徐兆春，章香林，王 軍

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）

【摘 要】 馬鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐采用的是傳統(tǒng)濕法一次除塵即 OG 系統(tǒng)，粉塵排放濃度在 10~50 mg/m³之間波動，無法滿足國家對煉鋼超凈排放的要求，進行轉(zhuǎn)爐一次除塵改造勢在必行。通過采用傳統(tǒng)濕法一次除塵與濕法徑流式靜電除塵器結(jié)合，達到轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)超凈排放，同時減少改造成本及設(shè)備占地面積，并進一步改善環(huán)保排放指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】 轉(zhuǎn)爐一次除塵；超凈排放；技術(shù)路徑；濕法靜電除塵器

引言

馬鋼現(xiàn)有10座煉鋼轉(zhuǎn)爐，采用的是傳統(tǒng)濕法一次除塵系統(tǒng)。以 120 t 轉(zhuǎn)爐為例，一次除塵系統(tǒng)主要包括溢流文氏管、重力脫水器、RD可調(diào)喉口文氏管、彎頭脫水器、濕旋脫水器。含塵高溫?zé)煔饨?jīng)上述除塵脫濕后粉塵排放濃度在 10~50 mg/m³之間，雖沒有超過國家現(xiàn)行法規(guī)對已有轉(zhuǎn)爐排放的要求，但超過國家現(xiàn)行法規(guī)規(guī)定的新建轉(zhuǎn)爐的排放要求，更無法滿足國家 2018年 5月推出的《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案》對煉鋼排放的要求，進行轉(zhuǎn)爐一次除塵超凈排放改造勢在必行。

1 馬鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵現(xiàn)狀概述

1.1 工作原理

轉(zhuǎn)爐煉鋼時爐口溢出 1400~1600 ℃的含塵高溫?zé)煔饨?jīng)汽化冷卻煙道后降溫至900 ℃左右，然后含塵煙氣依次進入溢流文氏管、重力脫水器、RD可調(diào)喉口文氏管、90°彎頭脫水器、濕旋脫水器，煙氣經(jīng)上述除塵脫水后，除去煙氣中的粉塵。

經(jīng) OG 系統(tǒng)凈化后的煤氣由一次風(fēng)機抽入，經(jīng)三通閥、旋轉(zhuǎn)水封逆止閥后進入煤氣柜儲存供使用；不具備回收條件的煤氣經(jīng)三通閥切換至放散煙囪點火放散排放。粉塵經(jīng)上述 OG系統(tǒng)水洗后進入到循環(huán)水中，帶粉塵的循環(huán)水經(jīng)分離、沉淀、濃縮、脫水等處理后變?yōu)槲勰?，?jīng)脫水后污泥均由泥漿泵送燒結(jié)進行資源回收利用，處理后的循環(huán)（濁環(huán)）水閉路循環(huán)使用。

1.2 運行現(xiàn)狀及存在問題

馬鋼120 t 轉(zhuǎn)爐一次除塵煙氣凈化系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的 OG 濕法除塵系統(tǒng)，系統(tǒng)工藝流程見圖 1。目前轉(zhuǎn)爐一次除塵運行過程中存在的主要問題有：

（1）一次除塵系統(tǒng)煙氣排放不達標(biāo)：目前，馬鋼120 t 轉(zhuǎn)爐一次除塵系統(tǒng)煙氣的粉塵排放濃度在10~50 mg/m³之間波動，雖沒有超過國家現(xiàn)行法規(guī)對已有轉(zhuǎn)爐排放的要求，但隨著國家對環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)不斷的提高，尤其是對鋼鐵企業(yè)超凈排放的要求越來越嚴(yán)格，以目前的排放濃度已無法滿足＜10mg/m 要求。

（2）煉鋼廠房空間限制無法大規(guī)模改造：馬鋼3座120 t轉(zhuǎn)爐由北至南并排布置在煉鋼主廠房內(nèi)，由于是多年前老廠房平改轉(zhuǎn)改造，所以轉(zhuǎn)爐之間相隔間距并不大，18 m 平臺至 30.7 m 平臺布置有汽化系統(tǒng)、除塵凈化系統(tǒng)、熔劑加料系統(tǒng)、電氣房所等。受到設(shè)備布置所限制，各層平臺現(xiàn)有空間位置相當(dāng)緊張，無法進行一次除塵系統(tǒng)的新建或大規(guī)模改造。

