張 戈，李雪濤，鄒仲平，李 輝

（1.山東鋼鐵集團 有限公司研究院，山東 濟南 250000；2.山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司檢修事業(yè)部，山東 濟南 250000；3.山東建筑大學 材料科學與工程學院，山東 濟南 250000；4.山東理工大學 材料科學與工程學院，山東 淄博255000）

1 軋線除塵面臨問題的提出

1.1 軋線除塵目前處于剛剛起步階段

鋼鐵行業(yè)無組織排放具有排放總量大、管理難度大的特點：工序多，無組織排放占比大、攤放源點多、線長、面廣，排放源隱蔽、陣發(fā)性強、動態(tài)變化、治理難度大，是鋼企的頑疾[1-4]。軋線生產(chǎn)是鋼企典型無組織排放點，因工藝結(jié)構(gòu)特點，具有生產(chǎn)線長、種類繁多、設備密集、封閉困難、煙粉塵中混有大量水蒸氣、治理難度大，目前已運行的軋線除塵裝備投資大、運行費用，研究經(jīng)濟型軋線除塵技術(shù)與裝備迫在眉睫。

1.2 軋線無組織排放治理是強制性要求

2019 年 4月 22 日，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委、工信部、財政部、交通運輸部等五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，對鋼鐵企業(yè)超低排放提出了明確要求。這對鋼鐵企業(yè)來說，將面臨更加嚴厲的環(huán)保標準約束和空前巨大的法律風險。鋼企加快各工序無組織排放治理和煙氣超低排放達標是目前和今后一段時間內(nèi)環(huán)保工作的重中之重。高效冶金粉塵噴霧抑制、小功率吸塵過濾、互聯(lián)網(wǎng)集中智能管控成套裝備技術(shù)的研究與應用課題正是順應國家環(huán)保要求和各企業(yè)環(huán)保需求應運而生。鋼鐵行業(yè)是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的主戰(zhàn)場，做好鋼企無組織排放治理技術(shù)與裝備的開發(fā)應用具有良好的經(jīng)濟效益和社會、環(huán)保效益。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 軋線粉塵排放特點

(1)鋼坯軋制期間產(chǎn)生大量水蒸氣、脫落氧化鐵粉，雖然部分氧化鐵粉塵被高壓水帶走，但仍有大量超細的氧化鐵粉塵隨水蒸氣向上擴散，形成黃白色蒸汽污染物，主要成分為Fe2O3、FeO、水蒸氣等。

(2)粉塵逸散在車間廠房內(nèi)，不但嚴重污染車間內(nèi)的工作環(huán)境，影響工人身體健康，同時對于車間內(nèi)的部分生產(chǎn)設備如變壓器、傳感器等電氣元件也造成大范圍的粉塵污染和水氣腐蝕。

(3)生產(chǎn)產(chǎn)生的粉塵相對于焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼的產(chǎn)塵量很少，但難捕集、濕度大。

2.2 技術(shù)不足

目前軋線除塵技術(shù)有噴淋降塵、“捕集罩密封，大功率吸塵，塑燒板過濾技術(shù)”等，在實際使用中暴露出的問題：

(1)除塵效果不佳，個別企業(yè)一味節(jié)省投資，采用簡單設施應付檢查，使用效果不達標；

(2)密封效果不好，大量煙氣泄露；

(3)投資高、運行費用高、工序能耗大，除塵過程中消耗了大量能源。

3 經(jīng)濟型軋線除塵的思路、技術(shù)路線及裝備

3.1 指導思想

走經(jīng)濟型軋線除塵之路，采用多種技術(shù)有效組合。智能化噴霧抑塵技術(shù)、耐高溫高效無毒聚塵劑應用技術(shù)、干霧除塵技術(shù)在粉塵的源頭及時治理；合理封閉，非標設計可調(diào)節(jié)、可移動捕集罩裝置、水幕墻軟密封裝置、電動卷簾裝置，按需要控制封閉空間和密封效果；小風量吸塵，減少野風混入，提高除塵效率；噴淋、靜電吸附組合式過濾塔高效過濾；結(jié)構(gòu)簡單的末端除塵裝置，將煙塵排放到軋線沖渣溝，不產(chǎn)生新的污染源，做到達標排放。

3.2 軋線除塵技術(shù)路線

依據(jù)軋線產(chǎn)塵特點及粉塵特性，選用對應的聚塵劑，通過噴霧抑塵裝備，在粉塵的源頭噴灑降塵，破壞粉塵的卷吸擴散條件；定制適應現(xiàn)場工況條件的捕集罩，避免大量野風混入，采用小功率風機吸塵；吸入的粉塵流經(jīng)高效過濾塔，再通過末端除塵裝置將過濾后的達標尾氣排入軋線沖渣溝，實現(xiàn)超低排放。

