经济型轧线除尘技术与装备的探索与研究

张 戈，李雪涛，邹仲平，李 辉

（1.山东钢铁集团 有限公司研究院，山东 济南 250000；2.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司检修事业部，山东 济南 250000；3.山东建筑大学 材料科学与工程学院，山东 济南 250000；4.山东理工大学 材料科学与工程学院，山东 淄博255000）

1 轧线除尘面临问题的提出

1.1 轧线除尘目前处于刚刚起步阶段

钢铁行业无组织排放具有排放总量大、管理难度大的特点：工序多，无组织排放占比大、摊放源点多、线长、面广，排放源隐蔽、阵发性强、动态变化、治理难度大，是钢企的顽疾[1-4]。轧线生产是钢企典型无组织排放点，因工艺结构特点，具有生产线长、种类繁多、设备密集、封闭困难、烟粉尘中混有大量水蒸气、治理难度大，目前已运行的轧线除尘装备投资大、运行费用，研究经济型轧线除尘技术与装备迫在眉睫。

1.2 轧线无组织排放治理是强制性要求

2019 年 4月 22 日，生态环境部、国家发改委、工信部、财政部、交通运输部等五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，对钢铁企业超低排放提出了明确要求。这对钢铁企业来说，将面临更加严厉的环保标准约束和空前巨大的法律风险。钢企加快各工序无组织排放治理和烟气超低排放达标是目前和今后一段时间内环保工作的重中之重。高效冶金粉尘喷雾抑制、小功率吸尘过滤、互联网集中智能管控成套装备技术的研究与应用课题正是顺应国家环保要求和各企业环保需求应运而生。钢铁行业是打赢蓝天保卫战的主战场，做好钢企无组织排放治理技术与装备的开发应用具有良好的经济效益和社会、环保效益。

2 现状分析

2.1 轧线粉尘排放特点

(1)钢坯轧制期间产生大量水蒸气、脱落氧化铁粉，虽然部分氧化铁粉尘被高压水带走，但仍有大量超细的氧化铁粉尘随水蒸气向上扩散，形成黄白色蒸汽污染物，主要成分为Fe2O3、FeO、水蒸气等。

(2)粉尘逸散在车间厂房内，不但严重污染车间内的工作环境，影响工人身体健康，同时对于车间内的部分生产设备如变压器、传感器等电气元件也造成大范围的粉尘污染和水气腐蚀。

(3)生产产生的粉尘相对于焦化、烧结、炼铁、炼钢的产尘量很少，但难捕集、湿度大。

2.2 技术不足

目前轧线除尘技术有喷淋降尘、“捕集罩密封，大功率吸尘，塑烧板过滤技术”等，在实际使用中暴露出的问题：

(1)除尘效果不佳，个别企业一味节省投资，采用简单设施应付检查，使用效果不达标；

(2)密封效果不好，大量烟气泄露；

(3)投资高、运行费用高、工序能耗大，除尘过程中消耗了大量能源。

3 经济型轧线除尘的思路、技术路线及装备

3.1 指导思想

走经济型轧线除尘之路，采用多种技术有效组合。智能化喷雾抑尘技术、耐高温高效无毒聚尘剂应用技术、干雾除尘技术在粉尘的源头及时治理；合理封闭，非标设计可调节、可移动捕集罩装置、水幕墙软密封装置、电动卷帘装置，按需要控制封闭空间和密封效果；小风量吸尘，减少野风混入，提高除尘效率；喷淋、静电吸附组合式过滤塔高效过滤；结构简单的末端除尘装置，将烟尘排放到轧线冲渣沟，不产生新的污染源，做到达标排放。

3.2 轧线除尘技术路线

依据轧线产尘特点及粉尘特性，选用对应的聚尘剂，通过喷雾抑尘装备，在粉尘的源头喷洒降尘，破坏粉尘的卷吸扩散条件；定制适应现场工况条件的捕集罩，避免大量野风混入，采用小功率风机吸尘；吸入的粉尘流经高效过滤塔，再通过末端除尘装置将过滤后的达标尾气排入轧线冲渣沟，实现超低排放。

图1 技术路线

3.3 经济型轧线除尘技术与装备

（1）智能化喷雾抑尘装置。由主机、控制器、喷雾调节装置、分配器、喷雾喷头、泡沫喷头、泡沫发生器等组成。①主机，由控制器、药液泵、水泵、分配器、计量器等组成。②控制器，对系统进行自动控制，可与生产线联网运行或独立操作运行，可一机对多点进行控制或多种方式运行。③喷雾调节装置，调节液体的雾化状态防止出现滴流的现象。

（2）小风量系列吸尘装置。由烟尘收集罩、吸风管、风机、除尘箱、排风管等装置组成。①烟尘收集罩：安装在烟尘生成区域，将产生的烟尘进行遮挡，防止逸散。②除尘箱：除尘箱与排风管和排污管连接，除尘后的气体由排风管排出，除尘后的污水或沉淀的粉尘定期由排污管排出。

（3）定制捕集罩装置。根据现场实际定制，由罩体、支撑架、驱动系统等装置组成。①罩体：根据现场设备情况、环境特点以及烟尘产生的方式及区域，在不影响生产工艺、设备点巡检、设备维护的情况下，设计简单、维护方便、模块化的捕集罩装置。②支撑架：又称捕集罩框架，用于对捕集罩进行支撑，支撑架根据实际需求，可设计成移动式和固定式两种。

