易 勇

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼分公司三煉鋼廠，河北 邯鄲 056400）

0 前言

目前現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐一次、二次除塵設(shè)備逐漸不能跟上時(shí)代的步伐，加上轉(zhuǎn)爐冶煉期間發(fā)生噴濺、天車兌鐵時(shí)灑鐵等無(wú)組織放散現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，煉鋼廠廠房頂無(wú)組織放散冒煙情況經(jīng)常被環(huán)保檢查通報(bào)，環(huán)?？己私?jīng)常發(fā)生。

為了滿足環(huán)保排放要求，防止廠房粉塵外溢，目前絕大部分鋼廠采用在轉(zhuǎn)爐廠房房頂安裝頂吸布袋除塵為標(biāo)志的三次除塵，然而該類型的三次除塵設(shè)備，由于除塵風(fēng)機(jī)功率大，消耗大量的電能，對(duì)煉鋼廠成本造成不小的負(fù)擔(dān)，那么除塵效果達(dá)標(biāo)、低能耗的除塵技術(shù)就顯得相關(guān)重要。

目前有一種轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵技術(shù)，其原理根據(jù)自由碰撞聚積沉降理論，最細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很?。ㄈ缢F）或加入化學(xué)制劑（如表面活性劑）以減少水的表面張力時(shí)才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)，如果水霧顆粒大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運(yùn)動(dòng)，水霧顆粒與粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有接觸，而達(dá)不到抑塵降塵的作用；如果水霧顆粒和粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)與水霧顆粒碰撞，接觸面粘貼在一起，水霧顆粒與粉塵顆粒直徑越接近，聚結(jié)的可能性越大，隨著聚結(jié)的粉團(tuán)變大變重，從而很容易降落，水霧對(duì)粉塵的“過(guò)濾”作用就形成了。

1 轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵技術(shù)的應(yīng)用

轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵技術(shù)包括雙流體超聲波水霧技術(shù)，超高壓水霧技術(shù)（高壓制粉技術(shù)）和云霧粒度控制技術(shù)等，其方法是在轉(zhuǎn)爐爐前門、兌鐵天車、氧槍口、轉(zhuǎn)爐[1]周圍平臺(tái)等揚(yáng)塵點(diǎn)設(shè)置4 個(gè)“云霧區(qū)”，并配置相應(yīng)獨(dú)立自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，當(dāng)粉塵經(jīng)過(guò)云霧區(qū)時(shí)，與水霧顆粒碰撞聚集，并形成團(tuán)絮物，隨著團(tuán)絮物不斷長(zhǎng)大，最終在重力作用下自然沉淀降落，從而達(dá)到凈化煙氣的目的。

轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵處理對(duì)象是未被一次、二次除塵捕捉而直接排入廠房的煙氣，處理分為3 個(gè)過(guò)濾沉降區(qū)：爐前溢煙過(guò)濾沉降區(qū)，氧槍口溢煙過(guò)濾沉降區(qū)，狗窩煙氣過(guò)濾沉降區(qū)，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的無(wú)組織煙氣通過(guò)3 個(gè)沉降區(qū)后，顆粒物聚積長(zhǎng)大并沉降，從而使煙氣得到凈化處理，如圖1 所示。

爐前溢煙過(guò)濾沉降區(qū)：該區(qū)域分為2 個(gè)沉降區(qū)，Q1 區(qū)和Q2 區(qū)， Q1 區(qū)——混勻和降溫，Q2 區(qū)——精細(xì)過(guò)濾沉降。

該區(qū)域主要處理下面2 種情況下產(chǎn)生的煙氣。1）兌鐵水、加廢鋼時(shí)排入車間的無(wú)組織煙氣。2）轉(zhuǎn)爐冶煉中期，爐口溢入車間的無(wú)組織煙氣。氧槍口溢煙過(guò)濾沉降區(qū)：對(duì)冶煉過(guò)程中氧槍口溢出的煙氣過(guò)濾和沉降，簡(jiǎn)稱Q3 區(qū)。該區(qū)域主要處理溢出氧槍口的煙氣，煙氣通過(guò)3 區(qū)，煙塵得到過(guò)濾煙氣得到凈化。