圖1 技術(shù)路線

3.3 經(jīng)濟型軋線除塵技術(shù)與裝備

（1）智能化噴霧抑塵裝置。由主機、控制器、噴霧調(diào)節(jié)裝置、分配器、噴霧噴頭、泡沫噴頭、泡沫發(fā)生器等組成。①主機，由控制器、藥液泵、水泵、分配器、計量器等組成。②控制器，對系統(tǒng)進行自動控制，可與生產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)運行或獨立操作運行，可一機對多點進行控制或多種方式運行。③噴霧調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)液體的霧化狀態(tài)防止出現(xiàn)滴流的現(xiàn)象。

（2）小風量系列吸塵裝置。由煙塵收集罩、吸風管、風機、除塵箱、排風管等裝置組成。①煙塵收集罩：安裝在煙塵生成區(qū)域，將產(chǎn)生的煙塵進行遮擋，防止逸散。②除塵箱：除塵箱與排風管和排污管連接，除塵后的氣體由排風管排出，除塵后的污水或沉淀的粉塵定期由排污管排出。

（3）定制捕集罩裝置。根據(jù)現(xiàn)場實際定制，由罩體、支撐架、驅(qū)動系統(tǒng)等裝置組成。①罩體：根據(jù)現(xiàn)場設備情況、環(huán)境特點以及煙塵產(chǎn)生的方式及區(qū)域，在不影響生產(chǎn)工藝、設備點巡檢、設備維護的情況下，設計簡單、維護方便、模塊化的捕集罩裝置。②支撐架：又稱捕集罩框架，用于對捕集罩進行支撐，支撐架根據(jù)實際需求，可設計成移動式和固定式兩種。

（4）系列噴淋、靜電除塵過濾塔。由緩沖罐、噴淋箱、團聚反應箱、出口緩沖罐、除塵罐等裝置組成。①緩沖罐：與噴淋箱連接，將風機送入的高壓、高速粉塵氣流進行降速、降壓后，送入噴淋箱。②噴淋箱：噴淋箱內(nèi)設計有噴淋系統(tǒng)，對進入箱體內(nèi)煙塵氣流噴灑夠?qū)怏w內(nèi)的顆粒進行濕潤、團聚、絮凝的藥劑。③團聚反應箱：連接在噴淋箱后，箱內(nèi)設計有擾流板，煙塵氣體通過擾流板后，在團聚反應箱內(nèi)形成紊亂氣流，氣體內(nèi)的顆粒物相互碰撞幾率增加，在藥劑的作用下進行團聚，絮凝。④除塵罐：除塵罐為離心式或靜電式設計。

（5）末端除塵裝置。分為豎式設計和臥式設計。①豎式末端除塵裝置由吸收罐、沉淀罐、抑塵環(huán)、閘板、濾網(wǎng)等裝置組成。a.吸收罐：管道出口深入吸收罐內(nèi)，罐內(nèi)裝有一定量的水，罐的兩端設計有通風口，通風口處安裝有濾網(wǎng)，與抑塵劑結(jié)合的煙氣氣體進入收集罐內(nèi)，煙氣內(nèi)的粉塵進在水中沉淀，空氣由通風口排出。b.沉淀罐：吸收罐出口與沉淀罐入口相連，粉塵進入沉淀罐內(nèi)，收集粉塵時，收集罐內(nèi)的閘板將收集罐的出口封閉，循環(huán)泵將沉淀罐內(nèi)的循環(huán)水泵入吸收罐內(nèi)，沉淀罐出口的閘板打開，粉塵在重力作用下從罐內(nèi)墜出。②臥式末端除塵裝置由管狀密封罩、排風管、抑塵艙、粉塵探測器等裝置組成。a.管狀密封罩：安裝抑塵艙、排風管、粉塵探測器等裝置，對設備內(nèi)的煙塵氣體進行二次防護，防止煙塵逸散。b.粉塵探測器：安裝在抑塵艙出口管路上，對抑塵后的氣體進行檢測，當氣體中的粉塵達標后，關(guān)閉抑塵艙之間的閥門，打開排風管閥門，將氣體排出，如果粉塵未達標，則關(guān)閉排風管閥門，打開抑塵艙之間的閥門，煙氣由下一級抑塵艙進行抑塵，直至分成含量達標。

