李興勝，格爾子聰

(攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩有限公司,四川 西昌 615032)

西昌鋼釩2×360 m2燒結(jié)機(jī)，在生石灰和粉塵配加室，除塵灰通過星型卸灰閥給料至粉塵配料皮帶秤，經(jīng)加濕機(jī)加濕后卸料至膠帶機(jī)；生石灰(采用回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)，管道輸送至燒結(jié)配料礦槽，活性度>330 ml)通過星型卸灰閥給料至螺旋秤，螺旋秤卸料至膠帶機(jī)。所有燒結(jié)物料，經(jīng)配料室配料后，通過膠帶機(jī)運(yùn)輸進(jìn)一次混合機(jī)，在混合機(jī)內(nèi)消化生石灰。

煉鐵廠一次混合機(jī)濕式除塵器目前除塵管道極易堵塞，除塵效果差，設(shè)備運(yùn)行效率低，導(dǎo)致主線設(shè)備與除塵設(shè)備同步率不到80%。燒結(jié)配料車間現(xiàn)有的兩臺一混及配料傳輸皮帶運(yùn)行產(chǎn)生的廢氣粉塵存在無組織排放情況，根據(jù)一機(jī)一套的布置原則，需要安裝兩套皮帶密封罩及兩套除塵裝置進(jìn)行收集處理實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。通過工藝提升改造，投入新型環(huán)保設(shè)備，采用多力場濕式除塵裝置，配套塔外平流沉淀池的灰渣處理系統(tǒng)，處理后的含塵灰渣廢水主要成分為氫氧化鈣溶液及少量混合料灰，可回用于一混運(yùn)行使用。根據(jù)現(xiàn)場建設(shè)條件及廢氣設(shè)計參數(shù)，本著先進(jìn)高效、經(jīng)濟(jì)可靠、適應(yīng)范圍廣、布置簡單緊湊的原則進(jìn)行方案設(shè)計。燒結(jié)配料系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)超低排放，可有效改善勞動場所及周邊的大氣環(huán)境，并能適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，具有顯著的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

1 工藝現(xiàn)狀

燒結(jié)一次混合室為2個獨(dú)立的廠房，每系列一次混合采用一臺Φ4000 mm×18 000 mm圓筒混合機(jī)，為露天設(shè)置，給料膠帶機(jī)頭部可移動，該建筑物為12 m×8 m ；該室主要檢修設(shè)備采用1臺3 t電動單軌小車及1臺3 t電葫蘆，一混濕式除塵系統(tǒng)對應(yīng)工藝Ⅰ、Ⅱ系列的混合系統(tǒng)，相應(yīng)設(shè)置二套相同的一混濕式除塵系統(tǒng)。一混濕式除塵系統(tǒng)的設(shè)計總風(fēng)量為8000 m3/h (工況)，含塵廢氣經(jīng)SC-10濕式除塵器凈化后通過9-19No11.2D風(fēng)機(jī)由高出屋面約2 m的排氣筒排入大氣，除塵器下的污水由水道專業(yè)處理后進(jìn)入一次混合機(jī)內(nèi)。

圖1 現(xiàn)工藝簡圖

2 存在問題及原因分析

2.1 一次混合機(jī)煙塵治理缺點(diǎn)

燒結(jié)一次混合機(jī)煙氣(塵) 的特點(diǎn)可歸結(jié)為:(1)燒結(jié)一次混合機(jī)與燒結(jié)其他工藝設(shè)備相比，因?yàn)闊煔饬啃?，而往往被忽視，受到工藝操作和原料條件的影響，煙氣量不穩(wěn)定，波動較大;(2) 煙氣中粉塵濃度超標(biāo)且波動范圍較大，即使達(dá)到國標(biāo)要求的30 mg/Nm3限值，但未達(dá)到國家超低排放要求10 mg /Nm3限值;(3)煙氣中含濕量較高，在7%～15%范圍內(nèi)波動;(4)粉塵的黏附性較強(qiáng)，易黏附于排氣筒內(nèi)壁、管道及設(shè)備等處;(5) 煙氣中生石灰含量較高(占粉塵重量的 35% 以上);(6)煙氣溫度高于環(huán)境溫度，容易結(jié)露，存在溫差效應(yīng)變化大，治理困難。2019年某月份專業(yè)機(jī)構(gòu)對一混除塵出口濃度檢測結(jié)果見表1所示。

