吳方耀，徐 堯

（中鋼集團(tuán)天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，武漢 430205）

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置一般是對(duì)冶煉過(guò)程中出現(xiàn)的粉塵、顆粒物、污染氣體等進(jìn)行采集，并通過(guò)內(nèi)置結(jié)構(gòu)進(jìn)行覆蓋式處理。轉(zhuǎn)爐除塵裝置具有良好的過(guò)濾效果，部分還可以將收集和處理的粉塵壓縮分解，有效地降低空氣污染，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的多維控制。但是，由于煉鋼廠轉(zhuǎn)爐日產(chǎn)的冶煉工作量劇增，簡(jiǎn)單的除塵裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期處理目標(biāo)，極易造成冶煉事故，影響作業(yè)安全。雖然傳統(tǒng)除塵裝置超低排放控制方法[1-2]能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期控制目標(biāo)，但是其對(duì)排放控制區(qū)域的劃定并不清晰，導(dǎo)致排放控制結(jié)果存在一定誤差?，F(xiàn)階段應(yīng)用的除塵裝置超低排放控制方法一般為單向結(jié)構(gòu)，效率較低，導(dǎo)致控制效果不佳。因此，本研究設(shè)計(jì)一種煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法，然后對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。

1 方法設(shè)計(jì)

1.1 確定初始排放控制范圍

結(jié)合當(dāng)前煉鋼廠的需求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定初始排放控制范圍。采用濕法脫硫，計(jì)算超低排放控制的覆蓋范圍?；A(chǔ)排放流化范圍的標(biāo)定一般采用燃燒+干法/半干法處理[3]，在實(shí)現(xiàn)粉塵預(yù)處理的同時(shí)，測(cè)定實(shí)際排放速度，明確排放控制的覆蓋范圍[4]，如式（1）所示。

式中：U為覆蓋排放控制范圍；θ為可控的排放速度；S為單元覆蓋范圍；T為定向的控制耗時(shí)。

根據(jù)當(dāng)前的測(cè)定與計(jì)算，將得出的覆蓋排放控制范圍設(shè)定為基礎(chǔ)的排放控制等效范圍[5]。在后續(xù)的排放處理過(guò)程中，均要依據(jù)此范圍進(jìn)行邊緣排放測(cè)定及標(biāo)出處理，為排放控制奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 設(shè)計(jì)交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)

交叉排放的覆蓋控制范圍大，針對(duì)性強(qiáng)，可以增強(qiáng)煙塵排放控制效果，具有穩(wěn)定性。結(jié)合煉鋼廠排放的煙塵特征進(jìn)行分類控制處理，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的大氣污染物主要包括煙塵、SO2以及重金屬。這類煙塵的主要特征與轉(zhuǎn)爐運(yùn)行存在直接關(guān)聯(lián)，一般粉塵粒徑不小于12 μm，占比高達(dá)25%，可以利用這一特征，采用交叉處理方式，設(shè)計(jì)排放控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)交叉排放控制，分多個(gè)階層設(shè)定控制濃度。合理調(diào)整各個(gè)控制環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)及排放控制目標(biāo)，以強(qiáng)化交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果。

1.3 構(gòu)建多階除塵裝置超低排放控制模型

煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置通常采用全覆蓋，并部署局域覆蓋，在排放控制過(guò)程中會(huì)消耗大量能量，單一的排放控制結(jié)構(gòu)也會(huì)造成負(fù)擔(dān)，因此要采用多階除塵裝置超低排放控制模型。結(jié)合煉鋼廠轉(zhuǎn)爐的粉塵排放特征，在初始模型中設(shè)定顆粒物的標(biāo)準(zhǔn)排放濃度，一般為12.5 mg/m3，綜合除塵效率需要控制在89.52%～99.90%。流化床煙塵控制的綜合除塵效率不低于99.98%。完成基礎(chǔ)控制標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置后，設(shè)計(jì)模型的超低排放控制結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。通過(guò)多層級(jí)的排放控制結(jié)構(gòu)和多標(biāo)準(zhǔn)的控制排放濃度限制，強(qiáng)化控制效果，增強(qiáng)模型控制能力，為后續(xù)除塵工作的執(zhí)行提供參考。

圖1 多階除塵裝置超低排放控制模型結(jié)構(gòu)

