探讨高炉出铁场颗粒物无组织排放治理——以天津市某钢铁企业为例

张余 康磊 张芮 曾辉

（1天津环科环境咨询有限公司天津3001912天津市环境保护科学研究院天津300191）

探讨高炉出铁场颗粒物无组织排放治理
——以天津市某钢铁企业为例

张余1康磊2张芮1曾辉1

（1天津环科环境咨询有限公司天津3001912天津市环境保护科学研究院天津300191）

钢铁企业在污染物有组织排放控制技术上比较成熟。面对日益严峻的环保形势和要求，企业必须加强无组织排放控制，对高炉出铁场无组织控制技术进行改造创新，以提升其除尘效果、减少污染物排放，改善现场环境。本文以天津市某钢铁企业为例，介绍其高炉出铁场颗粒物无组织排放治理改造方案的具体情况及污染物减排量，以期为其他企业的环保治理作为借鉴。

出铁场；颗粒物；无组织排放治理

随着高炉高风温、高富氧等操作手段的应用，高炉冶炼强度不断提高，烟尘产生量也随之增大[1]。目前，钢铁企业在污染物有组织排放控制技术上比较成熟。面对日益严峻的环保形势和要求，企业必须加强无组织排放控制，对高炉出铁场无组织控制技术进行改造创新，以提升其除尘效果、减少污染物排放，改善现场环境。

1 高炉出铁场烟尘产生量情况

高炉是炼铁车间的最重要组成部分。大型高炉一般为2个出铁场，3~4个出铁口，每天出铁14次左右，每次出铁时间为100min以上，出铁时间几乎是全天连续的，出铁场的烟尘也是连续不断地散发出来。出铁场主要产生的是烟尘，包括“一次烟尘”和“二次烟尘”，“一次烟尘”是指正常出铁时的出铁口、撇渣器、铁水沟、下渣沟、摆动流槽（或铁水罐）等产生的烟尘；“二次烟尘”是指在开堵铁口时产生的烟尘。

有统计分析高炉出铁场烟尘平均每生产1t铁水就散发2.5kg[2]，其中通过正常出铁时各污染源产生的“一次烟尘”有2.15kg，占86%，开堵铁口时产生的“二次烟尘”有0.35kg，占14%。“二次烟尘”的产生量虽小，但其尘粒极细[3]，1μm以下尘粒占60%。出铁场一次烟尘浓度在1.33mg/Nm3~4.82mg/Nm3，二次烟尘浓度在5.09mg/Nm3~9.692mg/Nm3，该烟尘微粒可分为两大类：一种是高温冶炼过程中由烟气冷凝和化学反应生成的，主要指烟尘中的固态金属及金属氧化物粒子，称为一次微粒；一种是气态污染物在大气中通过化学反应生成的，主要指烟尘中的气态污染物，如CO、CO2、SO2等与金属微粒在光化学作用下生产的盐类，称二次微粒。国际上微粒控制技术的发展指出，小于3μm以下的固态微粒，在大气中处于扩散状态，可以停留很长时间，能降低日照率，影响能见度。固体微粒对影响人体健康有很大的潜伏作用，因此要对出铁场的“一次烟尘”和“二次烟尘”都进行有效控制。

2 常规采取的控制措施

由于以前对“二次烟尘”捕集技术的发展比较落后和生产条件的限制，目前国内大部分高炉出铁场没有设置“二次烟尘”捕集，或者只有简单的捕集措施，对高炉出铁场“二次烟尘”治理效果一直不能令人满意。自上个世纪80年代以来，国内已投产大型高炉铁口烟尘捕集方式主要有三种：铁口顶（侧）吸式、铁口密闭小室、铁口强力抽风式。

铁口处尽可能的密封，利用风口平台和顶吸罩将铁口上部封严，并在泥炮和开口机外面设围挡，上部与风口平台连接，另一端与高炉壳体相连接，并做到尽量密闭。这样在不影响高炉操作的情况下相对于高炉铁口处形成一个半密闭的小室，进而减小出铁场侧向风对高炉铁口处烟气的影响，以保证高炉出铁时铁口处所产生的烟气收集在密闭小室内并通过顶吸罩进入除尘系统，以保证散发到出铁场内的烟气通过屋顶罩及管道吸入除尘系统，增加撇渣器除尘罩，侧吸除尘罩，铁沟，渣沟加盖。

3 治理案例

天津某钢铁企业为降低出铁场颗粒物无组织排放量，在2015年对其出铁场进行了环保治理改造。改造前情况如下：

改造前高炉出铁平台为半敞开式结构，出铁口设有顶部吸风口，含尘烟气经吸风后引至除尘器处理。铁水沟上部罩半圆形铁皮罩盖进行了简易封闭，铁水经铁水沟入罐处采用密闭罩，并配套吸风除尘系统。渣沟未进行封闭。存在的主要问题：（1）高炉出铁口虽设有顶部吸风口，但烟气捕集率相对偏低，致使出铁口烟尘逸散较大。（2）铁水沟封闭不严，部分半圆形铁皮罩盖缺失、局部缺损、开口，造成烟尘无组织排放。（3）渣沟未进行封闭。（4）高炉出铁平台为半敞开式结构，未有效封闭，烟尘无组织排放较严重。治理前现场情况见图1~6。

图1 出铁场烟尘无组织排放严重

图2 出铁口顶部吸风口及主铁沟

图3 铁水沟进行了简易封闭，但封闭不严

图5 渣沟未封闭（一）

图4 铁水入罐工位采用密闭罩，但密闭不严

图6 渣沟未封闭（二）

经过改造，主要采取以下治理措施：（1）炉前铁口采用钢结构房做到全封闭。并设置集气罩与高炉除尘主管道连接，将烟尘导入除尘器。（2）炉前主、支、渣、残铁沟以前使用的钢槽全部更换（钢槽高、宽的尺寸作相应的调整）；主、支、渣、残铁沟上部用钢板封盖，长度约170m。（3）炉前10个罐位的除尘罩下延1.4m。

改造完成后，出铁平台原炉前铁口设有顶部吸风口，经改造加装钢结构围挡后基本实现炉前铁口密闭，提高了出铁口的废气捕集效果，出铁口无明显烟尘逸散。

图7 炉前铁口利用彩钢板进行封闭

图8 铁沟、渣沟全密闭

4 治理后颗粒物无组织排放削减量计算（见表1）

表1 出铁场颗粒物无组织排放削减量核算

5 结语

该企业通过治理，减少了颗粒物无组织排放量约822.39t，约吨铁水0.88kg，取得了较明显的效果。出铁场工艺设备布置复杂,操作空间小。如何尽可能利用现有的工艺、结构布置形式,在满足除尘效果的前提下,保证出铁场的美观，将是下一步研发的主要方向。为满足日益严峻的环保形势，钢铁企业应充分结合本公司的实际情况，选用适宜的方式进行环保改造。

注：核算方法主要依据环监[2014]27号文中附件1《钢铁企业大气污染物排放量核算细则（试用）》

[1]巩磊.高炉出铁场烟尘治理技术在宁钢的应用[J].世界钢铁, 2014（6）.

[2]吴宝兵,孙杨杨.高炉出铁口烟尘捕集[J].北方钒钛,2009（3）.

[3]高昆.高炉出铁场烟尘的治理[J].山西化工,2005（3）.

张余（1983—），女，重庆市，硕士，高级工程师，研究方向：环境影响评价、上市环境保护核查、地方环保标准及规划制定等。