燒結(jié)熔劑生石灰硝化粉塵治理實踐

肖玉慶， 魯 飛

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西 勉縣 724200）

鋼鐵冶金工藝中鐵礦粉通過燒結(jié)成塊，穩(wěn)定并改善理化指標(biāo)，是確保高爐煉鐵穩(wěn)定順行、優(yōu)產(chǎn)高產(chǎn)的根本保障。生石灰作為高溫熔化后浸潤鐵礦粉后粘結(jié)冷凝成塊的燒結(jié)熔劑，其屬于燒結(jié)礦生產(chǎn)的重要原料，穩(wěn)定并改善燒結(jié)礦理化指標(biāo)，進(jìn)而影響高爐穩(wěn)定順行。生石灰在燒結(jié)配、混料生產(chǎn)中，加水硝化以及皮帶機(jī)運(yùn)輸時會產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，危害環(huán)境。由于生石灰粉塵體積小、相對密度輕，在空氣中易漂浮，且化學(xué)穩(wěn)定差，遇空氣中的水易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的氫氧化鈣。氫氧化鈣膠體，附著性強(qiáng)，容易黏附在除塵管道、除塵器墻體及其設(shè)備的內(nèi)壁上，影響除塵器運(yùn)行，同時附著在設(shè)備內(nèi)壁上的氫氧化鈣容易與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，結(jié)塊鈣化，清理非常困難[1]。這種粉塵的理化性能對除塵器的影響普遍存在以下幾點(diǎn)問題：

1）生石灰粉末在除塵管道內(nèi)壁上黏附、結(jié)塊、鈣化，堵塞管道。

2）生石灰粉末在布袋除塵器中堵塞除塵濾袋（糊袋）。

3）生石灰粉末在沸騰床除塵器中堵塞通道、淤積嚴(yán)重。

4）生石灰粉末在靜電抑塵裝置中黏附放電極板，致使極板無法放電。

鑒于生石灰粉塵的理化特性以及對上述布袋除塵器、電除塵器等造成的不適應(yīng)，通過對市場上應(yīng)用濕法除塵器治理生石灰粉塵的效果調(diào)研考察，發(fā)現(xiàn)其原理簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，其通過霧化水滴捕集粉塵，對產(chǎn)生的塵泥分離過濾，塵泥脫水后的固體物料被生產(chǎn)回收利用，而濾液水則作為除塵器收塵管道捕塵沖洗用水而循環(huán)使用。濕法除塵器盡管對生石灰粉塵治理效果好，但隨著使用時間延長，管道堵塞、水質(zhì)問題逐漸凸顯，直接影響除塵器的運(yùn)行效果。為此，如何確保濕法除塵器長期、穩(wěn)定、高效、節(jié)能運(yùn)行，成為必須解決的技術(shù)難題。

1 生石灰粉塵特點(diǎn)及其對除塵器黏附機(jī)理

1.1 生石灰粉塵的特點(diǎn)[2]

燒結(jié)生產(chǎn)過程中通過生石灰消化器加水將生石灰硝化成生石灰粉末，即生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣Ca（OH）2（熟石灰），并放出熱量，溫度超100 ℃，同時體積增大1～2 倍。生石灰熟化后形成氫氧化鈣膠體結(jié)構(gòu)，顆粒極細(xì)（粒徑約為1 μm），比表面積很大（達(dá)10～30 m2/g），其表面吸附一層較厚的水膜，可吸附大量的水，微溶于水。

生石灰硝化化學(xué)反應(yīng)方程式：

氫氧化鈣和空氣中二氧化碳還會發(fā)生反應(yīng)從而形成難溶于水的碳酸鈣。

熟石灰鈣化化學(xué)方程式：

1.2 生石灰粉塵對除塵器黏附的機(jī)理

生石灰粉末在燒結(jié)配料硝化后，體積膨脹，顆粒再細(xì)化，與水化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生濕熱含塵水蒸汽隨著氣流向周圍擴(kuò)散。粉塵通過除塵器末端收塵罩被氣流抽離沿途經(jīng)過：收塵支管道→收塵總管道→除塵器箱體噴淋系統(tǒng)→除塵器箱體除塵器系統(tǒng)→除塵器風(fēng)機(jī)葉輪→除塵器煙囪→大氣。

生石灰硝化后形式的熟石灰（氫氧化鈣）膠體粉塵，通過除塵器的所有流道腔體時，與腔體內(nèi)壁碰撞并部分黏附其上。隨著時間的推移，其黏附厚度逐漸增加，于此同時熟石灰與空氣中二氧化碳緩慢化學(xué)反應(yīng)形成碳酸鈣，使得黏附在管道腔體內(nèi)壁上的粉塵鈣化結(jié)垢。隨著時間增加，黏附鈣化的粉塵越來越厚，最終致使除塵器效率降低，除塵器風(fēng)道變窄、堵塞，除霧器結(jié)餅，風(fēng)機(jī)葉輪動平衡破壞振動，煙囪顆粒物煙氣濃度排放超標(biāo)，除塵器末端收塵風(fēng)量不足，現(xiàn)場揚(yáng)塵等問題。

2 生石灰粉塵治理的除塵器應(yīng)用與比較

圍繞生石灰粉塵問題，陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（以下簡稱漢鋼）分別從粉塵源頭、粉塵產(chǎn)生點(diǎn)、以及除塵器三個方面開展了治理。