（4）系列喷淋、静电除尘过滤塔。由缓冲罐、喷淋箱、团聚反应箱、出口缓冲罐、除尘罐等装置组成。①缓冲罐：与喷淋箱连接，将风机送入的高压、高速粉尘气流进行降速、降压后，送入喷淋箱。②喷淋箱：喷淋箱内设计有喷淋系统，对进入箱体内烟尘气流喷洒够对气体内的颗粒进行湿润、团聚、絮凝的药剂。③团聚反应箱：连接在喷淋箱后，箱内设计有扰流板，烟尘气体通过扰流板后，在团聚反应箱内形成紊乱气流，气体内的颗粒物相互碰撞几率增加，在药剂的作用下进行团聚，絮凝。④除尘罐：除尘罐为离心式或静电式设计。

（5）末端除尘装置。分为竖式设计和卧式设计。①竖式末端除尘装置由吸收罐、沉淀罐、抑尘环、闸板、滤网等装置组成。a.吸收罐：管道出口深入吸收罐内，罐内装有一定量的水，罐的两端设计有通风口，通风口处安装有滤网，与抑尘剂结合的烟气气体进入收集罐内，烟气内的粉尘进在水中沉淀，空气由通风口排出。b.沉淀罐：吸收罐出口与沉淀罐入口相连，粉尘进入沉淀罐内，收集粉尘时，收集罐内的闸板将收集罐的出口封闭，循环泵将沉淀罐内的循环水泵入吸收罐内，沉淀罐出口的闸板打开，粉尘在重力作用下从罐内坠出。②卧式末端除尘装置由管状密封罩、排风管、抑尘舱、粉尘探测器等装置组成。a.管状密封罩：安装抑尘舱、排风管、粉尘探测器等装置，对设备内的烟尘气体进行二次防护，防止烟尘逸散。b.粉尘探测器：安装在抑尘舱出口管路上，对抑尘后的气体进行检测，当气体中的粉尘达标后，关闭抑尘舱之间的阀门，打开排风管阀门，将气体排出，如果粉尘未达标，则关闭排风管阀门，打开抑尘舱之间的阀门，烟气由下一级抑尘舱进行抑尘，直至分成含量达标。

（6） 耐高温聚尘剂。聚尘剂是由多种高分子聚合物合成的高效浓缩液，具有良好的润湿、团聚、渗透性能，能够高效吸附捕集粉尘，减少工业粉尘排放。目前粉尘抑制大多用于矿山、煤场、土建施工等[5，6]。国产全新一代聚尘剂，粉尘捕集率高，耐温性能更强，更适合钢铁行业高温工作环境。产品价格低于国外进口产品。

（7）“颗粒汇”净化技术装置。该装置基于成熟的静电吸附原理，把常规净化设备一维流动变为三维流动，采取电磁流体场和浓度梯度场及重力场的交汇、库仑力和不平衡撞击力等多场力的联合作用，由此相对于各种颗粒散发的污染源，形成一个“颗粒汇”，从而某些情况下可在没有风机系统前提下，实现颗粒净化。颗粒汇技术在气溶胶凝聚方向有着显著的优势，能够更好地把有害物质和病菌从空气中分离。“颗粒汇”净化装置包含设备导轨及电控系统。

（8）PFV滤筒过滤技术。采用PFV滤筒技术进行除尘，具有以下优点：体积小，高度低，安全系数高；过滤效率高，可达到国家新排放标准（10mg/Nm³）；降流式设计无二次扬尘，清灰效率高，系统阻力低；较传统布袋，控制点位更少，能耗减少。

4 轧材生产线经济型烟粉尘治理案例

4.1 现状描述

某钢厂大型H型钢生产线，轧机设计为紧凑式串列形式，采用往复式轧制工艺，轧机之间连接紧凑，轧机空间设计紧密。工作时，轧件经过粗、精轧机时，轧机前后产生大量氧化铁皮、铁屑粉尘，含量达到2g/m3以上，是生产线中粉尘污染最严重的区域。

4.2 粉尘抑制方案

采用“双介质”粉尘抑制方案。通过喷洒抑尘剂可加快粉尘中的颗粒物在除尘罩中除尘场内的降尘速度，采用具有自主知识产权的粉尘抑制剂作为聚尘剂，粉尘捕集率高，耐温性能更强，更适合钢铁行业高温工作环境。

4.3 实施方案制定

现场轧机设备尺寸较大，周围剩余空间较小，轧机机架内部设备较多，空间狭小，因此在增加除尘装置时，应从装置运行稳定性、操作便捷性、现场生产方便性等方面进行考虑。除尘装置设计方案：

除尘装置由移动吸尘罩、侧翻转遮尘罩、顶部翻转遮尘罩等装置组成。移动吸尘罩是由移动小车和吸尘罩组成，移动小车根据现场需要设计成“L”型，安装在轧机入口和出口两侧，在轧机前后两侧及轧机顶部安装可旋转转动的遮尘罩，与轧机出入口两侧的吸尘罩组成一个封闭的空间，使轧机在工作时产生的烟尘封闭在吸收系统内，最终被吸入处理系统进行处理。

图2 除尘装置设计图

4.4 方案优点

（1）模块化设计，安装方便。能够实现达标排放。

（2）设备高度集约化，占地空间小、环境适应性强。

（3）设备投资少、运维费用低、操作简单。

（4）根据产线情况进行差异化设计，满足现场维修需求等特点。

5 结束语

经过前期的设计选型与方案论证，无组织超低排放污染源抑尘技术、小功率吸尘技术、高效过滤技术、末端处理技术、互联网管控技术有机结合，可实现轧线超低排放要求。应用在钢企无组织排放治理工作中，可使很多污染源在小投入、低成本运行地基础上达到超低排放。