燒結(jié)廠粉塵綜合治理技術(shù)分析

鄭綏旭

摘要：在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，燒結(jié)廠工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，產(chǎn)生的粉塵量大、影響面廣、危害嚴(yán)重。對燒結(jié)廠的粉塵污染進(jìn)行控制，要從兩個方面著手：一方面是減少生產(chǎn)過程中粉塵的生成，減輕除塵系統(tǒng)的壓力；另一方面是對生產(chǎn)過程中已生成的粉塵進(jìn)行治理，防止粉塵外溢污染環(huán)境。

關(guān)鍵詞：干霧抑塵；強力混合；環(huán)保篩分；脈沖電源；旋轉(zhuǎn)極板

中圖分類號：X757 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0110-03

1 概述

燒結(jié)是將各種粉狀的含鐵原料、熔劑和燃料等按一定的配比混合后，在燃料產(chǎn)生的高熱和一系列物理化學(xué)變化的作用下，部分混合料顆粒表面發(fā)生軟化和熔化，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，浸潤其他未熔化的礦石顆粒，當(dāng)冷卻后，液相將礦粉顆粒固結(jié)成一種人造塊礦——燒結(jié)礦，燒結(jié)礦是高爐煉鐵的主要原料。

在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，燒結(jié)廠承擔(dān)著原料準(zhǔn)備的重要任務(wù)，同時，燒結(jié)廠也是粉塵污染最嚴(yán)重的單位之一。燒結(jié)廠工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，處理的原料品種多，產(chǎn)生的粉塵量大，影響面廣，危害嚴(yán)重。燒結(jié)生產(chǎn)過程的主要塵源是：燒結(jié)用的物料在裝卸、轉(zhuǎn)運和加工過程產(chǎn)生的粉塵；燒結(jié)機和冷卻機排料時產(chǎn)生的粉塵；燒結(jié)機主煙道外排廢氣中的粉塵；燒結(jié)礦整粒時產(chǎn)生的粉塵；成品和返礦運輸過程產(chǎn)生的粉塵；二次揚塵等。各種塵源都有它的特點：原料準(zhǔn)備系統(tǒng)的塵源多而分散；燒結(jié)系統(tǒng)的廢氣量大、溫度高，含塵濃度大，由于目前多生產(chǎn)自熔性或高堿度燒結(jié)礦，因而產(chǎn)生的粉塵比電阻高。此外，燒結(jié)粉塵磨損性強，廢氣中含SO2、CaO，易產(chǎn)生腐蝕與結(jié)垢，使燒結(jié)粉塵的治理工作十分困難。

對燒結(jié)廠粉塵污染進(jìn)行控制，我們要在保證工藝合理、順暢的基礎(chǔ)上從兩個方面著手：一方面是減少生產(chǎn)過程中粉塵的生成，減輕除塵系統(tǒng)的壓力；另一方面是對生產(chǎn)過程中已生成的粉塵進(jìn)行治理，防止粉塵外溢污染環(huán)境。這就要根據(jù)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝特點分別采取措施，通過源頭控制、過程優(yōu)化、末端治理來綜合治理燒結(jié)廠的粉塵污染。

2 源頭控制

各種原料進(jìn)入燒結(jié)廠和成品燒結(jié)礦出廠的運輸方式多種多樣，根據(jù)各廠的實際條件，通常采用火車、汽車、膠帶機等方式，通過這些方式運送物料可能會產(chǎn)生大量的粉塵，控制不好就會污染環(huán)境和因物料流失而造成浪費。

2.1 控制物料裝卸過程的揚塵

原料采用火車、汽車運輸時，在裝卸過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵屬于無組織排放，一旦灰塵外溢，難以處理。以往通常采用的噴水處理方式效果不太理想，近來，一種干霧抑塵技術(shù)的應(yīng)用取得了很好的效果。

所謂干霧，指的是直徑在10μm以下的微細(xì)水霧顆粒，它可以使粉塵顆粒相互粘結(jié)，聚集成較大顆粒后在自身重力作用下沉降?；疖嚒⑵囇b卸時，通過在下料區(qū)周圍噴干霧，將下料區(qū)籠罩在“干霧罩”內(nèi)，揚起的灰塵遇干霧后沉降，被抑制在下料區(qū)內(nèi)。

與噴水方式相比，干霧抑塵裝置具有節(jié)能環(huán)保、耗水量小、自動化程度高、運行費用低的特點。而且，干霧抑塵裝置不受氣候影響，冬季也能正常使用。采用干霧抑塵裝置，能明顯改善工作環(huán)境，減少清掃和維護(hù)的工作量，避免了因物料流失造成的浪費。