2 超凈排放技術(shù)要求

為嚴(yán)格控制鋼鐵企業(yè)煙氣排放對環(huán)境的污染，國家相繼出臺了多項法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，2018年底，國家生態(tài)環(huán)境部正式發(fā)布了《國家先進污染防治技術(shù)目錄（大氣污染防治領(lǐng)域）》。該目錄涉及工業(yè)煙氣污染防治等三大技術(shù)領(lǐng)域共 35 項先進技術(shù)，其中推廣技術(shù)23項、示范技術(shù)12項。

主要涉及轉(zhuǎn)爐一次除塵的技術(shù)有：（1）轉(zhuǎn)爐煤氣濕法洗滌與濕式電除塵復(fù)合除塵技術(shù)（示范技術(shù)），濕法洗滌結(jié)合濕式電除塵，出口顆粒物濃度可＜20 mg/m ，大幅提高轉(zhuǎn)爐煙氣除塵效率。（2）轉(zhuǎn)爐煤氣干法電除塵及煤氣回收成套技術(shù)（推廣技術(shù)），經(jīng)除塵后顆粒物排放濃度可＜10 mg/m ，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煤氣的干法深度凈化、粉塵循環(huán)利用、煤氣高效回收，及全系統(tǒng)的自動化、智能化，保證了系統(tǒng)的運行安全。

3 國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的做法

近年來，國家對環(huán)保愈加重視，我國冶金工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。為了達到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)相關(guān)鋼鐵企業(yè)都進行技術(shù)改造來改善轉(zhuǎn)爐一次除塵效果。

山西太鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐是國內(nèi)較早采用干法電除塵技術(shù)的鋼鐵企業(yè)，其干法除塵系統(tǒng)的除塵效果在國內(nèi)鋼廠中達到領(lǐng)先水平。干法除塵系統(tǒng)核心技術(shù)是干式蒸發(fā)冷卻塔+干式靜電除塵器，除塵效率較高排放指標(biāo)能達到 10 mg/m 以下且電耗少，綜合能耗低，除塵后的干灰處理也較簡單。

首鋼遷安煉鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵改造結(jié)合自身特點經(jīng)過充分論證，采用的是“OG+濕式電除塵”技術(shù)方案，即保留現(xiàn)有 OG 濕法一次除塵系統(tǒng)設(shè)施的基礎(chǔ)上增加濕式靜電除塵器及配套系統(tǒng)。由于這種創(chuàng)新性方案將現(xiàn)有 OG濕法除塵同靜電除塵器組合起來，凈化后煙氣中粉塵含量可以降低到 10 mg/ m ，為破解冶金行業(yè)環(huán)保難題積累了經(jīng)驗，提供了可借鑒的路徑^[1]。

馬鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵改造的技術(shù)路徑和方案對于馬鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵改造來說，其目的是在盡量少影響轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的前提下，選用成熟、先進、安全、可靠的除塵技術(shù)使轉(zhuǎn)爐煙囪排放和回收煤氣中粉塵含量降低到≤10 mg/m³，同時盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備，減少占地空間，降低投資成本。

4.1 工藝技術(shù)路徑

為達到以上目的，結(jié)合國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的成功做法，以馬鋼 120 t轉(zhuǎn)爐為例，一次除塵系統(tǒng)改造可采用濕式除塵系統(tǒng)，即 OG 系統(tǒng)+濕式靜電除塵器+90°彎頭脫水器+ 90°彎頭脫水器的工藝技術(shù)路徑。

轉(zhuǎn)爐高溫含塵煙氣經(jīng)過 OG 系統(tǒng)降溫除塵以后，進入濕式靜電除塵器。由于含塵煙氣經(jīng)過濕法除塵后含有大量的水汽，所以經(jīng)濕式靜電除塵器凈化之后的煙氣，通過管道輸送至 90°彎頭脫水器，脫水器內(nèi)設(shè)置旋流片，煙氣中的水汽通過離心力進行脫水，經(jīng)過兩道90°彎頭脫水器進一步降低水汽含量之后，煙氣通過煤氣回收系統(tǒng)進行回收或放散。