2.2 工藝缺陷分析

西昌鋼釩煉鐵廠一次混合機(jī)煙塵治理中配置了除塵設(shè)備，目前使用濕法除塵，濕法除塵缺點(diǎn)在于:(1) 產(chǎn)生的污泥返回主皮帶參與配料，因水分大對配料混合產(chǎn)生負(fù)面影響，外排則產(chǎn)生二次污染;(2)需設(shè)置沉淀池處理污水，占地面積大，運(yùn)行費(fèi)用高;(3)除塵管路易堵塞，由于混合機(jī)內(nèi)屬于潮濕且高于常溫的環(huán)境，燒結(jié)料混合過程產(chǎn)生的廢氣中的 Ca(OH)2易吸收空氣中的 CO2生成碳酸鈣，從而使物料在管道內(nèi)壁黏附和硬化。長時間運(yùn)行造成除塵器進(jìn)風(fēng)管徑變小直至堵塞，導(dǎo)致除塵器無法工作。最關(guān)鍵的是濕法除塵的排放濃度也遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)行的國家及行業(yè)大氣污染物排放限值。塑燒板除塵雖然排放濃度能滿足要求，但投資造價高，設(shè)備阻力大，運(yùn)行費(fèi)用高，而且塑燒板易堵塞，運(yùn)行維護(hù)難度大，無法長期穩(wěn)定運(yùn)行。袋式除塵雖然排放濃度能滿足要求，但因混合機(jī)煙氣(塵)的特點(diǎn)，除塵管道易堵塞，布袋易板結(jié)、糊袋，因此運(yùn)行維護(hù)難度大，無法長期穩(wěn)定運(yùn)行。

表1 改造前一混除塵出口濃度檢測結(jié)果

2.3 運(yùn)輸皮帶粉塵外揚(yáng)

部分皮帶運(yùn)輸料線設(shè)計敞開式，膠帶機(jī)輸料皮帶僅設(shè)置了防雨罩，而返程皮帶未封閉；轉(zhuǎn)運(yùn)站僅封閉了部分膠帶機(jī)頭和尾輪所在平臺，存在粉塵隨風(fēng)逸散的現(xiàn)象，產(chǎn)生了大量的粉塵外揚(yáng)，煙塵得不到合理的控制，造成該區(qū)域煙霧彌漫，人員很難進(jìn)入，檢修及操作極為困難。

3 混合機(jī)煙塵治理新技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 技術(shù)方案

3.1.1 工藝系統(tǒng)設(shè)計及配置

1)除塵工藝：本設(shè)計采用一種低能耗高品質(zhì)粉塵凈化治理工藝。

2)系統(tǒng)配置流程：廢氣經(jīng)集塵罩收集——溶降塵裝置——渦旋降塵裝置——水簾降塵裝置——引風(fēng)機(jī)——共振消白裝置，達(dá)標(biāo)后經(jīng)15 m高排氣筒排放。

3)多力場濕式除塵除霧裝置主要由風(fēng)管系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、降塵除霧系統(tǒng)、灰渣廢水處理系統(tǒng)、電氣及液位自控系統(tǒng)等組成。

4)設(shè)備年利用率達(dá)8600小時以上。

3.2 系統(tǒng)組成及工藝原理說明

3.2.1 系統(tǒng)概述

石灰配料皮帶運(yùn)行時，通過在配料倉下料口后端設(shè)置一個集塵點(diǎn)，并在下料口前端形成負(fù)壓區(qū)，有效阻止粉塵溢出。同時，后端80米傳輸皮帶安裝密封罩，在密封罩上方及一混入口分別設(shè)置兩個集塵點(diǎn)，混合機(jī)入料口、出料口分別設(shè)計吸塵管道裝置至多力濕式除塵裝置。收集的蒸汽及粉塵經(jīng)溶降塵管道匯總到一套高效濕式除塵除霧裝置，并經(jīng)15 m高排氣筒排空。廢氣系統(tǒng)的主要設(shè)備包括引風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、支架、排氣筒等。

