转炉三次云雾除尘技术的应用与发展

2020-06-23易勇

中国新技术新产品 2020年7期

易勇

（河北钢铁集团邯钢分公司三炼钢厂，河北邯郸 056400）

0 前言

目前现有的转炉一次、二次除尘设备逐渐不能跟上时代的步伐，加上转炉冶炼期间发生喷溅、天车兑铁时洒铁等无组织放散现象时有发生，炼钢厂厂房顶无组织放散冒烟情况经常被环保检查通报，环保考核经常发生。

为了满足环保排放要求，防止厂房粉尘外溢，目前绝大部分钢厂采用在转炉厂房房顶安装顶吸布袋除尘为标志的三次除尘，然而该类型的三次除尘设备，由于除尘风机功率大，消耗大量的电能，对炼钢厂成本造成不小的负担，那么除尘效果达标、低能耗的除尘技术就显得相关重要。

目前有一种转炉三次云雾除尘技术，其原理根据自由碰撞聚积沉降理论，最细小的粉尘只有当水滴很小（如水雾）或加入化学制剂（如表面活性剂）以减少水的表面张力时才会聚结成团，如果水雾颗粒大于粉尘颗粒，那么粉尘仅仅跟随水雾颗粒周围的气流运动，水雾颗粒与粉尘颗粒接触很少或者根本没有接触，而达不到抑尘降尘的作用；如果水雾颗粒和粉尘颗粒大小接近，粉尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒碰撞，接触面粘贴在一起，水雾颗粒与粉尘颗粒直径越接近，聚结的可能性越大，随着聚结的粉团变大变重，从而很容易降落，水雾对粉尘的“过滤”作用就形成了。

1 转炉三次云雾除尘技术的应用

转炉三次云雾除尘技术包括双流体超声波水雾技术，超高压水雾技术（高压制粉技术）和云雾粒度控制技术等，其方法是在转炉炉前门、兑铁天车、氧枪口、转炉[1]周围平台等扬尘点设置4 个“云雾区”，并配置相应独立自动控制机构，当粉尘经过云雾区时，与水雾颗粒碰撞聚集，并形成团絮物，随着团絮物不断长大，最终在重力作用下自然沉淀降落，从而达到净化烟气的目的。

转炉三次云雾除尘处理对象是未被一次、二次除尘捕捉而直接排入厂房的烟气，处理分为3 个过滤沉降区：炉前溢烟过滤沉降区，氧枪口溢烟过滤沉降区，狗窝烟气过滤沉降区，转炉产生的无组织烟气通过3 个沉降区后，颗粒物聚积长大并沉降，从而使烟气得到净化处理，如图1 所示。

炉前溢烟过滤沉降区：该区域分为2 个沉降区，Q1 区和Q2 区， Q1 区——混匀和降温，Q2 区——精细过滤沉降。

该区域主要处理下面2 种情况下产生的烟气。1）兑铁水、加废钢时排入车间的无组织烟气。2）转炉冶炼中期，炉口溢入车间的无组织烟气。氧枪口溢烟过滤沉降区：对冶炼过程中氧枪口溢出的烟气过滤和沉降，简称Q3 区。该区域主要处理溢出氧枪口的烟气，烟气通过3 区，烟尘得到过滤烟气得到净化。

狗窝过滤区：该沉降区位于汽化烟道狗窝处，对于烟道平台密封不严所泄漏的烟气进行过滤沉降处理，简称Q4 区，该区域主要处理两类烟气。1）出钢过程溢出的烟气。2）吹炼过程中烟道、平台密封不严而溢出的烟气。

图1 转炉三次云雾降尘各处理区示意图

转炉三次云雾除尘要求有3 点。1）产生颗粒度足够小的水雾。2）水雾总量满足粉尘沉降需求。3）粉尘沉降形成“干灰”无水痕。

表1 过滤沉降区物理性

根据现场实际情况，分析计算无组织排放的烟气的参数，采取不同孔径的喷嘴，设定不同的工作压力与流量，通过计算机程序的控制实现云雾区与烟气量的匹配，从而保证系统的除尘效果。

