淺談鋼企無組織排放煙粉塵的治理

張 戈 李雪濤 趙登軍

1.鋼鐵企業(yè)無組織排放煙粉塵治理提出的背景

1.1 國家高度重視環(huán)境治理

2018年5月，全國生態(tài)環(huán)境保護大會召開。6月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》，進一步明確了打好污染防治攻堅戰(zhàn)的時間表、路線圖、任務(wù)書。6月27日，國務(wù)院印發(fā)國發(fā)〔2018〕22號文件《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，明確了指導(dǎo)思想、目標指標以及重點區(qū)域范圍的總體要求，制定了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)、用地結(jié)構(gòu)、重大專項行動、區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控、法律法規(guī)體系、基礎(chǔ)能力建設(shè)和落實各方責(zé)任等9個方面的具體措施。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。12月10日舉行的中央經(jīng)濟工作會議提出，明年是全面建成小康社會和“十三五”規(guī)劃收官之年。會議指出，要打好污染防治攻堅戰(zhàn)，堅持方向不變、力度不減，突出精準治污、科學(xué)治污、依法治污，推動生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)。

1.2 鋼鐵行業(yè)是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的主戰(zhàn)場

由于全國鋼產(chǎn)量大，鋼鐵行業(yè)二氧化硫、氮氧化物、顆粒物排放量在工業(yè)行業(yè)中分別排名第三、第三和第一，因此，鋼鐵行業(yè)是藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的主戰(zhàn)場。只有咬緊牙關(guān)，爬坡過坎，中國鋼鐵業(yè)才能真正實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》，相應(yīng)的控制標準要求為：燒結(jié)機頭煙氣、球團焙燒煙氣在基準含氧量16%條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度分別不高于10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米；其他污染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度分別不高于10毫克/立方米、50毫克/立方米、150毫克/立方米。鋼鐵行業(yè)超低排放標準的推出，標志著非電行業(yè)在全國范圍內(nèi)的大氣治理工作即將拉開序幕。此次歷史最嚴的排放標準，顯示了政府堅決控制大氣污染、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的決心；環(huán)保稅、差異化電價、“有差別限產(chǎn)”等多維度獎懲政策，為超低排放改造的執(zhí)行力和持續(xù)性提供了有力保障。

2.鋼鐵企業(yè)煙粉塵無組織排放現(xiàn)狀與破題

鋼企無組織排放具有排放源數(shù)量多、陣發(fā)性強、分在散、對環(huán)境影響大的特點。原料系統(tǒng)、燒結(jié)、球團、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼工序，都存在不同程度的無組織排放情況，通常僅一個燒結(jié)或煉鐵車間，無組織排放源就多達上百個。據(jù)統(tǒng)計，粗鋼年產(chǎn)量在1000萬噸左右的鋼企內(nèi)部，無組織排放源數(shù)量在2000-3000個；從排放數(shù)據(jù)來看，企業(yè)無組織排放總量占到全廠顆粒物排放量的50%以上，其逸散濃度遠高于超低排放后的有組織排放源。擴散并沉降至周邊道路上的顆粒物，經(jīng)過運輸車輛碾壓后，易產(chǎn)生大量二次無組織揚塵，嚴重影響鋼鐵企業(yè)周邊區(qū)域環(huán)境。在超低排放綠色發(fā)展的大環(huán)境下，在歷史最嚴的排放標準面前，實施鋼鐵企業(yè)無組織排放煙粉塵治理技術(shù)是歷史的發(fā)展趨勢，也是鋼鐵行業(yè)生存發(fā)展的必然要求和持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

時下，環(huán)保督查風(fēng)暴愈演愈烈，眾多制造企業(yè)對環(huán)保除塵工藝的技術(shù)需求越來越多，相對比較成熟的除塵技術(shù)有干式過濾除塵和濕式重力除塵。基本結(jié)構(gòu)為過濾式除塵：有袋式除塵器、脈沖噴吹清灰除塵器、機械清灰除塵器、內(nèi)外濾式除塵器以及上進風(fēng)下進風(fēng)除塵器。基本結(jié)構(gòu)的濕式除塵：有重力噴霧濕式除塵器、旋風(fēng)式濕式除塵器、自激式濕式除塵器、填料式濕式除塵器、泡沫式濕式除塵器、文丘里濕式除塵器等。在鋼廠連鑄火切機煙塵的無組織排放治理上，濕式除塵技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用空間。