3.2.2 主要核心設(shè)備及工藝

溶降塵防堵系統(tǒng)：主要由噴淋裝置、氣液擾流裝置組成，通過前端的噴淋裝置形成高速水團(tuán)強(qiáng)力沖擊含塵廢氣，在集塵管內(nèi)形成水、氣、塵、漿混合湍流，溶解并挾降大部分的石灰微塵。

水簾除塵除水系統(tǒng)：廢氣流速大幅度降低，通過系統(tǒng)內(nèi)的水簾裝置，實(shí)現(xiàn)對廢氣內(nèi)微塵及水霧的二次吸收，同時在重力的作用下，微塵和水簾沉降入裝置底部的集液槽，并進(jìn)入裝置外的循環(huán)池。

渦旋離心脫水系統(tǒng)：廢氣經(jīng)前端除塵除水處理后，形成含液氣流進(jìn)入后端的渦旋離心脫水裝置，在塔內(nèi)離心作用下，含液氣流高速切向旋入筒內(nèi)，筒內(nèi)壁襯有開著導(dǎo)槽的高分子隔板，漿液進(jìn)入隔層匯集并回流入循環(huán)沉淀池，實(shí)現(xiàn)徹底的水霧分離，含有少量霧滴的廢氣進(jìn)入后端的消白除霧系統(tǒng)。

共振聲波除霧消白系統(tǒng)：利用設(shè)備共振在塔內(nèi)形成超低頻聲波促使水霧達(dá)到微小的共振，團(tuán)聚為大液滴后，經(jīng)上端的填料裝置凝聚團(tuán)簇捕捉并再次形成更大液滴掉落收集。

至此，經(jīng)過前端的二段除塵同時兼脫水功能的設(shè)備處理，再經(jīng)最后端的除霧設(shè)備，傳統(tǒng)濕法除塵設(shè)備存在的水霧粉塵問題得到徹底解決，從而實(shí)現(xiàn)超低排放。

水力循環(huán)及平衡系統(tǒng)：主要由循環(huán)箱、循環(huán)泵及相應(yīng)管道和噴淋裝置組成，各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的循環(huán)噴淋液及脫除的霧滴漿液匯入循環(huán)箱內(nèi)循環(huán)利用，并通過水力自動平衡的控制，實(shí)現(xiàn)除塵灰(氫氧化鈣、料灰)及澄清液(氫氧化鈣溶液)的回收利用。

圖2 多力濕式除塵裝置設(shè)計圖

圖3 多力濕式除塵裝置設(shè)計圖

3.2.3 優(yōu)化工藝設(shè)計技術(shù)研究

1)風(fēng)機(jī)溫度、振動、外排數(shù)據(jù)、液位、溢流閥、噴淋裝置、清洗泵、混合機(jī)供水泵等運(yùn)行數(shù)據(jù)能上傳到中控室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。溫度、振動、外排數(shù)據(jù)做歷史趨勢圖。溢流閥、液位、排污閥、噴淋裝置、清洗泵、混合機(jī)供水泵設(shè)計連鎖控制，實(shí)現(xiàn)總體設(shè)備技術(shù)優(yōu)化。

2)采用自主開發(fā)的技術(shù)，并結(jié)合業(yè)主方的具體實(shí)際條件，在考慮到技術(shù)的可靠性和先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，盡可能降低工程的總投資額和實(shí)際運(yùn)行的成本，因地制宜、合理布局，減少占地面積，節(jié)省投資。

3)在設(shè)計時考慮工藝水、除塵液等的循環(huán)使用，高效濕式除塵消白裝置選擇合理的液氣比，節(jié)約水、電等運(yùn)行成本；實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)所有風(fēng)機(jī)、水泵一鍵啟動開機(jī)、一鍵啟動停機(jī)，操作簡便，全自動化無人值守運(yùn)行。

4)除塵系統(tǒng)工作時不影響設(shè)備的正常運(yùn)行，并保證在給定設(shè)計條件下，確保廢氣中粉塵達(dá)標(biāo)排放。處理裝置使用壽命長、操作維護(hù)簡單，布置緊湊、占地面積小。處理設(shè)施有較高的耐沖擊負(fù)荷能力。

3.3 膠帶運(yùn)輸封閉式改造技術(shù)