（6） 耐高溫聚塵劑。聚塵劑是由多種高分子聚合物合成的高效濃縮液，具有良好的潤濕、團聚、滲透性能，能夠高效吸附捕集粉塵，減少工業(yè)粉塵排放。目前粉塵抑制大多用于礦山、煤場、土建施工等[5，6]。國產(chǎn)全新一代聚塵劑，粉塵捕集率高，耐溫性能更強，更適合鋼鐵行業(yè)高溫工作環(huán)境。產(chǎn)品價格低于國外進口產(chǎn)品。

（7）“顆粒匯”凈化技術(shù)裝置。該裝置基于成熟的靜電吸附原理，把常規(guī)凈化設備一維流動變?yōu)槿S流動，采取電磁流體場和濃度梯度場及重力場的交匯、庫侖力和不平衡撞擊力等多場力的聯(lián)合作用，由此相對于各種顆粒散發(fā)的污染源，形成一個“顆粒匯”，從而某些情況下可在沒有風機系統(tǒng)前提下，實現(xiàn)顆粒凈化。顆粒匯技術(shù)在氣溶膠凝聚方向有著顯著的優(yōu)勢，能夠更好地把有害物質(zhì)和病菌從空氣中分離?！邦w粒匯”凈化裝置包含設備導軌及電控系統(tǒng)。

（8）PFV濾筒過濾技術(shù)。采用PFV濾筒技術(shù)進行除塵，具有以下優(yōu)點：體積小，高度低，安全系數(shù)高；過濾效率高，可達到國家新排放標準（10mg/Nm3）；降流式設計無二次揚塵，清灰效率高，系統(tǒng)阻力低；較傳統(tǒng)布袋，控制點位更少，能耗減少。

4 軋材生產(chǎn)線經(jīng)濟型煙粉塵治理案例

4.1 現(xiàn)狀描述

某鋼廠大型H型鋼生產(chǎn)線，軋機設計為緊湊式串列形式，采用往復式軋制工藝，軋機之間連接緊湊，軋機空間設計緊密。工作時，軋件經(jīng)過粗、精軋機時，軋機前后產(chǎn)生大量氧化鐵皮、鐵屑粉塵，含量達到2g/m3以上，是生產(chǎn)線中粉塵污染最嚴重的區(qū)域。

4.2 粉塵抑制方案

采用“雙介質(zhì)”粉塵抑制方案。通過噴灑抑塵劑可加快粉塵中的顆粒物在除塵罩中除塵場內(nèi)的降塵速度，采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的粉塵抑制劑作為聚塵劑，粉塵捕集率高，耐溫性能更強，更適合鋼鐵行業(yè)高溫工作環(huán)境。

4.3 實施方案制定

現(xiàn)場軋機設備尺寸較大，周圍剩余空間較小，軋機機架內(nèi)部設備較多，空間狹小，因此在增加除塵裝置時，應從裝置運行穩(wěn)定性、操作便捷性、現(xiàn)場生產(chǎn)方便性等方面進行考慮。除塵裝置設計方案：

除塵裝置由移動吸塵罩、側(cè)翻轉(zhuǎn)遮塵罩、頂部翻轉(zhuǎn)遮塵罩等裝置組成。移動吸塵罩是由移動小車和吸塵罩組成，移動小車根據(jù)現(xiàn)場需要設計成“L”型，安裝在軋機入口和出口兩側(cè)，在軋機前后兩側(cè)及軋機頂部安裝可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的遮塵罩，與軋機出入口兩側(cè)的吸塵罩組成一個封閉的空間，使軋機在工作時產(chǎn)生的煙塵封閉在吸收系統(tǒng)內(nèi)，最終被吸入處理系統(tǒng)進行處理。

圖2 除塵裝置設計圖

4.4 方案優(yōu)點

（1）模塊化設計，安裝方便。能夠?qū)崿F(xiàn)達標排放。

（2）設備高度集約化，占地空間小、環(huán)境適應性強。

（3）設備投資少、運維費用低、操作簡單。

（4）根據(jù)產(chǎn)線情況進行差異化設計，滿足現(xiàn)場維修需求等特點。

5 結(jié)束語

經(jīng)過前期的設計選型與方案論證，無組織超低排放污染源抑塵技術(shù)、小功率吸塵技術(shù)、高效過濾技術(shù)、末端處理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)管控技術(shù)有機結(jié)合，可實現(xiàn)軋線超低排放要求。應用在鋼企無組織排放治理工作中，可使很多污染源在小投入、低成本運行地基礎(chǔ)上達到超低排放。