吳偉良

（浙江德創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆憬?紹興 312000）

引言

近日，山西省印發(fā)了《山西省鋼鐵行業(yè)超低排放2020年決戰(zhàn)計(jì)劃》，河北省發(fā)布了《河北省鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈集群化發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》，山東省印發(fā)了《鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/990-2019），江蘇徐州出臺(tái)了《徐州市2020年五大行業(yè)整合整治工作方案》，生態(tài)環(huán)境部也印發(fā)《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施制定技術(shù)指南（2020年修訂版）》[1]，可見(jiàn)國(guó)家及各地對(duì)鋼鐵行業(yè)的大氣污染治理始終尤為關(guān)注，推進(jìn)著鋼鐵產(chǎn)能的整合，提升著鋼鐵產(chǎn)業(yè)的集中化。

目前，國(guó)內(nèi)外大部分鋼鐵企業(yè)都是將熱態(tài)鋼渣進(jìn)行各種不同的冷卻處理后進(jìn)行加工，提取其中的金屬后再加以利用[2]，鋼渣的主要處理方法為熱悶、爐前熱潑、破碎、磁選后，渣粉送燒結(jié)配料或作水泥原料外賣[3]，但在鋼渣處理中會(huì)產(chǎn)生大量含塵、含水煙氣。

一、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)條件

鋼渣處理的煙氣量需根據(jù)產(chǎn)渣量、噴水量等確定，本文煙氣量暫按100000m3/h考慮，含塵濃度按1000mg/Nm3考慮，入口煙氣溫度約為400℃，含水量為30%。

二、煙氣凈化工藝

通過(guò)吸風(fēng)罩、煙道、引風(fēng)機(jī)將各出塵點(diǎn)的待處理煙氣收集；設(shè)置暖風(fēng)器將煙氣溫度從400℃降至100℃，空氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入暖風(fēng)器，經(jīng)過(guò)與熱煙氣換熱后，暖風(fēng)器出口熱空氣可分兩路，一路接到濕電出口，用于混合加熱凈煙氣以達(dá)到消白的目的，另一路可用于現(xiàn)場(chǎng)需要熱源的系統(tǒng)中；通過(guò)噴淋塔洗滌，去除部分粉塵且降溫，使煙氣達(dá)到飽和，此時(shí)煙氣溫度從100℃降至70℃；經(jīng)過(guò)濕電后，粉塵降至10mg/Nm3以下，具體煙氣凈化工藝流程如圖1所示。

三、主要子系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備

暖風(fēng)器本體阻力≤200Pa，入口煙氣溫度約為400℃，入口空氣溫度約為35℃，出口煙氣溫度約為100℃，出口空氣溫度約為330℃。

暖風(fēng)器主要由空氣加熱器和鼓風(fēng)機(jī)組成，類似于空氣預(yù)熱器。暖風(fēng)器布置于待處理煙氣與引風(fēng)機(jī)之間，通過(guò)降低煙溫，主動(dòng)改善進(jìn)入后續(xù)噴淋塔及濕電的煙氣條件，實(shí)現(xiàn)煙氣余熱利用，暖風(fēng)器出口熱空氣可分兩路，一路接到濕電出口，用于混合加熱凈煙氣以達(dá)到消白的目的，另一路可用于現(xiàn)場(chǎng)需要熱源的系統(tǒng)中。暖風(fēng)器采用模塊化換熱單元設(shè)計(jì)，換熱效果好，極其容易安裝和檢修。

噴淋塔入口煙氣量為55500m3/h，入口含塵濃度≤1g/Nm3（干基），入口煙氣溫度約為100℃，出口粉塵濃度＜400mg/Nm3（干基），噴淋塔阻力≤1600Pa。

噴淋塔設(shè)置多層噴槍，利用雙流體噴槍噴射霧化冷卻水與煙氣相混合，主要通過(guò)水的氣化潛熱將煙氣降溫，同時(shí)在噴淋塔內(nèi)設(shè)置高效除霧器及托盤(pán)，有效去除大顆粒粉塵，并使煙氣達(dá)到飽和狀態(tài)。