1.1 转炉三次云雾除尘采用的特有的技术特点

转炉三次云雾除尘采用的特有的技术特点如下。1）水雾发生技术。①双流体超声波水雾技术。利用蒸汽、水及高频震荡下产生的超声波，三者共同作用产生需要的极细水雾。②超高压水雾技术（高压制粉技术）。在高压状态下，合适的压力，特殊的结构产生需要的极细水雾。2）云雾的荷电效应理论。喷雾时一些雾粒自然带电，其带电量取决于喷雾方式，雾粒和尘粒带电提高了捕尘系数。喷雾射流中带电雾粒相对含量随喷射压力增加而增加，无论是负电荷还是正电荷的变化特性是一样的。根据射流中雾粒数量和体电荷的测量结果计算出了某些电荷的平均值。

从表1 中不难看出，带电雾粒数随喷射压力的增加而急剧增加。雾粒和尘粒的相互作用力，由电荷的符号、值、雾粒与尘粒的粒度及它们之间的距离决定。显然，雾粒和尘粒的电荷越多，凝结的效果和降尘效率越显著[2]。

转炉三次除尘增加辅助功能，具备以下3 种要求。1）增加兑铁光电信号，安装在炉前二次除尘烟道上方，通过在炉前护板开孔安装在护板外侧，当转炉兑铁时，铁水包挡住光电信号后，给出炉口溢烟喷雾除尘启动信号。2）针对转炉大喷、兑铁时天车洒铁时烟尘大量非组织排放应急大流量大压力喷雾除尘方案，增加应急“大喷按钮”，一旦突发烟尘大量非组织排放时，按下“大喷按钮”按钮，4 个喷雾除尘区所有水泵全部启动、所有喷雾阀门全部开启，同时该状态工作压力、喷雾流量明显大于正常运行时，便于进行短时间满负荷应急除尘。点“大喷结束”按钮后，系统各水泵、阀门、工作压力和流量等又会恢复到“大喷”前状态。在现场有意识地通过天车洒铁制造“大喷”除尘实验，即使突发烟尘大量非组织排放该方法也非常有效。3）为了实时掌握对转炉三次云雾除尘能源消耗，在水、蒸汽官道上加装了流量计，瞬时流量和累计流量都做入电脑操作画面，同时在总电源出加装了电量表，增加了历史曲线，便于随时计算能源消耗。工艺主画面通过编程实现动态模拟显示整个生产过程，并实时显示了各模拟量的数值，能够实现对云雾区监视和控制选择。以便于操作者能及时准确地掌握状况。同时监测控制系统实现数据的实时采集、工艺画面显示、参数设定、报警功能、历史曲线、报表打印及系统维护[3]。

转炉三次云雾除尘投用要求达到的效果，具体有7 点。1）除尘效率达到90%以上（除尘效率检测引入第三方检测机构）。 2）实施后无烟尘逸出“云雾区”。3）实施后肉眼观测厂房无烟尘逸出。4）实施后“云雾区”周围无水迹，对设备、环境无影响。5）实施后对职工职业健康无危害。6）实施后符合河北省《钢铁工业大气污染物排放标准》DB13/2169—2015 之4.2 条规定“颗粒物无组织排放浓度限值，无组织排放源，有厂房生产车间8 mg/m3”的标准。7）正常运行能耗成本低于0.2 元/吨钢。

2 转炉三次云雾除尘技术应用效果

2.1 除尘应用效果

某钢厂三次云雾除尘设备投入运行后，经过环境监测中心监测，监测点位颗粒物最高浓度为2.483 mg/m3，符合《钢铁工业大气污染物排放标准》（DB13/2169—2015）企业大气污染物无组织浓度排放 “颗粒物无组织排放浓度限值，无组织排放源，有厂房生产车间8 mg/m3”的标准[4]。并且与传统顶吸布袋除尘相比，转炉厂房内环境污染得到了明显改变；运行后对设备和职工健康没有影响。