烧结熔剂生石灰硝化粉尘治理实践

肖玉庆， 鲁 飞

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司， 陕西 勉县 724200）

钢铁冶金工艺中铁矿粉通过烧结成块，稳定并改善理化指标，是确保高炉炼铁稳定顺行、优产高产的根本保障。生石灰作为高温熔化后浸润铁矿粉后粘结冷凝成块的烧结熔剂，其属于烧结矿生产的重要原料，稳定并改善烧结矿理化指标，进而影响高炉稳定顺行。生石灰在烧结配、混料生产中，加水硝化以及皮带机运输时会产生大量扬尘，危害环境。由于生石灰粉尘体积小、相对密度轻，在空气中易漂浮，且化学稳定差，遇空气中的水易发生化学反应，生成的氢氧化钙。氢氧化钙胶体，附着性强，容易黏附在除尘管道、除尘器墙体及其设备的内壁上，影响除尘器运行，同时附着在设备内壁上的氢氧化钙容易与空气中的二氧化碳发生反应，结块钙化，清理非常困难[1]。这种粉尘的理化性能对除尘器的影响普遍存在以下几点问题：

1）生石灰粉末在除尘管道内壁上黏附、结块、钙化，堵塞管道。

2）生石灰粉末在布袋除尘器中堵塞除尘滤袋（糊袋）。

3）生石灰粉末在沸腾床除尘器中堵塞通道、淤积严重。

4）生石灰粉末在静电抑尘装置中黏附放电极板，致使极板无法放电。

鉴于生石灰粉尘的理化特性以及对上述布袋除尘器、电除尘器等造成的不适应，通过对市场上应用湿法除尘器治理生石灰粉尘的效果调研考察，发现其原理简单，适应性强，其通过雾化水滴捕集粉尘，对产生的尘泥分离过滤，尘泥脱水后的固体物料被生产回收利用，而滤液水则作为除尘器收尘管道捕尘冲洗用水而循环使用。湿法除尘器尽管对生石灰粉尘治理效果好，但随着使用时间延长，管道堵塞、水质问题逐渐凸显，直接影响除尘器的运行效果。为此，如何确保湿法除尘器长期、稳定、高效、节能运行，成为必须解决的技术难题。

1 生石灰粉尘特点及其对除尘器黏附机理

1.1 生石灰粉尘的特点[2]

烧结生产过程中通过生石灰消化器加水将生石灰硝化成生石灰粉末，即生石灰与水反应生成氢氧化钙Ca（OH）2（熟石灰），并放出热量，温度超100 ℃，同时体积增大1～2 倍。生石灰熟化后形成氢氧化钙胶体结构，颗粒极细（粒径约为1 μm），比表面积很大（达10～30 m2/g），其表面吸附一层较厚的水膜，可吸附大量的水，微溶于水。

生石灰硝化化学反应方程式：

氢氧化钙和空气中二氧化碳还会发生反应从而形成难溶于水的碳酸钙。

熟石灰钙化化学方程式：

1.2 生石灰粉尘对除尘器黏附的机理

生石灰粉末在烧结配料硝化后，体积膨胀，颗粒再细化，与水化学反应过程中产生湿热含尘水蒸汽随着气流向周围扩散。粉尘通过除尘器末端收尘罩被气流抽离沿途经过：收尘支管道→收尘总管道→除尘器箱体喷淋系统→除尘器箱体除尘器系统→除尘器风机叶轮→除尘器烟囱→大气。

生石灰硝化后形式的熟石灰（氢氧化钙）胶体粉尘，通过除尘器的所有流道腔体时，与腔体内壁碰撞并部分黏附其上。随着时间的推移，其黏附厚度逐渐增加，于此同时熟石灰与空气中二氧化碳缓慢化学反应形成碳酸钙，使得黏附在管道腔体内壁上的粉尘钙化结垢。随着时间增加，黏附钙化的粉尘越来越厚，最终致使除尘器效率降低，除尘器风道变窄、堵塞，除雾器结饼，风机叶轮动平衡破坏振动，烟囱颗粒物烟气浓度排放超标，除尘器末端收尘风量不足，现场扬尘等问题。