托盤(pán)上方會(huì)形成一層持液層，這將擴(kuò)大氣液間的接觸面積，強(qiáng)化氣液間的傳質(zhì)效果，同時(shí)氣液接觸產(chǎn)生泡沫層，氣相中的粉塵顆粒在通過(guò)泡沫層時(shí)，在慣性碰撞、截留、布朗擴(kuò)散等多種除塵機(jī)理的綜合作用下被去除，使煙氣得到充分洗滌。經(jīng)流場(chǎng)模擬，在相同條件下可獲得比空塔更高的脫除率。

濕電入口煙氣量為51000m3/h，入口含塵濃度＜400mg/Nm3（干基），入口煙氣溫度約為70℃，出口粉塵濃度＜10mg/Nm3（干基），濕電阻力≤300Pa。

濕電主要由殼體、陰極系統(tǒng)（放電極）、陽(yáng)極系統(tǒng)（集塵極）、噴淋系統(tǒng)、熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)等組成。濕電的原理如下：金屬放電極在直流高壓電的作用下，將其周圍煙氣電離，使粉塵顆?；蜢F滴粒子表面荷電，荷電粒子在電場(chǎng)力的作用下向集塵極運(yùn)動(dòng)，并沉積在集塵極上，捕集下來(lái)的水流或沖洗水流從集塵極頂部形成重力自流膜而流淌下來(lái)，將集塵極的顆粒帶走。濕式電除塵器主要經(jīng)歷荷電、收塵和清灰三個(gè)過(guò)程，進(jìn)而采用沖洗水沖刷集塵極表面來(lái)進(jìn)行清灰處理[4]。若從投資角度出發(fā)，可考慮將噴淋塔與濕電做成一體，濕電布置于噴淋塔塔頂。濕電內(nèi)煙氣流速按＜2m/s考慮，濕電各系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)置檢修通道，便于安裝及檢修。

四、存在的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

（一）結(jié)垢

在部分鋼渣處理冷卻過(guò)程中會(huì)噴灑水，發(fā)生水化反應(yīng)[5]，使得鋼渣處理煙氣具有一定的黏性、水硬性從而會(huì)導(dǎo)致極板、極線結(jié)垢。結(jié)垢后造成濕電放電不均勻，嚴(yán)重影響粉塵的捕集效率。

應(yīng)對(duì)措施：通過(guò)設(shè)置噴淋塔，采用多層噴淋層、托盤(pán)、高效除霧器，不斷地噴淋、洗滌，將部分粉塵脫除；濕電的陰極線、陽(yáng)極管采用不銹鋼材質(zhì)，有導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)良特性，采用間斷沖洗，預(yù)設(shè)每小時(shí)沖洗1次，每次沖洗3分鐘左右。沖洗頻率和沖洗時(shí)間可根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)，有效避免極線、極板的腐蝕、結(jié)垢。

（二）廢水

鋼渣處理煙氣經(jīng)過(guò)噴淋塔凈化，含塵顆粒降落至廢水，且伴有沉淀物（主要為石灰石、碳酸鎂等）產(chǎn)生。

應(yīng)對(duì)措施：在噴淋塔、濕電附近設(shè)置沉淀池，廢水通過(guò)排出泵排至沉淀池，沉淀過(guò)濾后，通過(guò)排污泵外運(yùn)泥漿，清水池內(nèi)清水冷卻至室溫通過(guò)清水泵去塔回用。

五、結(jié)論與展望

目前，鋼渣處理煙氣凈化工藝并不成熟，整體系統(tǒng)能耗均較高，投資較大。本文介紹的鋼渣處理煙氣凈化工藝運(yùn)維簡(jiǎn)單，安全可靠，余熱得到極大利用，能滿足在鋼鐵行業(yè)鋼渣處理后的廢氣治理需求。