浅谈轧钢生产线粉尘油雾蒸汽协同治理

张 戈 杨富廷 李雪涛 董洪壮

2019 年 4 月 22 日，国家生态环境部、国家发改委等五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，对钢铁企业超低排放提出了明确要求，轧线除尘列入必须治理的行列。新修订的《钢铁工业大气污染物排放标准》《轧钢工艺通风净化除尘技术规范》等标准，要求轧线除尘必须封闭，除尘、除油雾、除蒸汽应协同治理。因此，轧线除尘是钢企无组织排放治理的重点和难点。

1.轧线除尘国内外现状及发展趋势

钢企轧线区域多污染物处理技术主要分两类：一类是原位处理技术，以喷雾除尘为代表。另一类是收集后处理技术，通过捕集罩对烟气进行收集，再采用静电、过滤、水洗等方式进行消白、除尘、除油雾。

1.1 喷雾抑尘技术

主要是利用雾化水与粉尘颗粒结合，增加粉尘颗粒重量，使其大于空气浮力，利用重力降落并附着在地面或进入地沟。其缺点是除尘效率低，有二次污染的问题。

1.2 收集后处理技术

主要有过滤除尘、水洗除尘、静电除尘等技术，由于系统简单，细颗粒物捕集效果好，净化效率高，阻力稳定，运行可靠，因此成为当前主流方向。

2.存在的主要问题

2.1 污染物“收集”过程精细化设计、匹配性不足

在污染物“收集”的结构设计及安装位置等方面，缺乏深入研究与理论指导，精细化设计及匹配性不足，使之在收集过程中缺乏精准性，集尘罩之间的风量分配不均，造成不同集尘罩的效果差别大，产尘源点烟气吸气效果差，不能有效收集烟气，总吸风量过大，运行能耗过高。

2.2 收集后的多污染物处理，需进一步重点研究和完善

对于轧机生产过程中特性各异的排放粉尘、油雾、水蒸汽等多污染物，需结合实际应用场景和生产需求进一步匹配和优化。

2.3 污染物处理过程运行能耗过高

在以往技术中，为保证污染物收集效果，往往采用的引风机风量过大，没有考虑轧机区域污染物排放量不均匀、间歇性的特点，引风机长期处于满负荷运行，因此导致运行能耗过高。

3.破题思路及解决方案

针对上述问题，从轧线区域污染物的排放特征分析入手，在详细测试污染物排放特征的基础上，研发了烟气精准收集单元装置和多污染物高效处理单元装置，采用小规模分布式布置，有效解决了目前收集过程精准性差、处理过程能耗高等问题，实现了对轧线区域多污染物处理的低成本高效率。

3.1 轧线区域污染物排放特征

轧钢时，在过钢区底部约0.3m的中心位置进行取样，对取样颗粒物进行电镜扫描与能谱分析，得到微观形貌与主要元素组成。从形貌来看，取样的固态污染物呈块状和球状。根据多组颗粒物的能谱分析，占比最多的元素为O，其次为Fe、Si、Al、Ca等，另外包含少量F、Na、S、Cr、Cl、K、Ti、Mg、Zn。初步判断取样颗粒物中含有较多的金属氧化物为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。

3.2 轧线区域污染物协同处理技术路线

依据轧线产尘特点及粉尘特性，基于热湿交换、惯性碰撞、静电捕获等原理，把惯性力、电场力、重力、浓度梯度力等相耦合，结合异质成核凝结相变、外部空间流场组织、内部结构流场优化等方式，实现对蒸汽、油雾及粉尘颗粒的高效脱除。选用对应的聚尘剂，通过喷雾抑尘装备，在粉尘的源头喷洒降尘，破坏粉尘的卷吸扩散条件；定制适应现场工况条件的捕集罩，避免大量野风混入，采用小功率风机吸尘；吸入的粉尘流经高效过滤塔，再通过末端除尘装置，将过滤后的达标尾气排入轧线冲渣沟，实现超低排放（见图1）。

图1 技术路线图

4.关键技术难点与创新点

4.1 关键技术难点

4.1.1多种污染物排放规律的定性定量描述难题。

4.1.2多种污染物精准收集难题。

4.1.3 轧线阵发性水蒸气凝结产生“白烟”有效控制难题。

4..1.4 国际上尚未解决的粉尘、油雾、蒸汽协同治理难题。

4.1.5 国际上尚未解决的油雾去除难题。

4.2 主要创新点

4.2.1基于CFD模拟优化的多污染物精准收集技术。

4.2.2 多场协同的多污染物高效一体化控制技术。

4.2.3开发首套低能耗轧线粉尘、油雾、蒸汽协同处理成套装备。

5.主要装备

5.1 精准收集捕集罩装置

该装置根据现场实际定制，由罩体、支撑架、驱动系统等装置组成。非标设计的捕集罩能够贴合现场实际，能够对烟尘产生的区域进行有效的封闭，满足现场烟尘的遮挡、捕集的需求，减少野风量，杜绝粉尘逸散。

5.2 多污染物高效协同处理装置

由缓冲罐、喷淋箱、团聚反应箱、出口缓冲罐、除尘罐等装置组成。通过对无序排放的粉尘进行集中收集，输送至除尘装置内，利用离心转筒、静电除尘网、除雾器，喷洒抑尘剂加快烟尘中的颗粒物团聚沉降，使粉尘颗粒和气体分离。静电除尘过滤塔，烟尘气体由塔底端进入，由下而上升至塔顶，然后由排风口排出，静电除尘网上的粉尘，由塔顶端的喷淋层进行清洗，由排污管排出。

5.3 末端除尘装置

末端除尘装置由管道、吸收罐、沉淀罐、抑尘环、闸板、滤网、循环泵等装置组成。收集的粉尘含有水分，因此从罐内清理出来时不会产生二次扬尘现象。

5.4 捕集罩、过滤塔一体化装置

采用多孔网板作为过滤型阳极，实现惯性拦截与静电捕获的高效统一，提高脱除效率。除雾效率高，装置开启后不见明显水雾，满足室内排放要求，实现对蒸汽、油雾及粉尘颗粒的高效收集与低阻力高效净化。见图2。

图2 捕集罩、过滤塔一体化装置示意图

6.结论

在绿色低碳形势下，钢铁企业要将节能与治理有机结合，在满足双碳排放标准的前提下，充分发挥一线研发人员熟悉现场、熟悉设备、熟悉生产工艺、了解现场真实需求的优势，干实事，干落地的事，将喷雾抑尘技术、小功率吸尘技术、非标集尘罩专利技术、高效过滤技术、末端处理技术、互联网智能管控技术有机结合，做到达标排放，走绿色低碳环保之路。