1.4 通過(guò)關(guān)聯(lián)圖譜處理實(shí)現(xiàn)排放控制

關(guān)聯(lián)圖譜是一種強(qiáng)化超低排放控制的關(guān)聯(lián)性限制技術(shù)。轉(zhuǎn)爐的粉塵產(chǎn)生量較大，采用濕法脫硫先分解粉塵中的雜質(zhì)，再結(jié)合低氮燃燒和選擇性催化還原（SCR）的超低排放控制環(huán)節(jié)，進(jìn)一步消除粉塵中的有害物質(zhì)和擴(kuò)散物質(zhì)，確保排放時(shí)的安全與穩(wěn)定。接下來(lái)，將轉(zhuǎn)爐內(nèi)的操作溫度控制在250 ～350 ℃，通過(guò)圖譜技術(shù)觀察爐內(nèi)粉塵量。轉(zhuǎn)爐尾部收集后，粉塵進(jìn)入除塵裝置，將洗滌器布置在除塵設(shè)備后側(cè)，下游設(shè)置靜電除霧。此時(shí)，通過(guò)關(guān)聯(lián)圖譜觀察粉塵排放量的變動(dòng)，同時(shí)分多個(gè)階段進(jìn)行排放控制，避免煙氣處理量過(guò)大、壓損高、成本高等問(wèn)題，提升整體排放控制質(zhì)量和效率。粉塵連續(xù)監(jiān)測(cè)期間，可以在同時(shí)段多維觀測(cè)，確保圖譜觀測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性，更好地保證粉塵排放控制效果。

2 方法測(cè)試

為了驗(yàn)證煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法的有效性，進(jìn)行試驗(yàn)（試驗(yàn)組）。選定某煉鋼廠的轉(zhuǎn)爐作為測(cè)試對(duì)象，以相關(guān)研究[1-2]提出的2 種傳統(tǒng)除塵裝置超低排放控制方法為對(duì)照組（對(duì)照組1 和對(duì)照組2），在實(shí)驗(yàn)室中模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，引入模擬廢氣來(lái)模擬轉(zhuǎn)爐運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的廢氣。一是道路行駛過(guò)程的氮氧化物（NOx）排放控制方法，二是燃油系統(tǒng)污染物控制方法。采用本文方法和對(duì)照組方法，對(duì)轉(zhuǎn)爐除塵裝置的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到超低排放目標(biāo)。

2.1 測(cè)試環(huán)境及參數(shù)

結(jié)合實(shí)際測(cè)定需求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法的測(cè)試環(huán)境。明確轉(zhuǎn)爐粉塵排放范圍，計(jì)算出超低排放的邊緣值，對(duì)每個(gè)排放極限點(diǎn)位進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)定，以便進(jìn)行后續(xù)測(cè)定及排放控制。各個(gè)邊緣點(diǎn)位增設(shè)一定數(shù)量的監(jiān)測(cè)控制節(jié)點(diǎn)，設(shè)置轉(zhuǎn)爐排放控制裝置，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均獨(dú)立安裝，但是應(yīng)用時(shí)需要關(guān)聯(lián)，以便采集、匯總和整合周期內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。初始排放控制指標(biāo)及參數(shù)的設(shè)定如表1 所示。綜合分析轉(zhuǎn)爐的運(yùn)行狀態(tài)及除塵裝置的覆蓋除塵范圍，計(jì)算初始的灰飛量，如式（2）所示。

表1 轉(zhuǎn)爐除塵裝置初始排放控制指標(biāo)及參數(shù)

式中：G為排放初始灰飛量；P為排放的覆蓋范圍；φ為除塵速度；a為單元除塵頻次；ω為堆疊范圍。

2.2 結(jié)果分析

將本研究設(shè)計(jì)的超低排放控制周期劃分為5 個(gè)，在排放初始灰飛量的限制與控制標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，計(jì)算排放控制后的粉塵濃度差值，如式（3）所示。

式中：Y為粉塵濃度差值；R為覆蓋范圍；t為控制頻次；v為重復(fù)控制范圍；w為脫硫次數(shù)。

測(cè)試粉塵超低排放控制效果，如圖2 所示。相較2 個(gè)對(duì)照組，試驗(yàn)組的粉塵濃度差值被控制在5.2 mg/m3以下，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置超低排放控制方法更加有效，該超低排放控制結(jié)構(gòu)更加靈活，針對(duì)性更強(qiáng)。

圖2 粉塵超低排放控制效果

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種煉鋼廠轉(zhuǎn)爐除塵裝置的超低排放控制方法，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效降低轉(zhuǎn)爐除塵裝置的粉塵排放濃度，同時(shí)具有良好的可操作性，能夠在復(fù)雜環(huán)境下靈活處理粉塵，使其達(dá)到煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)不同情況。在實(shí)際應(yīng)用中，要確定初始排放控制范圍，設(shè)計(jì)交叉超低排放控制結(jié)構(gòu)，構(gòu)建多階除塵裝置超低排放控制模型，通過(guò)關(guān)聯(lián)圖譜處理實(shí)現(xiàn)排放控制。