動力波除塵技術在不銹鋼渣熱燜處理線的應用

白云燕 賈 寧

(1.山西太鋼工程技術有限公司，山西 太原 030009; 2.太鋼加工廠，山西 太原 030001)

太鋼加工廠渣場承擔著太鋼全部鋼渣的傾倒及處理工作，在2006年6月渣場建成投產了不銹鋼渣冷處理車間，年處理不銹鋼渣89萬t/年，2013年12月又完成了不銹鋼渣冷卻車間4號、5號處理線罐內打水改為熱燜池熱燜的工藝改造，設計年處理不銹鋼渣100萬t/年。改造之后的不銹鋼渣處理工藝為：渣罐車→燜渣池→機械搗碎→加蓋→打水→燜料→起蓋→打水冷卻→機械翻料→打水冷卻→裝車外運，上述工藝的每個環節，均產生大量的廢氣。由于該廢氣性質較為特殊：黏性重、廢氣量大、水蒸氣多、廢氣波動大、溫度高(≥80 ℃)、固體粉塵含量高(以氧化鈣、氧化鎂為主，冷凝水呈強堿性)、廠房空間大且密封性差等原因，國內尚無合適的除塵設備以及比較成熟的、可供借鑒的企業經驗供參考，所以冷卻車間內含塵蒸汽為無組織排放，通過門窗外溢嚴重，每月發生粉塵外溢事件10多起，對渣場周邊環境造成較大影響。重污染天氣情況下，太原市環保局進駐渣場，對渣場實施限產管控，直接影響到太鋼的正常生產組織。通過近年來的不斷摸索和對現存各種除塵工藝的調研、對比及小規模試驗，2017年太鋼集團公司決定采用動力波除塵工藝設施對熱燜處理過程中產生的含塵蒸汽進行處理，徹底解決了不銹鋼渣熱燜處理線的環境污染問題。

1 動力波除塵器的工作原理和優缺點

1.1 動力波洗滌技術的起源

動力波煙氣洗滌技術是美國杜邦公司(E.I.Du Pont Company)在20世紀70年代研發成功的煙氣洗滌技術，主要應用于工業廢氣的處理。20世紀80年代，孟山都環境化學公司(Environmental chemical company Monsanto)取得該技術的許可證，并應用于硫酸凈化工藝的標準設計，取得了極大的成功。該技術具有設備結構簡單、效率高、對煙氣的適應范圍廣、運行穩定、不易結垢等優點，被越來越多的冶煉、發電、化工等企業用來處理煙氣中的SO2，使排放的煙氣達到環保要求。目前，世界上已有數百套工業裝置應用于廢酸回收、冶煉煙氣處理、硫酸凈化工藝、粉煤鍋爐尾氣處理，以及二氧化鈦酸解等40多個不同的生產領域。

1.2 動力波除塵器的原理

動力波除塵器又稱動力波洗滌器，它由逆噴塔和分離罐兩部分構成。含污染物的煙氣自上而下(也可反向)進入直桶型的逆噴管中，而吸收液自下而上(也可反向)噴射與氣體逆向接觸，由于氣液動量平衡原理，形成均一的湍動的反應區域，形象地稱為泡沫區，在此區域實現煙氣急冷，粉塵脫除的功能。初步的氣液分離在塔內進行，然后再通過一組或二組高效除霧器，除去夾帶的微小液滴，清潔的煙氣從煙囪排出，沉淀物從容器底部外排。動力波除塵器適用于去除粒徑0.1 μm～100 μm的塵粒﹐除塵效率為95%～99%﹐壓力損失約1 200 Pa。

1.3 動力波除塵器的優缺點

動力波除塵器是一種新型、高效的濕法洗滌器，它的優點有：

1)高溫氣體能被經濟地用水冷卻進而被洗滌。

2)動力波除塵器在初始投資上比相應的袋式除塵器或靜電除塵器要便宜。

3)能通過同一個設備捕集氣態和顆粒污染物并能減少氣味。

4)能安全地捕集和中和許多易燃易爆物。

5)能處理許多粘性的或者吸濕性的物質。

6)比干法捕集系統的結構更緊湊，占地較少。

同時它也具有以下缺點：

1)可能能耗比有些設備高。

2)可能發生干法捕集中不具有的腐蝕問題。

3)可能需要寒冷天氣下的設備防凍措施。

4)排放的廢氣中含水量會達到飽和，經常引起在排放口處蒸汽冷凝形成可見水霧和(或)在煙囪中水的凝結。

2 不銹鋼渣冷卻車間除塵系統的設計

該不銹鋼渣熱燜處理線的廠房長度為105 m，寬度為100 m，屋架下高度為22.5 m，共建有3條熱燜處理線，其中5號、6號處理線各建有9個燜渣池，此次改造后取消一個燜渣池建成清罐區，每個燜渣池一次處理90 t不銹鋼渣。正常情況下生產節奏為：1個池子倒渣，1個池子出渣，6個池子燜渣(其中兩個池子在打水)。4號處理線建有9個燜渣池，正常情況下生產節奏為：1個池子倒渣，1個池子出渣，其余7個池子燜渣(其中兩個池子在打水)。

除塵系統的劃分如下。

2.1 屋頂除塵系統

在廠房南北兩側各設一套風量為60萬m3/h的屋頂除塵系統，廠房換氣次數可達到5.0次/h，可以排出車間內的大部分余熱和一些飄到廠房上部的揚塵。另外，將燜渣時產生蒸汽(每個燜渣池的排蒸汽量設為2萬m3/h)也并入到此系統中。

2.2 移動罩除塵系統

5號、6號處理線上各設有兩個移動除塵罩，當處于倒渣和出渣狀態時將移動除塵罩開到工位上進行除塵，每個移動罩的風量設計為20萬m3/h；清罐區設一個固定除塵罩，風量為15萬m3/h，清罐區1 d按工作8 h計算，每條線的總風量設定為60萬m3/h；4號處理線無清罐區，因此總風量設定為40萬m3/h。

除塵系統的工藝流程圖如圖1所示。

在廠房南北兩側分別新建噴淋循環冷卻水處理系統，其中南側水處理系統循環水量為4 400 m3/h，北側水處理系統循環水量為2 000 m3/h。

除塵噴淋循環冷卻系統主要供動力波除塵系統噴淋塔用水。噴淋水泵從吸水池吸水送至各除塵系統噴淋塔，噴淋回水通過回水溝自流進入平流沉淀池，經過沉淀處理后凈水溢流入吸水池。沉淀后的泥由刮泥機刮到泥漿泵吸入口，后經壓濾機壓成泥餅后定時清運到堆場。

3 除塵系統主要設備的參數

3.1 離心風機

離心風機參數見表1。

表1 離心風機參數表

3.2 動力波除塵器

動力波除塵器參數見表2。

4 治理效果

從2017年10月份投用至今，冷卻車間屋頂粉塵外溢事件為0，實現了冷卻車間關門、關窗生產，煙氣排放濃度一直在40 mg/m3以下，符合GB 28664─2012煉鋼工業大氣污染物排放標準的要求。

該系統幾個月來的監測結果見表3。

表2 動力波除塵器參數表

本工程實施后大大改善了不銹鋼渣處理線的現場環境，有效減少了粉塵排放，實現資源高效利用與生態環境保護的統一，同時也為國內相同工藝的不銹鋼渣處理線的環境治理提供了新思路、新方法。

表3 監測結果一覽表