动力波除尘技术在不锈钢渣热焖处理线的应用

白云燕 贾 宁

(1.山西太钢工程技术有限公司，山西 太原 030009; 2.太钢加工厂，山西 太原 030001)

太钢加工厂渣场承担着太钢全部钢渣的倾倒及处理工作，在2006年6月渣场建成投产了不锈钢渣冷处理车间，年处理不锈钢渣89万t/年，2013年12月又完成了不锈钢渣冷却车间4号、5号处理线罐内打水改为热焖池热焖的工艺改造，设计年处理不锈钢渣100万t/年。改造之后的不锈钢渣处理工艺为：渣罐车→焖渣池→机械捣碎→加盖→打水→焖料→起盖→打水冷却→机械翻料→打水冷却→装车外运，上述工艺的每个环节，均产生大量的废气。由于该废气性质较为特殊：黏性重、废气量大、水蒸气多、废气波动大、温度高(≥80 ℃)、固体粉尘含量高(以氧化钙、氧化镁为主，冷凝水呈强碱性)、厂房空间大且密封性差等原因，国内尚无合适的除尘设备以及比较成熟的、可供借鉴的企业经验供参考，所以冷却车间内含尘蒸汽为无组织排放，通过门窗外溢严重，每月发生粉尘外溢事件10多起，对渣场周边环境造成较大影响。重污染天气情况下，太原市环保局进驻渣场，对渣场实施限产管控，直接影响到太钢的正常生产组织。通过近年来的不断摸索和对现存各种除尘工艺的调研、对比及小规模试验，2017年太钢集团公司决定采用动力波除尘工艺设施对热焖处理过程中产生的含尘蒸汽进行处理，彻底解决了不锈钢渣热焖处理线的环境污染问题。

1 动力波除尘器的工作原理和优缺点

1.1 动力波洗涤技术的起源

动力波烟气洗涤技术是美国杜邦公司(E.I.Du Pont Company)在20世纪70年代研发成功的烟气洗涤技术，主要应用于工业废气的处理。20世纪80年代，孟山都环境化学公司(Environmental chemical company Monsanto)取得该技术的许可证，并应用于硫酸净化工艺的标准设计，取得了极大的成功。该技术具有设备结构简单、效率高、对烟气的适应范围广、运行稳定、不易结垢等优点，被越来越多的冶炼、发电、化工等企业用来处理烟气中的SO2，使排放的烟气达到环保要求。目前，世界上已有数百套工业装置应用于废酸回收、冶炼烟气处理、硫酸净化工艺、粉煤锅炉尾气处理，以及二氧化钛酸解等40多个不同的生产领域。

1.2 动力波除尘器的原理

动力波除尘器又称动力波洗涤器，它由逆喷塔和分离罐两部分构成。含污染物的烟气自上而下(也可反向)进入直桶型的逆喷管中，而吸收液自下而上(也可反向)喷射与气体逆向接触，由于气液动量平衡原理，形成均一的湍动的反应区域，形象地称为泡沫区，在此区域实现烟气急冷，粉尘脱除的功能。初步的气液分离在塔内进行，然后再通过一组或二组高效除雾器，除去夹带的微小液滴，清洁的烟气从烟囱排出，沉淀物从容器底部外排。动力波除尘器适用于去除粒径0.1 μm～100 μm的尘粒﹐除尘效率为95%～99%﹐压力损失约1 200 Pa。

1.3 动力波除尘器的优缺点

动力波除尘器是一种新型、高效的湿法洗涤器，它的优点有：

1)高温气体能被经济地用水冷却进而被洗涤。

2)动力波除尘器在初始投资上比相应的袋式除尘器或静电除尘器要便宜。

3)能通过同一个设备捕集气态和颗粒污染物并能减少气味。

4)能安全地捕集和中和许多易燃易爆物。

5)能处理许多粘性的或者吸湿性的物质。

6)比干法捕集系统的结构更紧凑，占地较少。

同时它也具有以下缺点：

1)可能能耗比有些设备高。

2)可能发生干法捕集中不具有的腐蚀问题。

3)可能需要寒冷天气下的设备防冻措施。

4)排放的废气中含水量会达到饱和，经常引起在排放口处蒸汽冷凝形成可见水雾和(或)在烟囱中水的凝结。

2 不锈钢渣冷却车间除尘系统的设计

该不锈钢渣热焖处理线的厂房长度为105 m，宽度为100 m，屋架下高度为22.5 m，共建有3条热焖处理线，其中5号、6号处理线各建有9个焖渣池，此次改造后取消一个焖渣池建成清罐区，每个焖渣池一次处理90 t不锈钢渣。正常情况下生产节奏为：1个池子倒渣，1个池子出渣，6个池子焖渣(其中两个池子在打水)。4号处理线建有9个焖渣池，正常情况下生产节奏为：1个池子倒渣，1个池子出渣，其余7个池子焖渣(其中两个池子在打水)。

除尘系统的划分如下。

2.1 屋顶除尘系统

在厂房南北两侧各设一套风量为60万m3/h的屋顶除尘系统，厂房换气次数可达到5.0次/h，可以排出车间内的大部分余热和一些飘到厂房上部的扬尘。另外，将焖渣时产生蒸汽(每个焖渣池的排蒸汽量设为2万m3/h)也并入到此系统中。

2.2 移动罩除尘系统

5号、6号处理线上各设有两个移动除尘罩，当处于倒渣和出渣状态时将移动除尘罩开到工位上进行除尘，每个移动罩的风量设计为20万m3/h；清罐区设一个固定除尘罩，风量为15万m3/h，清罐区1 d按工作8 h计算，每条线的总风量设定为60万m3/h；4号处理线无清罐区，因此总风量设定为40万m3/h。

除尘系统的工艺流程图如图1所示。

在厂房南北两侧分别新建喷淋循环冷却水处理系统，其中南侧水处理系统循环水量为4 400 m3/h，北侧水处理系统循环水量为2 000 m3/h。

除尘喷淋循环冷却系统主要供动力波除尘系统喷淋塔用水。喷淋水泵从吸水池吸水送至各除尘系统喷淋塔，喷淋回水通过回水沟自流进入平流沉淀池，经过沉淀处理后净水溢流入吸水池。沉淀后的泥由刮泥机刮到泥浆泵吸入口，后经压滤机压成泥饼后定时清运到堆场。

3 除尘系统主要设备的参数

3.1 离心风机

离心风机参数见表1。

表1 离心风机参数表

3.2 动力波除尘器

动力波除尘器参数见表2。

4 治理效果

从2017年10月份投用至今，冷却车间屋顶粉尘外溢事件为0，实现了冷却车间关门、关窗生产，烟气排放浓度一直在40 mg/m3以下，符合GB 28664─2012炼钢工业大气污染物排放标准的要求。

该系统几个月来的监测结果见表3。

表2 动力波除尘器参数表

本工程实施后大大改善了不锈钢渣处理线的现场环境，有效减少了粉尘排放，实现资源高效利用与生态环境保护的统一，同时也为国内相同工艺的不锈钢渣处理线的环境治理提供了新思路、新方法。

表3 监测结果一览表