3.鋼鐵企業(yè)無組織排放煙粉塵治理技術(shù)與方案

鋼廠連鑄火切機煙塵屬于小面積集中爆發(fā)，火切鋼坯過程中斷面熔融金屬迅速氧化，產(chǎn)生單點集中氧化粉塵隨著熱氣流迅速上升，形成無組織排放點，且煙塵量大。

3.1 火切機無組織排放煙粉塵治理技術(shù)

為了達到環(huán)保超低排放要求，選擇可靠技術(shù)路線多層次治理，采用濕式霧化抑制粉塵技術(shù)和引風(fēng)集中除塵技術(shù)組合技術(shù)方案，達到了95%以上的煙塵超低排放治理。

3.1.1濕式霧化抑制粉塵技術(shù)機理

火切機煙塵無組織排放治理的初步治理，采取濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的粉塵抑制系統(tǒng)，煙塵爆發(fā)點有粉塵抑制系統(tǒng)產(chǎn)生的霧化液體集中覆蓋，在高效抑塵劑作用下，霧化液體粉塵的親和力好。同時增加水滴的比表面積，比表面積增加數(shù)倍，快速潤濕、表面滲透、團聚灰塵顆粒，大大增加了對氧化粉塵的捕捉能力，一次除塵效果就達到了80%左右。

濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的實現(xiàn)，包括抑制技術(shù)與抑制材料、霧化技術(shù)與霧化系統(tǒng)。

a）抑制技術(shù)與抑制材料。粉塵抑制裝置將水和抑制劑按比例混合，并通過壓縮空氣以泡沫或水霧的形式噴出，達到抑制粉塵的目的。

水霧的形成與作用：經(jīng)過不斷改進的獨特噴嘴，使水藥混合液體在噴嘴腔內(nèi)與壓縮空氣再次混合，并以微米級的霧化狀態(tài)均勻高速噴出，對無組織排放點實施霧化水壓制。

泡沫的形成與作用：將水藥混合的液體在發(fā)泡器內(nèi)再次與壓縮空氣混合，以泡沫的形式噴出，發(fā)泡量大、噴射均勻，形成對物料表面進行包裹，從源頭抑制粉塵的產(chǎn)生。

b）霧化技術(shù)與霧化系統(tǒng)。液體的霧化技術(shù)有獨特的噴嘴結(jié)構(gòu)，分為大流量噴嘴、小流量噴嘴、多向噴嘴以及泡沫噴嘴等。經(jīng)過抑制劑與水混合的液體，通過使用高速、大流量、微霧噴嘴，實現(xiàn)液體霧化。霧化液體噴射距離遠，最遠可達13米。小流量高速、多種角度噴嘴可適應(yīng)不同工況，霧化均勻效果好。由7組小流量噴嘴組成的多向噴嘴，控制面積大，使用場合廣泛。泡沫噴嘴將發(fā)生器制造的泡沫均勻噴出，包裹物料，抑制粉塵產(chǎn)生，效果極佳。

3.1.2 引風(fēng)除塵技術(shù)組合

在應(yīng)用濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的同時，將火切機無組織排放點上方實施封閉，采用引風(fēng)裝置，將一次處理后的無組織粉塵經(jīng)過引風(fēng)系統(tǒng)、二次霧化抑制粉塵、水封除塵后集中排放。水封粉塵的污水流入車間濁環(huán)水處理系統(tǒng)，形成閉環(huán)處理。

3.2 火切機無組織排放煙粉塵治理技術(shù)方案

3.2.1 源點抑塵

a）源點抑塵方案采用源點噴射高效抑制霧化睡起降塵。水箱為工業(yè)新水，經(jīng)過水泵提水加壓，并且與高效抑制劑混合進入分配箱，分配箱分配各個工作回路的工作藥水，經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，進入以壓縮空氣為動力的噴霧設(shè)施，經(jīng)各類噴頭射向無組織排放源點，高效率降低了工業(yè)氧化粉塵。見圖1。

圖1 源點抑塵示意圖

b）源點抑塵控制回路

源點抑塵工作效果有各類調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)抑制劑與工業(yè)水配比，調(diào)節(jié)工作水與壓縮空氣配比，形成最佳噴霧抑制粉塵效果。系統(tǒng)的啟停接入工業(yè)工控機，并入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計環(huán)保部門工作采樣的設(shè)施運行監(jiān)控接口，采用操作臺啟停與調(diào)節(jié)。在無組織排放點設(shè)計運行效果監(jiān)控采樣設(shè)施，全天候設(shè)施無組織排放治理效果監(jiān)控。