1）在生石灰配料時，調(diào)整配料順序，將生石灰埋在其它料中之下，減少物料在皮帶機(jī)上運(yùn)輸時飄散。

2）對粉塵產(chǎn)生點(diǎn)的下料直溜槽改為仿真后的曲線溜槽，讓物料滑下而不是垂直掉落，防止沖擊氣流卷起粉塵；對下游皮帶機(jī)接料點(diǎn)的托輥改為緩沖床，防止輸送帶在此處抖動而使得粉塵從密封膠皮處外溢；延長皮帶機(jī)導(dǎo)料溜槽并在導(dǎo)料溜槽內(nèi)加橡膠棒條降塵簾。

3）選用除塵器對揚(yáng)塵點(diǎn)的粉塵治理，先后使用小型布袋除塵器、靜電除塵器、沸騰床除塵器（濕法）、以及漩渦式濕法除塵器。最終漩渦式濕法除塵器徹底解決了生石灰粉塵除塵的效果，設(shè)備穩(wěn)定順行，達(dá)標(biāo)排放，其特點(diǎn)見表1。

表1 三種除塵器的特點(diǎn)

2.1 濕法除塵器的工藝原理

如圖1 所示，濕法除塵器的物料系統(tǒng)分為：含塵氣體、塵泥、循環(huán)水。其中含塵氣體在收塵點(diǎn)處被吸塵罩捕集，依次通過引風(fēng)支管、引風(fēng)主管、進(jìn)入旋渦式濕法除塵器被水霧洗滌后，粉塵成團(tuán)重力沉降至除塵器的收集斗中，含水氣體通過除塵器內(nèi)的脫水器脫水后通過風(fēng)機(jī)、煙囪達(dá)標(biāo)排放至大氣中。粉塵被水霧捕集成團(tuán)重力沉降至除塵器的收集斗中后，被水泵送往臥式螺旋分離機(jī)脫水成水分小于15%的塵泥餅，然后落在送料皮帶機(jī)上被燒結(jié)混料系統(tǒng)回收利用。循環(huán)水被水泵從污泥沉淀池的清水池中送往漩渦式濕法除塵器噴淋系統(tǒng)和引風(fēng)主管的沖洗系統(tǒng)中，噴淋降塵和風(fēng)管沖洗產(chǎn)生的污泥水，以及塵泥脫水產(chǎn)生的濁水回流至污泥沉淀池，通過沉淀后清水溢流至清水池被水泵再次泵出循環(huán)，沉積在污泥沉淀池底部的塵泥被刮板機(jī)掛入污泥坑，被污泥泵送往臥式螺旋分離機(jī)脫水。

圖1 濕法除塵器工藝原理圖

2.2 濕法除塵器的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

濕法除塵器的工作原理較為簡單，但除塵器的核心要點(diǎn)是“防堵”，因此濕法除塵器不同部位的防堵技術(shù)才是技術(shù)關(guān)鍵。

2.2.1 水平收塵管道黏料問題的防堵措施

水平收塵管道黏料致使管道內(nèi)徑越來越小最后堵塞，可通過將水平收塵管道做成＞10°斜坡設(shè)置，通過在管道內(nèi)部分段安裝錐狀水幕噴嘴，通水后在管道腔體內(nèi)形成多段水幕沖洗，一方面可以將粘附在管道內(nèi)壁上塵泥沖洗脫落，順流而下，流入污泥沉淀池，另一方面可以將含塵氣體中的粉塵進(jìn)行捕集沉降，降低除塵器箱體的除塵負(fù)荷。

2.2.2 垂直收塵管道黏料問題的防堵措施

垂直收塵管道因為不能用水進(jìn)行沖洗防黏料，內(nèi)壁黏附塵泥后成圈，采用傳統(tǒng)的倉壁振動器，以及對管道內(nèi)壁貼膜提升光滑度處理均不能解決粘結(jié)問題。通過實驗，采用軟質(zhì)的雙層帆布覆膜防水防腐蝕管代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼管，軟料膠管內(nèi)壁黏料后，只需人工拍打抖動即可使黏附的物料沿著管道掉落至下方的皮帶機(jī)上運(yùn)輸走。

2.2.3 噴淋系統(tǒng)管道結(jié)垢問題的防堵措施

隨著濕法除塵器循環(huán)水對生石灰粉塵捕集沉降，循環(huán)水中的Ca2+離子富集，水中的硬度升高，很容易在濕法除塵器箱體內(nèi)的噴淋系統(tǒng)管道內(nèi)壁上結(jié)垢，鈣化，難以清理。為了解決該問題，進(jìn)行了大量實驗，最終確定了兩個有效措施。其一，噴淋系統(tǒng)的所有鋼管全部用內(nèi)壁更為光滑的PE 管；其二，將燒結(jié)煙氣脫硫脫硝過程中產(chǎn)生的廢酸，按照3%的比例混入噴淋系統(tǒng)的水中，基本解決了噴淋系統(tǒng)管道鈣化結(jié)垢問題。

3 結(jié)語

在鋼鐵冶金鐵礦粉燒結(jié)生產(chǎn)過程中，其熔劑灰（生石灰）粉塵的治理屬于行業(yè)難題，要實現(xiàn)除塵器排放口顆粒物質(zhì)量濃度＜10 mg/m3，生產(chǎn)環(huán)境顆粒物濃度＜8 mg/m3的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，采用傳統(tǒng)的布袋除塵器、靜電除塵器，甚至未改進(jìn)的濕法除塵器均不能穩(wěn)定、長期運(yùn)行、滿足要求。因此，用好濕法除塵器的優(yōu)點(diǎn)，攻克濕法除塵器的“堵塞”，服務(wù)好生產(chǎn)，保護(hù)好環(huán)境是我們持續(xù)努力的方向。