段都會產生大量的煙氣，如高爐煙氣、焦化煙氣、燒結煙氣、球團煙氣、原料烘干煙氣、脫鋅煙氣等。傳統(tǒng)的煙氣短流程處理工藝，已經很難滿足當前工業(yè)生產煙氣超低排放的新環(huán)保要求。目前申報的五項得到授權的專利（見表3）。

針對冶金煙氣各個生產工藝的特點，各種煙氣的成分有著較大的區(qū)別，預處理裝置應對的降溫、減塵、穩(wěn)定的目標各有偏重。如轉底爐鋅粉煙氣回收預處理裝置及其預處理工藝，要充分考慮鋅金屬熔點 419.5℃、沸點906℃的特點，將含塵煙氣降溫做為回收的重點，尤其是在二次含鋅煙氣沉降階段，實現將煙氣溫度降低到理想的350℃-380℃左右，可以

實現鋅物質的全部固態(tài)化，同時將較大顆粒的含鋅煙塵自然沉降回收，進一步滿足脫鋅生產工藝的特殊要求，解決后續(xù)換熱器堵塞，布袋除塵器前持續(xù)摻冷風降溫，實現轉底爐脫鋅生產工藝穩(wěn)定生產的突破。

表1 2018年8月下旬球團煙氣參數表

表2 2018年9月上旬A燒結機尾排放煙氣參數

表3 目前已經授權的五項煙氣預處理專利項目

應對鋼鐵冶金鐵前生產產生的煙氣超低排放，取長流程煙氣處理的技術路徑，增加煙氣預處理裝置，解決穩(wěn)定、溫度和減塵這三大共性問題是可以相互借鑒的。如燒結機頭煙氣量大、燒結機尾煙氣波動大、脫鋅煙氣溫度高等，這些特殊個性問題需要有針對性的研究，也要系統(tǒng)的綜合考慮，在生產工藝穩(wěn)定性上進一步提升。煙氣預處理裝置的研究和應用開發(fā)會有較大的空間，也會有較多的新技術脫穎而出。

針對高爐、燒結、球團、轉底爐等各個生產線煙氣成分的不同以及生產工藝的特點，可以研究“量身定制”的開發(fā)系列預處理裝置。如：冶金原料烘干煙氣粉塵回收系統(tǒng)預處理裝置，球團煙氣降溫降塵和收塵處理裝置，轉底爐鋅粉煙氣回收預處理裝置等。

在開發(fā)系列預處理裝置的同時，還可以進一步拓展具體的工程應用方法，盡可能應用現代成熟技術。如降溫冷卻熱能交換，可選取風冷、水冷、油冷等不同介質；如減塵方法，也可以可采用不同的旋風式、重力式、隔板式等；如穩(wěn)流箱體的結構，可根據現場空間的狀況設計園、方或組合的結構形式，以滿足現場工程應用的需要，不斷開發(fā)系列新的應用技術及產品。

6.結束語

煙氣實現超低排放新目標的技術路徑，需要創(chuàng)新當前煙氣處理的短流程工藝，增加機械式煙氣預處理裝置，實現收集較大顆粒的煙氣煙塵，交換回收煙氣中的多余熱能，緩沖生產煙氣系統(tǒng)的壓力波動；預處理后的煙氣一定要滿足精細布袋除塵器的各項工作要求，保障精細布袋除塵器的穩(wěn)定運行，真正實現超低排放的新目標。

在條件允許的情況下，盡可能將預處理裝置的容積設計盡量大些，充分發(fā)揮預處理裝置的緩沖、混勻、穩(wěn)定煙氣的功能，能夠協同穩(wěn)定生產主工藝系統(tǒng)，杜絕摻冷風閥的工作，進一步提升生產系統(tǒng)和工藝參數的穩(wěn)定性，提升操作調整和產品質量的穩(wěn)定性。這樣對系統(tǒng)主風機的穩(wěn)定運行有很好的幫助，使能耗的平穩(wěn)、電控設備的沖擊、風機轉子的磨損都會有一定的改善。