我國是鋼材生產(chǎn)大國，鋼鐵行業(yè)也一直是我國污染大戶，二氧化硫、氮氧化物、顆粒物排放量在全部工業(yè)行業(yè)中分別排名第三、第三、第一，鋼鐵行業(yè)的煙氣治理現(xiàn)狀十分嚴(yán)峻。

近年來，繼電力后，鋼鐵行業(yè)已經(jīng)成為藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)主戰(zhàn)場，面臨著嚴(yán)峻的減排考驗。從2018年開始的鋼鐵行業(yè)超低排放改造在2019年將進(jìn)入攻堅階段。環(huán)保攻堅，既考驗定力也考驗?zāi)芰Α?/span>推進(jìn)超低排放改造是支撐鋼鐵工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級的重要手段。

鋼鐵生產(chǎn)流程依次為煉鐵、煉鋼、連鑄及軋鋼環(huán)節(jié)，鋼鐵超低排放涉及各個工序。此文重點介紹鋼鐵轉(zhuǎn)爐的超低排放改造技術(shù)方案，后續(xù)將會連續(xù)推出其他部位解決方案。

一、轉(zhuǎn)爐煙氣排放簡介

轉(zhuǎn)爐，煉鋼爐的一種（煉鋼的方法，一般可分為轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼兩種方法）。一般指可以傾動的圓筒狀吹氧煉鋼容器。爐體圓筒形，架在一個水平軸架上，可以轉(zhuǎn)動，也用來煉銅。《工人歌謠·小轉(zhuǎn)爐》：“小轉(zhuǎn)爐，張大嘴，沒有胳膊沒有腿，嘴里噴金花，低頭吐鋼水。”轉(zhuǎn)爐按爐襯的耐火材料性質(zhì)分為堿性（用鎂砂或白云石為內(nèi)襯）和酸性（用硅質(zhì)材料為內(nèi)襯）轉(zhuǎn)爐；按氣體吹入爐內(nèi)的部位分為底吹、頂吹和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。

下表為轉(zhuǎn)爐煉鋼清潔生產(chǎn)評價體系技術(shù)要求表，詳細(xì)數(shù)據(jù)要求相當(dāng)嚴(yán)格。

轉(zhuǎn)爐煙氣（converter fume and dust），是指轉(zhuǎn)爐吹煉過程中排出的棕色濃煙，是爐氣和煙塵的混合物，主要成分是CO，此外還含有少量的二氧化碳及微量的其他高溫氣體和煙塵。轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生的煙氣初始溫度大概在1300℃左右。轉(zhuǎn)爐爐氣成分CO86%，CO₂10%，N₂3.5%，O₂0.5%；溫度為1400～1600℃。煙塵含量在80～150g/m³范圍。所以轉(zhuǎn)爐煙氣具有高溫、有毒、易燃易爆、含塵量高等特點。

轉(zhuǎn)爐一次煙氣是指轉(zhuǎn)爐吹煉過程里直接從煙道取出來的煙氣經(jīng)過一次除塵后出來的煙氣，污染比較嚴(yán)重。轉(zhuǎn)爐一次煙氣中含有大量煤氣，具有易燃、易爆炸的特點。

轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)目前主要采用兩文一塔式的濕法除塵或采用塔文加二文式的半干法除塵，除塵設(shè)備投入成本低，運行穩(wěn)定，除塵效果較好，但隨著國家對冶金行業(yè)的環(huán)保要求提高，已無法滿足超低排放指標(biāo)要求。標(biāo)準(zhǔn)詳見表2。

2018年5月生態(tài)環(huán)境部發(fā)布關(guān)于征求《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》意見的函，《意見稿》明確提出，新建(含搬遷)鋼鐵項目要全部達(dá)到超低排放水平。燒結(jié)機(jī)頭煙氣、球團(tuán)焙燒煙氣在基準(zhǔn)含氧量16%條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米；其他污染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時均值排放濃度分別不高于10、50、150毫克/立方米，具體指標(biāo)限值見附表。其中轉(zhuǎn)爐一次煙氣要求顆粒物限值10mg/m3。

為滿足新的國家排放標(biāo)準(zhǔn)，亟需一種新型除塵技術(shù)解決環(huán)保難題。此文將重點介紹“高效聲波除塵技術(shù)”在轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用方案。

二、轉(zhuǎn)爐一次除塵技術(shù)比較

目前轉(zhuǎn)爐煤氣除塵主要分為干法除塵和濕法除塵。轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)生后首先進(jìn)入汽化冷卻煙道，煤氣溫度由1500℃降至900℃，然后再進(jìn)入煤氣除塵系統(tǒng)。

Ⅰ 轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵技術(shù)

轉(zhuǎn)爐煤氣干法靜電除塵有以下缺點：煤氣溫度為200℃左右，低于一氧化碳在空氣中燃點溫度；靜電除塵器放電過程產(chǎn)生火花。轉(zhuǎn)爐煤氣在靜電除塵器中存在爆炸危險，因此在靜電除塵器兩端裝有三級卸爆閥，以保證靜電除塵器內(nèi)壓力的釋放。干法靜電除塵系統(tǒng)對工人的運行操作提出了較高的要求。轉(zhuǎn)爐干法靜電除塵器通過機(jī)械振打清除積塵板上灰塵。由于振打會引起二次揚(yáng)塵，靜電除塵器出口粉塵濃度只能達(dá)到20～30mg/m³。

轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵目前由于無法滿足要求，一般采用靜電除塵/布袋除塵/聲波除塵技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步改造。靜電除塵方式有卸爆危險，而布袋除塵由于高溫?zé)煔鈺a(chǎn)生布袋粘滯危險。

