轉爐煙羽脫白工藝

楊 昆

（山西建邦集團通才工貿有限公司，山西 臨汾 043400）

1 背景、目的和意義

目前我國轉爐冶煉外排煙氣絕大部分都設置了除塵裝置，其中濕法除塵工藝占全部除塵裝置的90%左右，濕法除塵系統效率高、運行費用低、維護方便，但也存在一些問題，主要為：

1）PM2.5微米細粉塵、氣溶膠粒子脫除效率低。

2）外排煙氣白色煙羽與拖尾嚴重，有時煙囪雨嚴重。

對于PM2.5微米的危害目前已經非常清楚和達到普遍重視。水汽的危害現階段尚存在一些疑慮。但研究和實際情況表明：空氣中的水汽對霧霾有重要的放大作用，尤其是在較低氣溫下，這也是秋冬季節霧霾頻發的重要原因。因此，減少霧霾，即消白的核心是減少水汽的排放。同時，消除白色污染，不僅可減少霧霾，還有很好的節水效果，通過回收煙氣中的水分并重復利用，年節水潛力與潛在的經濟效益是巨大的。

2 目前行業技術現狀綜述

目前對高溫飽和濕煙氣的處理主要采取以下技術。

2.1 煙氣冷凝技術

一般采用水冷凝需要冷卻塔，冷卻塔蒸發出大量的水汽，使煙氣冷凝回收的水到冷卻塔上空又蒸發出去了，冷卻塔上空又出現大量水霧，達不到減少水汽排放目標。

2.2 消白技術

傳統的消白基本采取升溫加熱的方法。因為煙氣再加熱器（GGH）容易堵塞；對煙氣加熱耗能大，運行成本高；只使煙氣不可視，但不降低排放煙氣的污染物含量。

山西建邦集團通才（全文簡稱建邦集團）煉鋼廠現有2座65 t轉爐和1座80 t轉爐，凈汽化系統采用第五代OG系統；1座轉爐一次除塵風機的風量為：10.8萬m3/h。蒸汽溫度約70℃；為實現國家對環境保護發展要求，達到一次煙氣脫白效果，建邦集團采用北京金泰天成科技有限責任公司的WCPD（Wet Condensation&Purification Defogger）凈化冷凝消白除霧技術，對煉鋼廠除塵系統進行改造。

3 WCPD技術原理

WCPD（Wet condensation purification defogger）冷凝凈化除塵技術是北京金泰天成科技有限責任公司研發的煙氣除塵與消白的專利技術（專利號201720837860.X、專利號201721011391.2）。

WCPD（Wet condensation purification defogger）濕式相變冷凝凈化除塵技術以自然冷風作為冷源，采用高導熱金屬復合材料與結構，在煙氣中實現多紊態汽液冷凝相變與粒子定向聚合，超級凈化煙塵的同時，冷凝回收煙氣中的水分子。同時WCPD技術利用煙氣飽和水蒸汽由氣態凝結成水，放出汽化熱使環境冷風加熱升溫后與經過冷凝脫濕的煙氣在排出口前形成不飽和煙氣，在空氣中將不再形成汽霧，達到消除外排煙氣白霧目標。

WCPD實現除塵的超潔凈排放，凝水回收減少大氣外排水量，節約水資源；同時使煙氣轉化為非飽和潔凈氣體而消白除霧；在技術實現過程中又有機地耦合為一個整體技術工藝。

4 技術總體開發思路與技術原理

4.1 開發除塵技術技術特點

4.1.1 處理效果穩定徹底，冷膜吸收不形成二次逃逸

在一般除霧器中包括WESP等，煙氣與水蒸汽聚合反應導致的熱量積累，吸附過程不斷正向、逆向進行，反應很難進行徹底，導致處理效果不穩定和易于出現污染物二次逸出。在WCPD中冷膜吸附，吸附凈化效果得到顯著提高。有效防止二次揮發污染物逃逸現象，處理效果穩定，處理效率高。

在吸收過程中，水蒸汽分子和SO2等分子由氣態分子進入液態狀態要放出熱量。

4.1.2 高脫除效率

WCPD采用長距離、斷通道旋流混合結構，對煙氣中的各種粒子提供全膜面接觸。使污染物粒子在水回收的同時得到去除，煙氣中粒子在水冷凝過程中屬于優先冷凝回收，處理效率高而且，由于是煙氣中水的液化成膜，WCPD運行中自然產生低溫吸附膜，不需要進行噴淋形成水膜，提高了處理效果（見圖1，圖2）。

圖1 WCPD實際中粒子去除效率與粒徑圖

圖2 WCPD對PM2.5粒徑具有較高的去除效率

根據污染物濃度可以確認降溫的范圍。裝置運行數據表明：水分子回收率30%~40%時，塵和二氧化硫去除達到90%以上。

4.1.3 真正減少煙氣中水排入大氣

WCPD風冷凝不需要冷卻塔等附屬設施，不會造成煙氣中水在煙氣水冷凝過程中回收，而在冷卻塔排放的轉移排放問題。經過加熱的環境冷風與經過脫濕的煙氣在排出口前混合形成不飽和水蒸氣，在空氣中將不再形成汽霧，達到消除外排煙氣白霧，凈化煙氣的目標。WCPD的核心設備是北京金泰天成科技有限責任公司開發的冷卻塔水汽回收技術（專利號200920163248.4）。干燥尾氣和環境風分別進入冷凝模塊，在具有特殊結構和特殊材料的的冷凝模塊中進行快速、高效的熱交換，以環境冷空氣為冷源對高熱干燥尾氣進行降溫凝結。實現冷凝模塊中水的凝結和快速導出，完成整個收水過程。實現尾氣中水汽的回收。在水汽回收過程中由于水汽與模塊膜壁之間充分的接觸，水汽中的粉塵等雜質也被水膜吸附脫除，可以有效回收氣體中的粉末物質。煙氣脫水后與升溫環境冷風混合形成不飽和氣體排放，此時高溫煙氣處于不飽和狀態，不會形成水霧。

4.2 可靠性檢驗

建邦集團煉鋼廠，在轉爐一次煙氣脫白項目建設結束后，經過1年的使用效果跟蹤，已經將原先的三管放散系統完全關閉，現在煙氣排放通過進入脫白塔煙氣處理后進行排放，經過1年的生產，一次煙氣脫白塔完全能夠滿足現場使用，并達到。

設備運行一年過程中，邀請專業機構對現場重要指標進行檢測，檢測結果表明：在檢測期間一次轉爐煙氣出口煙溫降低31.5%，含濕量降低44.2%，均符合（臨氣指辦發[2018]37號）《關于督促加快鋼鐵、焦化、燃煤電廠白色煙羽治理的通知》文件中鋼鐵行業排放煙氣中含濕量超過25%以上時需要采取減排“控白”措施以降低煙氣排放溫度和含濕量，煙氣冬季煙溫降低15%以上，含濕量降低30%以上的標準限值要求（見表1）。

表1 一次轉爐煙氣出口檢測結果一覽表

5 結語

新建脫白塔可以有效的對煉鋼一次煙氣進行有效的消除，達到排放要求，并且在生產過程中，脫白塔煙囪出口全程無白煙；一次除塵煙氣冷凝水符合國家三級排放標準（顆粒物質量濃度?10mg/m3，COD質量濃度?500mg/m3，氨氮?50 mg/m3等）；在空氣中將不再形成汽霧，達到了顆粒物排放10 mg/m3超低排放標準，同時，消除外排煙氣白霧，凈化煙氣的目標。