皮帶通廊封閉，采用單層輕型(管架結(jié)構(gòu))門式剛架結(jié)構(gòu)(分為單跨、三跨結(jié)構(gòu))，該結(jié)構(gòu)直接作用于原通廊平臺上，其相對高度為3.3 m，兩側(cè)1.8 m以下采用淺灰色，0.6 mm厚YX28-205-820型彩色壓型鋼板；上段為阻燃型PVC陽光板，屋面瓦為冷灰色(外表面)0.8 mm厚YX51-250-750型彩色壓型鋼板，內(nèi)表面均為乳白色。通廊兩側(cè)錯位開窗，窗與窗間距大于25 m。

圖4 皮帶通廊封閉設(shè)計圖

4 改造效果

應(yīng)用SQ-多力場高效濕式除塵超低排放裝置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體布置流暢完備。工藝上實(shí)現(xiàn)了三級濕式除塵除水+超低排放裝置+風(fēng)管防堵裝置，運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了傳輸皮帶及一混設(shè)備無蒸汽粉塵溢出，顆粒物排放指標(biāo)小于10 mg/Nm3，煙囪排口除霧。運(yùn)行過程中液位自平衡且無人值守，主除塵設(shè)備無平臺及人孔可長時間免維護(hù)、風(fēng)管免清理的運(yùn)行效果。

捕集的除塵廢水回用于一混，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

通過在主風(fēng)管和支風(fēng)管布置噴淋裝置溶解和沉降大部分粉塵，采用了特種噴槍有效防堵，多支噴槍形成一定角度在管道內(nèi)交叉噴淋，能挾裹和擊落高濃度粉塵在管道底部形成湍流進(jìn)入水簾降塵裝置，同時，也能防止風(fēng)管堵塞；水簾除塵除水通過在除塵箱體內(nèi)設(shè)計的水簾裝置，循環(huán)液通過特殊裝置形成大顆粒密集水珠吸附并沉降，其噴淋系統(tǒng)不采用噴嘴，降低了其堵塞的風(fēng)險并能避免水幕除塵過程中形成的大量水霧。

渦旋離心脫水能進(jìn)一步除去大顆粒水滴，有效避免水滴進(jìn)入風(fēng)機(jī)增加后端設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，增強(qiáng)后端除霧消白效果；除霧塔內(nèi)的微小霧滴在填料裝置上團(tuán)聚成大顆粒水滴，通過共振裝置產(chǎn)生共振，掉落脫除。

管道材質(zhì)采用脫硫?qū)Ｓ肍PP板材制作，管壁光滑避免粉塵黏附。管道內(nèi)增加特種噴槍，持續(xù)運(yùn)行保持管壁潤濕。增加的清水反沖洗裝置確保管道積泥能及時沖刷。整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單操作和無人值守運(yùn)行。改造后2020年某月份專業(yè)機(jī)構(gòu)對一混除塵出口濃度檢測結(jié)果見表2所示。

表2 改造后一混除塵出口濃度檢測結(jié)果

5 結(jié)語

通過《西昌燒結(jié)一混及運(yùn)輸線粉塵超低排放治理技術(shù)研究 》成果的實(shí)施，煉鐵燒結(jié)混合機(jī)生產(chǎn)運(yùn)輸線區(qū)域運(yùn)行過程中，無明顯肉眼可見粉塵無組織排放，治理區(qū)域崗位粉塵濃度小于8 mg/m3。皮帶機(jī)物料輸送粉塵外逸達(dá)到超低排放要求，對公司率先達(dá)到超低排放企業(yè)及環(huán)?！癆 級”企業(yè)目標(biāo)要求，完成超低排放任務(wù)具有重大意義。投入SQ-多力場高效濕式除塵超低排放裝置應(yīng)用，提高了燒結(jié)混合機(jī)生產(chǎn)區(qū)域煙塵治理能力，確保環(huán)保設(shè)備安全、可靠運(yùn)行，燒結(jié)一混除塵效果主要表現(xiàn)為：(1)有組織排放粉塵濃度<10 mg/Nm3；(2)系統(tǒng)作業(yè)率≥96%，與燒結(jié)機(jī)同步運(yùn)行率100%；(3)一次混合機(jī)頭部崗位粉塵濃度≤8 mg/Nm3；(4)延長設(shè)備使用壽命，除塵管道清堵周期六個月，噴嘴使用壽命達(dá)一年以上。