狗窩過(guò)濾區(qū)：該沉降區(qū)位于汽化煙道狗窩處，對(duì)于煙道平臺(tái)密封不嚴(yán)所泄漏的煙氣進(jìn)行過(guò)濾沉降處理，簡(jiǎn)稱Q4 區(qū)，該區(qū)域主要處理兩類煙氣。1）出鋼過(guò)程溢出的煙氣。2）吹煉過(guò)程中煙道、平臺(tái)密封不嚴(yán)而溢出的煙氣。

圖1 轉(zhuǎn)爐三次云霧降塵各處理區(qū)示意圖

轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵要求有3 點(diǎn)。1）產(chǎn)生顆粒度足夠小的水霧。2）水霧總量滿足粉塵沉降需求。3）粉塵沉降形成“干灰”無(wú)水痕。

表1 過(guò)濾沉降區(qū)物理性

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析計(jì)算無(wú)組織排放的煙氣的參數(shù)，采取不同孔徑的噴嘴，設(shè)定不同的工作壓力與流量，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序的控制實(shí)現(xiàn)云霧區(qū)與煙氣量的匹配，從而保證系統(tǒng)的除塵效果。

1.1 轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵采用的特有的技術(shù)特點(diǎn)

轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵采用的特有的技術(shù)特點(diǎn)如下。1）水霧發(fā)生技術(shù)。①雙流體超聲波水霧技術(shù)。利用蒸汽、水及高頻震蕩下產(chǎn)生的超聲波，三者共同作用產(chǎn)生需要的極細(xì)水霧。②超高壓水霧技術(shù)（高壓制粉技術(shù)）。在高壓狀態(tài)下，合適的壓力，特殊的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生需要的極細(xì)水霧。2）云霧的荷電效應(yīng)理論。噴霧時(shí)一些霧粒自然帶電，其帶電量取決于噴霧方式，霧粒和塵粒帶電提高了捕塵系數(shù)。噴霧射流中帶電霧粒相對(duì)含量隨噴射壓力增加而增加，無(wú)論是負(fù)電荷還是正電荷的變化特性是一樣的。根據(jù)射流中霧粒數(shù)量和體電荷的測(cè)量結(jié)果計(jì)算出了某些電荷的平均值。

從表1 中不難看出，帶電霧粒數(shù)隨噴射壓力的增加而急劇增加。霧粒和塵粒的相互作用力，由電荷的符號(hào)、值、霧粒與塵粒的粒度及它們之間的距離決定。顯然，霧粒和塵粒的電荷越多，凝結(jié)的效果和降塵效率越顯著[2]。

轉(zhuǎn)爐三次除塵增加輔助功能，具備以下3 種要求。1）增加兌鐵光電信號(hào)，安裝在爐前二次除塵煙道上方，通過(guò)在爐前護(hù)板開孔安裝在護(hù)板外側(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)爐兌鐵時(shí)，鐵水包擋住光電信號(hào)后，給出爐口溢煙噴霧除塵啟動(dòng)信號(hào)。2）針對(duì)轉(zhuǎn)爐大噴、兌鐵時(shí)天車灑鐵時(shí)煙塵大量非組織排放應(yīng)急大流量大壓力噴霧除塵方案，增加應(yīng)急“大噴按鈕”，一旦突發(fā)煙塵大量非組織排放時(shí)，按下“大噴按鈕”按鈕，4 個(gè)噴霧除塵區(qū)所有水泵全部啟動(dòng)、所有噴霧閥門全部開啟，同時(shí)該狀態(tài)工作壓力、噴霧流量明顯大于正常運(yùn)行時(shí)，便于進(jìn)行短時(shí)間滿負(fù)荷應(yīng)急除塵。點(diǎn)“大噴結(jié)束”按鈕后，系統(tǒng)各水泵、閥門、工作壓力和流量等又會(huì)恢復(fù)到“大噴”前狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)有意識(shí)地通過(guò)天車灑鐵制造“大噴”除塵實(shí)驗(yàn)，即使突發(fā)煙塵大量非組織排放該方法也非常有效。3）為了實(shí)時(shí)掌握對(duì)轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵能源消耗，在水、蒸汽官道上加裝了流量計(jì)，瞬時(shí)流量和累計(jì)流量都做入電腦操作畫面，同時(shí)在總電源出加裝了電量表，增加了歷史曲線，便于隨時(shí)計(jì)算能源消耗。工藝主畫面通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬顯示整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，并實(shí)時(shí)顯示了各模擬量的數(shù)值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)云霧區(qū)監(jiān)視和控制選擇。以便于操作者能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握狀況。同時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、工藝畫面顯示、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警功能、歷史曲線、報(bào)表打印及系統(tǒng)維護(hù)[3]。

轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵投用要求達(dá)到的效果，具體有7 點(diǎn)。1）除塵效率達(dá)到90%以上（除塵效率檢測(cè)引入第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)）。 2）實(shí)施后無(wú)煙塵逸出“云霧區(qū)”。3）實(shí)施后肉眼觀測(cè)廠房無(wú)煙塵逸出。4）實(shí)施后“云霧區(qū)”周圍無(wú)水跡，對(duì)設(shè)備、環(huán)境無(wú)影響。5）實(shí)施后對(duì)職工職業(yè)健康無(wú)危害。6）實(shí)施后符合河北省《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB13/2169—2015 之4.2 條規(guī)定“顆粒物無(wú)組織排放濃度限值，無(wú)組織排放源，有廠房生產(chǎn)車間8 mg/m3”的標(biāo)準(zhǔn)。7）正常運(yùn)行能耗成本低于0.2 元/噸鋼。

2 轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵技術(shù)應(yīng)用效果

2.1 除塵應(yīng)用效果

某鋼廠三次云霧除塵設(shè)備投入運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位顆粒物最高濃度為2.483 mg/m3，符合《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2169—2015）企業(yè)大氣污染物無(wú)組織濃度排放 “顆粒物無(wú)組織排放濃度限值，無(wú)組織排放源，有廠房生產(chǎn)車間8 mg/m3”的標(biāo)準(zhǔn)[4]。并且與傳統(tǒng)頂吸布袋除塵相比，轉(zhuǎn)爐廠房?jī)?nèi)環(huán)境污染得到了明顯改變；運(yùn)行后對(duì)設(shè)備和職工健康沒有影響。

2.2 運(yùn)行能耗效果

三次云霧除塵設(shè)備投入運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間統(tǒng)計(jì)用水量、蒸汽使用量、電表抄數(shù)、轉(zhuǎn)爐冶煉鋼產(chǎn)量，計(jì)算得出軟水消耗為0.02 元/噸鋼，蒸汽消耗為0.08 元/噸鋼，電耗為0.0048 元/噸鋼，總的能耗為0.15 元/噸鋼，低于要求的0.2元/噸鋼。

3 轉(zhuǎn)爐三次云霧除塵技術(shù)的發(fā)展

三次云霧除塵技術(shù)采用短流程就地沉降除塵，屬于投資少，見效快的“短平快”項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)實(shí)施后效果能夠滿足目前環(huán)保要求，可以運(yùn)用于無(wú)組織排放的廠房、皮帶通廊、大中包翻包區(qū)域、廢鋼間區(qū)域等。

4 結(jié)語(yǔ)

三次云霧除塵技術(shù)能耗是頂吸布袋除塵的1/16，合理應(yīng)用該技術(shù)，使廠房?jī)?nèi)的冒煙情況得到基本改善，轉(zhuǎn)爐廠房頂煙塵無(wú)組織放散情況基本杜絕。該技術(shù)與其他除塵技術(shù)相比，具有較大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。