3.2.2 末端吸塵處理技術(shù)方案

火切機設(shè)備上空設(shè)置防塵蓋，用于潔凈氣流的遮擋與無組織粉塵的集中吸收處理。防塵蓋下方氣體吸力有引風(fēng)機提供，引風(fēng)機工作流量為粉塵自然吸力空氣流量和源點抑制降塵系統(tǒng)產(chǎn)生的氣流之和。防塵蓋吸收的污染氣流，經(jīng)過管線降塵與抑塵設(shè)備設(shè)施，處理為濁水與潔凈氣體，濁水進入車間濁環(huán)水系統(tǒng)集中處理循環(huán)使用，潔凈氣體自然排放。

4.鋼鐵企業(yè)無組織排放煙粉塵治理裝備

4.1 無組織排放煙粉塵抑制裝備設(shè)計

采用模塊化封閉設(shè)計，有電控系統(tǒng)、動力模塊、污染源霧化抑塵模塊以及氣液管線組成。其主要功能為實現(xiàn)無組織排放煙粉塵的高效抑制。水箱、高效抑制劑箱、電控箱、各類動力泵、各類調(diào)節(jié)閥、各類檢測原件、各類管線、動力纜以及控制纜集中模塊化，設(shè)計于一個對面兩側(cè)開門的模塊箱內(nèi)，形成煙粉塵抑制動力模塊。在火切機產(chǎn)塵的源點以及產(chǎn)塵影響區(qū)域，根據(jù)產(chǎn)塵氣流特點布置霧化噴嘴以及多向噴嘴，形成污染源霧化抑塵模塊。

4.2 末端吸塵處理技術(shù)應(yīng)用

裝備采用常規(guī)設(shè)計，分為煙粉塵罩裝置、風(fēng)機系統(tǒng)、兩位三通轉(zhuǎn)換裝置、濕式除塵裝置以及管線組成，其主要功能為完成火切機無組織排放源抑塵后的二次除塵，實現(xiàn)煙粉塵的超低排放。

5.煙粉塵治理

鋼鐵企業(yè)連鑄系統(tǒng)定尺火切鋼坯煙粉塵無組織超低排放的治理，經(jīng)過方案設(shè)計、設(shè)計選型與方案優(yōu)化、設(shè)備制作與現(xiàn)場基礎(chǔ)制作、設(shè)備現(xiàn)場安裝與冷熱調(diào)試、試運行及運行等五個階段，煙粉塵超低排放治理設(shè)備設(shè)施投入正常使用。該臺套超低排放治理設(shè)備具有無組織排放源點煙粉塵抑制、末端超低排放吸塵處理兩方面的功能，設(shè)計無組織煙粉塵超低排放的“堵”與“疏”工藝的結(jié)合，實現(xiàn)了超低排放目標。

5.1 無組織煙粉塵超低排放的“堵”工藝的現(xiàn)場實現(xiàn)

無組織煙粉塵超低排放的“堵”工藝，是經(jīng)過高效噴嘴和多向噴嘴霧化的水與高效抑制劑，覆蓋無組織煙粉塵排放源實現(xiàn)的。高效抑制劑對粉塵的抑制作用，高效抑制劑快速包裹粉塵下降，使火切過程中的“紅龍”消失了，只存在部分不可見的煙粉塵，實現(xiàn)了80%以上的除塵效果。

5.2 無組織煙粉塵超低排放的“疏”工藝的現(xiàn)場實現(xiàn)

無組織煙粉塵超低排放的“疏”工藝，是有引風(fēng)除塵技術(shù)實現(xiàn)的。引風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過半封閉的引風(fēng)罩、引風(fēng)管線、波紋除塵器、三通切換除塵器以及末端水淋浴除塵技術(shù)，將潔凈風(fēng)與濁水分離，潔凈風(fēng)排入大氣，除塵濁水進入車間濁環(huán)水處理系統(tǒng)循環(huán)利用。

6.結(jié)論

經(jīng)過前期的設(shè)計選型與方案論證，無組織超低排放污染源抑塵技術(shù)與末端吸塵處理技術(shù)的組合設(shè)計，應(yīng)用在火切機的煙塵無組織排放處理上，達到了火切機切割過程無組織超低排放的目標。