2 生石灰粉尘治理的除尘器应用与比较

围绕生石灰粉尘问题，陕钢集团汉中钢铁有限责任公司（以下简称汉钢）分别从粉尘源头、粉尘产生点、以及除尘器三个方面开展了治理。

1）在生石灰配料时，调整配料顺序，将生石灰埋在其它料中之下，减少物料在皮带机上运输时飘散。

2）对粉尘产生点的下料直溜槽改为仿真后的曲线溜槽，让物料滑下而不是垂直掉落，防止冲击气流卷起粉尘；对下游皮带机接料点的托辊改为缓冲床，防止输送带在此处抖动而使得粉尘从密封胶皮处外溢；延长皮带机导料溜槽并在导料溜槽内加橡胶棒条降尘帘。

3）选用除尘器对扬尘点的粉尘治理，先后使用小型布袋除尘器、静电除尘器、沸腾床除尘器（湿法）、以及漩涡式湿法除尘器。最终漩涡式湿法除尘器彻底解决了生石灰粉尘除尘的效果，设备稳定顺行，达标排放，其特点见表1。

表1 三种除尘器的特点

2.1 湿法除尘器的工艺原理

如图1 所示，湿法除尘器的物料系统分为：含尘气体、尘泥、循环水。其中含尘气体在收尘点处被吸尘罩捕集，依次通过引风支管、引风主管、进入旋涡式湿法除尘器被水雾洗涤后，粉尘成团重力沉降至除尘器的收集斗中，含水气体通过除尘器内的脱水器脱水后通过风机、烟囱达标排放至大气中。粉尘被水雾捕集成团重力沉降至除尘器的收集斗中后，被水泵送往卧式螺旋分离机脱水成水分小于15%的尘泥饼，然后落在送料皮带机上被烧结混料系统回收利用。循环水被水泵从污泥沉淀池的清水池中送往漩涡式湿法除尘器喷淋系统和引风主管的冲洗系统中，喷淋降尘和风管冲洗产生的污泥水，以及尘泥脱水产生的浊水回流至污泥沉淀池，通过沉淀后清水溢流至清水池被水泵再次泵出循环，沉积在污泥沉淀池底部的尘泥被刮板机挂入污泥坑，被污泥泵送往卧式螺旋分离机脱水。

图1 湿法除尘器工艺原理图

2.2 湿法除尘器的关键技术要点

湿法除尘器的工作原理较为简单，但除尘器的核心要点是“防堵”，因此湿法除尘器不同部位的防堵技术才是技术关键。

2.2.1 水平收尘管道黏料问题的防堵措施

水平收尘管道黏料致使管道内径越来越小最后堵塞，可通过将水平收尘管道做成＞10°斜坡设置，通过在管道内部分段安装锥状水幕喷嘴，通水后在管道腔体内形成多段水幕冲洗，一方面可以将粘附在管道内壁上尘泥冲洗脱落，顺流而下，流入污泥沉淀池，另一方面可以将含尘气体中的粉尘进行捕集沉降，降低除尘器箱体的除尘负荷。

2.2.2 垂直收尘管道黏料问题的防堵措施

垂直收尘管道因为不能用水进行冲洗防黏料，内壁黏附尘泥后成圈，采用传统的仓壁振动器，以及对管道内壁贴膜提升光滑度处理均不能解决粘结问题。通过实验，采用软质的双层帆布覆膜防水防腐蚀管代替传统钢管，软料胶管内壁黏料后，只需人工拍打抖动即可使黏附的物料沿着管道掉落至下方的皮带机上运输走。

2.2.3 喷淋系统管道结垢问题的防堵措施

随着湿法除尘器循环水对生石灰粉尘捕集沉降，循环水中的Ca2+离子富集，水中的硬度升高，很容易在湿法除尘器箱体内的喷淋系统管道内壁上结垢，钙化，难以清理。为了解决该问题，进行了大量实验，最终确定了两个有效措施。其一，喷淋系统的所有钢管全部用内壁更为光滑的PE 管；其二，将烧结烟气脱硫脱硝过程中产生的废酸，按照3%的比例混入喷淋系统的水中，基本解决了喷淋系统管道钙化结垢问题。

3 结语

在钢铁冶金铁矿粉烧结生产过程中，其熔剂灰（生石灰）粉尘的治理属于行业难题，要实现除尘器排放口颗粒物质量浓度＜10 mg/m3，生产环境颗粒物浓度＜8 mg/m3的环保达标排放，采用传统的布袋除尘器、静电除尘器，甚至未改进的湿法除尘器均不能稳定、长期运行、满足要求。因此，用好湿法除尘器的优点，攻克湿法除尘器的“堵塞”，服务好生产，保护好环境是我们持续努力的方向。