Ⅱ OG濕法轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)

國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐除塵工藝，應(yīng)用較為普遍的是原始OG法，其最具代表性的是“雙文一塔”工藝流程，也是國內(nèi)外大部分轉(zhuǎn)爐采用的除塵方法。OG法是20世紀(jì)60年代初在日本開始應(yīng)用，系統(tǒng)由汽化冷卻系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、煤氣回收系統(tǒng)三部分組成。

轉(zhuǎn)爐煤氣濕法除塵主要有以下缺點：不論是濕法塔文除塵系統(tǒng)還是濕法二文除塵系統(tǒng)，轉(zhuǎn)爐煤氣降溫均采用噴淋洗滌降溫方式。相對于蒸發(fā)冷卻降溫方式，噴淋洗滌降溫方式消耗大量的濁環(huán)水，并且需要建立單獨的水處理系統(tǒng)，以對濁環(huán)水進(jìn)行處理回收。

目前OG系統(tǒng)除塵很難滿足超低排放要求，可在OG系統(tǒng)上采用的進(jìn)一步除塵方式有濕式電除塵技術(shù)或聲波除塵技術(shù)。

濕式電除塵技術(shù)：濕式電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細(xì)粉塵有良好的脫除效果。但是從設(shè)備結(jié)構(gòu)原理分析，主要可能帶來的影響有系統(tǒng)的腐蝕、集塵裝置的水膜均勻性能否保證穩(wěn)定、極板結(jié)構(gòu)對除塵效率的影響、濕法脫硫的除霧效果較低導(dǎo)致煙氣中漿液含量過高帶來的電場參數(shù)下降等問題，甚至?xí)斐尚侗ｋU。

下面著重介紹高效聲波除塵技術(shù)。

三、復(fù)合團(tuán)聚高效除塵技術(shù)方案

Ⅰ方案原理介紹

利用聲波耦合團(tuán)聚技術(shù)和高效旋流除塵技術(shù)，使煙氣中的細(xì)微顆粒發(fā)生碰撞團(tuán)聚，從而使顆粒數(shù)目濃度降低、平均粒徑增大，變得容易被捕捉，再通過高效除塵器沉降脫除顆粒物，去除大部分顆粒物，最終通過水噴淋進(jìn)一步去除顆粒物，以達(dá)到超低排放的要求。

聲波耦合團(tuán)聚技術(shù)是利用高強(qiáng)度聲場使氣溶膠中微米和亞微米級細(xì)顆粒物發(fā)生相對運動并進(jìn)而提高它們的碰撞團(tuán)聚速率，由于顆粒表面存在著很強(qiáng)的范德華吸引力，一旦顆粒發(fā)生了碰撞，它們便迅速粘附而形成較大一級的團(tuán)聚物，使細(xì)顆粒物在很短的時間范圍內(nèi)，粒徑分布從小尺寸向大尺寸方向遷移，顆粒數(shù)目濃度減少，進(jìn)而增強(qiáng)后續(xù)除塵（除霧）設(shè)施的脫除效率，原理見下圖：

Ⅱ 案例簡介：蕪湖富鑫鋼鐵轉(zhuǎn)爐除塵項目

概況：蕪湖市富鑫鋼鐵有限公司#1、2轉(zhuǎn)爐煙氣系統(tǒng)采用文氏塔除塵的工藝，其除塵效率不能滿足現(xiàn)有國家關(guān)于大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，因而需要進(jìn)行除塵改造。

方案： #1、#2轉(zhuǎn)爐煙道上改造文氏洗滌塔和加裝聲波除塵系統(tǒng)，以及其配套設(shè)施等，提高顆粒物的捕捉效率 。

在原有除塵器到風(fēng)機(jī)之間水平煙道加裝聲振耦合團(tuán)聚裝置及高效旋流除塵器。

系統(tǒng)優(yōu)點：

（1）聲波團(tuán)聚技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高；

（2）一次性投資低，運行及維護(hù)費用低；

（3）施工周期短，在原有煙道上改造即可，不涉及新增用地；

（4）不產(chǎn)生二次污染等諸多優(yōu)點，可替代其它除塵方式，達(dá)到煙氣超低排放的要求,同時聲波不會對用戶設(shè)施產(chǎn)生任何的副作用，對用戶運行維護(hù)不會增加任何的負(fù)擔(dān)；

（5）聲波發(fā)生器采用氮氣作為驅(qū)動介質(zhì)，在轉(zhuǎn)爐煙氣處理時安全可靠；

（6）聲波團(tuán)聚裝置及旋流除塵器運行時不產(chǎn)生靜電，無尖銳金屬殘留物產(chǎn)生。

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效果：#1爐監(jiān)測位置及條件：煙囪高62m、生產(chǎn)負(fù)荷100%、煙道截面積2m、大氣壓101.6kPa、煙氣溫度51℃，監(jiān)測出煙囪出口顆粒物濃度均值4.3mg/Nm³；

#2爐監(jiān)測位置及條件煙囪高度65m，生產(chǎn)負(fù)荷100%、煙道截面積2m、大氣壓101.6kPa、煙氣溫度52℃，監(jiān)測出煙囪出口顆粒物濃度均值5.6mg/Nm³，完全滿足超低排放環(huán)保改造要求；經(jīng)濟(jì)優(yōu)點分析：效果好、施工周期短、投資少、不占地、運行成本低。

四、總結(jié)

聲波團(tuán)聚除塵技術(shù)具有占地面積小、安裝靈活、運行安全穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染、維護(hù)量小等諸多優(yōu)點，是轉(zhuǎn)爐一次煙氣達(dá)標(biāo)超低排放限值的除塵技術(shù)中的首選。

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