經濟型軋線除塵技術與裝備的探索與研究

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、陣發性強、動態變化、治理難度大，是鋼企的頑疾[1-4]。軋線生產是鋼企典型無組織排放點，因工藝結構特點，具有生產線長、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，研究經濟型軋線除塵技術與裝備迫在眉睫。

1.2 軋線無組織排放治理是強制性要求

2019 年 4月 22 日，生態環境部、國家發改委、工信部、財政部、交通運輸部等五部委聯合發布《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，對鋼鐵企業超低排放提出了明確要求。這對鋼鐵企業來說，將面臨更加嚴厲的環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環保工作的重中之重。高效冶金粉塵噴霧抑制、小功率吸塵過濾、互聯網集中智能管控成套裝備技術的研究與應用課題正是順應國家環保要求和各企業環保需求應運而生。鋼鐵行業是打贏藍天保衛戰的主戰場，做好鋼企無組織排放治理技術與裝備的開發應用具有良好的經濟效益和社會、環保效益。

2 現狀分析

2.1 軋線粉塵排放特點

(1)鋼坯軋制期間產生大量水蒸氣、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，不但嚴重污染車間內的工作環境，影響工人身體健康，同時對于車間內的部分生產設備如變壓器、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)生產產生的粉塵相對于焦化、燒結、煉鐵、煉鋼的產塵量很少，但難捕集、濕度大。

2.2 技術不足

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

(1)除塵效果不佳，個別企業一味節省投資，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 經濟型軋線除塵的思路、技術路線及裝備

3.1 指導思想

走經濟型軋線除塵之路，采用多種技術有效組合。智能化噴霧抑塵技術、耐高溫高效無毒聚塵劑應用技術、干霧除塵技術在粉塵的源頭及時治理；合理封閉，非標設計可調節、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；結構簡單的末端除塵裝置，將煙塵排放到軋線沖渣溝，不產生新的污染源，做到達標排放。

3.2 軋線除塵技術路線

依據軋線產塵特點及粉塵特性，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，實現超低排放。

圖1 技術路線

3.3 經濟型軋線除塵技術與裝備

（1）智能化噴霧抑塵裝置。由主機、控制器、噴霧調節裝置、分配器、噴霧噴頭、泡沫噴頭、泡沫發生器等組成。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，對系統進行自動控制，可與生產線聯網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噴霧調節裝置，調節液體的霧化狀態防止出現滴流的現象。

（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：安裝在煙塵生成區域，將產生的煙塵進行遮擋，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。根據現場實際定制，由罩體、支撐架、驅動系統等裝置組成。①罩體：根據現場設備情況、環境特點以及煙塵產生的方式及區域，在不影響生產工藝、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：噴淋箱內設計有噴淋系統，對進入箱體內煙塵氣流噴灑夠對氣體內的顆粒進行濕潤、團聚、絮凝的藥劑。③團聚反應箱：連接在噴淋箱后，箱內設計有擾流板，煙塵氣體通過擾流板后，在團聚反應箱內形成紊亂氣流，氣體內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、閘板、濾網等裝置組成。a.吸收罐：管道出口深入吸收罐內，罐內裝有一定量的水，罐的兩端設計有通風口，通風口處安裝有濾網，與抑塵劑結合的煙氣氣體進入收集罐內，煙氣內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，收集粉塵時，收集罐內的閘板將收集罐的出口封閉，循環泵將沉淀罐內的循環水泵入吸收罐內，沉淀罐出口的閘板打開，粉塵在重力作用下從罐內墜出。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，更適合鋼鐵行業高溫工作環境。產品價格低于國外進口產品。

（7）“顆粒匯”凈化技術裝置。該裝置基于成熟的靜電吸附原理，把常規凈化設備一維流動變為三維流動，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合作用，由此相對于各種顆粒散發的污染源，形成一個“顆粒匯”，從而某些情況下可在沒有風機系統前提下，實現顆粒凈化。顆粒匯技術在氣溶膠凝聚方向有著顯著的優勢，能夠更好地把有害物質和病菌從空氣中分離。“顆粒匯”凈化裝置包含設備導軌及電控系統。

（8）PFV濾筒過濾技術。采用PFV濾筒技術進行除塵，具有以下優點：體積小，高度低，安全系數高；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，系統阻力低；較傳統布袋，控制點位更少，能耗減少。

4 軋材生產線經濟型煙粉塵治理案例

4.1 現狀描述

某鋼廠大型H型鋼生產線，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，軋件經過粗、精軋機時，軋機前后產生大量氧化鐵皮、鐵屑粉塵，含量達到2g/m3以上，是生產線中粉塵污染最嚴重的區域。

4.2 粉塵抑制方案

采用“雙介質”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的降塵速度，采用具有自主知識產權的粉塵抑制劑作為聚塵劑，粉塵捕集率高，耐溫性能更強，更適合鋼鐵行業高溫工作環境。

4.3 實施方案制定

現場軋機設備尺寸較大，周圍剩余空間較小，軋機機架內部設備較多，空間狹小，因此在增加除塵裝置時，應從裝置運行穩定性、操作便捷性、現場生產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、側翻轉遮塵罩、頂部翻轉遮塵罩等裝置組成。移動吸塵罩是由移動小車和吸塵罩組成，移動小車根據現場需要設計成“L”型，安裝在軋機入口和出口兩側，在軋機前后兩側及軋機頂部安裝可旋轉轉動的遮塵罩，與軋機出入口兩側的吸塵罩組成一個封閉的空間，使軋機在工作時產生的煙塵封閉在吸收系統內，最終被吸入處理系統進行處理。

圖2 除塵裝置設計圖

4.4 方案優點

（1）模塊化設計，安裝方便。能夠實現達標排放。

（2）設備高度集約化，占地空間小、環境適應性強。

（3）設備投資少、運維費用低、操作簡單。

（4）根據產線情況進行差異化設計，滿足現場維修需求等特點。

5 結束語

經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、小功率吸塵技術、高效過濾技術、末端處理技術、互聯網管控技術有機結合，可實現軋線超低排放要求。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、低成本運行地基礎上達到超低排放。