4.2 濕式徑流式電除塵器工藝

濕式靜電除塵器采用徑流式。徑流式靜電除塵技術(shù)的基本原理是將收塵陽極板垂直于氣流方向布置，使電場力的方向與引風(fēng)力的方向在同一水平線上，使粉塵顆粒在引風(fēng)力與電場力的共同作用下，在新型陽極板上完成捕集^[2]。由于粉塵受到的引風(fēng)力與電場力方向相同，增大了粉塵的驅(qū)進速度，提高除塵效率。

濕式徑流式電除塵有以下特點：

（1）除塵效率高

除塵效率可達 99.9% 以上，新型的收塵極布置方式使除塵器對于 PM2.5 以下粉塵顆粒、小液滴及氣溶膠有較好的去除效果，金屬絲網(wǎng)的物理攔截作用也可以去除大部分直徑較大的粉塵和液滴。

（2）耗水量、耗電量小

單臺設(shè)備運行耗電量<100 kW，每爐沖洗一次，每次沖洗水量只需3 t，節(jié)水節(jié)電，降低運行成本。

（3）運行穩(wěn)定，二次電壓較高

極線與極板距離固定不變，場強穩(wěn)定均勻，絕緣子絕緣處理可靠，二次電壓長時間穩(wěn)定在 60 kV左右。

（4）使用壽命長，維護量低

設(shè)備內(nèi)部無運動部件，與煙氣有接觸的部位均選用不銹鋼，不會造成腐蝕，設(shè)計壽命在30年以上。

（5）高壓清灰，提高沖洗效果

采用多排沖洗噴嘴布置方案，沖洗水壓 1.5MPa，提高了收塵極的沖洗效果。

（6）設(shè)備體積小，重量輕

極線極板的布置方式使設(shè)備布置緊湊，尤其適用于空間狹小的改造項目。

因轉(zhuǎn)爐煙氣中含有高濃度一氧化碳，除塵器內(nèi)部存在爆燃的可能性，為減少氣流湍流窩集效應(yīng)，提升除塵器的抗爆性能，濕式徑流式靜電除塵器采用圓形殼體，直徑約 5 m，并在前后過渡段各設(shè)置 2個泄爆閥。為保證超低排放的除塵效率，內(nèi)部設(shè)置為四級電場。在除塵器內(nèi)部設(shè)置沖洗裝置，沖洗極線、極板、氣流分布板上的積灰。為保證氣流均勻，在除塵器入口處設(shè)置2層氣流分布板。

濕式徑流式靜電除塵器供水水質(zhì)為工業(yè)新水。沖洗后的含塵污水先排入水封罐中，再排入水坑中，用水泵輸送至現(xiàn)有OG濁環(huán)水系統(tǒng)。

5 結(jié)論

（1）現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐一次除塵采用老 OG 法濕法一次除塵，其除塵系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)功能完備齊全，與濕法電除塵器對接可最大程度利舊現(xiàn)有主引風(fēng)機、三通閥、水封逆止閥等設(shè)備，減少建設(shè)投資和建設(shè)周期。

（2）一次除塵采用濕法電除塵器，可以通過優(yōu)化極板及電場，使除塵效果穩(wěn)定達到≤10 mg/m³，同時與干法電除塵器相比較占地面積較小，便于施工。

（3）系統(tǒng)末端采用兩道 90°彎頭脫水器，保證系統(tǒng)整體脫水效率，減少了煙塵濕度。

（4）凈化后的煙氣含塵量降低，明顯增加一次風(fēng)機使用壽命，減少維護頻率，提升轉(zhuǎn)爐作業(yè)率。

（5）所有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、可靠、便于維修，且均為成熟技術(shù)，定修可以與轉(zhuǎn)爐本體同步進行。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 宋玉 . 首鋼股份公司采用新工藝改造轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)[EB/OL]. (2016-08-25)[2019-02-28]. http://www.csteelnews.com.

[2] 倪志勇．赤峰熱電廠超低排放除塵器技術(shù)比選[J]．化工管理，2016（29）：217.