2.2 干粉料密閉輸送

在燒結(jié)用的原料中，通常配入生石灰、除塵灰等干粉料，這些物料在轉(zhuǎn)運過程中，極易受落差、設(shè)備振動等的影響而產(chǎn)生揚塵。如采用普通膠帶機運輸這些物料，在轉(zhuǎn)運點處揚塵嚴(yán)重，由于膠帶機運轉(zhuǎn)過程中膠帶振動產(chǎn)生的中部揚塵更難處理。其中很大一部分物料在運輸過程中作為二次揚塵損失掉了，既污染了環(huán)境又造成了浪費。采用普通膠帶機運輸，設(shè)備復(fù)雜、故障點多、維護(hù)不方便，而采用密閉運輸?shù)姆绞骄涂梢员苊膺@些問題的出現(xiàn)。

氣力輸送是一項成熟的密閉運輸物料的技術(shù)。采用氣力輸送裝置有如下特點：物料在密閉管道內(nèi)運行，中間不經(jīng)過轉(zhuǎn)運、不揚塵、環(huán)境整潔；能耗低、噪音小；管道布置靈活、占地??；可遠(yuǎn)距離輸送，運送距離可達(dá)500m以上。

2.3 長距離運輸采用管狀膠帶機

有些工廠燒結(jié)車間距離高爐礦槽較遠(yuǎn)，如果采用普通膠帶機運輸成品燒結(jié)礦，需經(jīng)過多次轉(zhuǎn)運。每轉(zhuǎn)運一次，物料間的沖擊都會造成一定量的成品變成粉末，同時產(chǎn)生大量的粉塵，既浪費又加重除塵系統(tǒng)的負(fù)荷。普通膠帶機還有個特點就是回程膠帶的工作面朝下，會在膠帶機的全程撒下散料，破壞工作環(huán)境，維護(hù)工作量大。

管狀膠帶機是在普通膠帶機的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它的傳動原理和普通膠帶機完全相同，是一項很成熟的技術(shù)。管狀膠帶機有如下特點：管狀膠帶機完全封閉運輸物料，可以杜絕漏料、灑料，對環(huán)境基本無影響；管狀膠帶機輸送帶卷成管狀后，設(shè)備外形小，能更好地適應(yīng)場地條件，不必在轉(zhuǎn)彎處設(shè)置轉(zhuǎn)運站，避免了轉(zhuǎn)運過程中的揚塵和物料的損失，避免了相應(yīng)輔助設(shè)備的投資和維護(hù)工作；可以利用一條管狀膠帶機實現(xiàn)雙向輸送不同物料。

基于上述特點，管狀膠帶機正適合燒結(jié)礦的長距離輸送，可以適應(yīng)復(fù)雜的場地條件，在不轉(zhuǎn)運物料的前提下完成轉(zhuǎn)彎、上行、下行，實現(xiàn)燒結(jié)礦的封閉運輸，運輸過程中沒有揚塵。

3 過程優(yōu)化

3.1 粉狀干料的配料

在燒結(jié)用的原料中，通常配入生石灰、除塵灰等粉狀的干物料，這些物料在轉(zhuǎn)運過程中，極易受落差、設(shè)備振動等的影響而產(chǎn)生揚塵，如果控制不好還會產(chǎn)生跑料的現(xiàn)象。在這里推薦采用拖式配料秤作為控制料流和配料的設(shè)備。

具體做法是，在生石灰或除塵灰的礦槽下設(shè)置帶插板閥（主要是檢修時用）的給料閘門，給料閘門下為拖式配料秤，給料閘門下部和配料秤膠帶面間的距離控制在10mm左右，在給料閘門的側(cè)面開口（配料秤前進(jìn)的方向），根據(jù)物料的配入量確定開口的寬度和高度。配料秤的膠帶變頻調(diào)速運行，把物料前進(jìn)速度控制在0.2m/s以下，物料用量變動時通過調(diào)節(jié)膠帶運行速度來保持配料秤上物料的截面不變，保證料流平穩(wěn)、連續(xù)。這種做法的優(yōu)點是：物料直接拖出，礦槽排料沒有落差，避免揚塵；設(shè)備運行平穩(wěn)、振動小、料層穩(wěn)定、稱量精度高。

3.2 強化混勻過程

混勻過程是燒結(jié)物料準(zhǔn)備的一個重要環(huán)節(jié)。燒結(jié)原料種類多、成分復(fù)雜，要想得到優(yōu)質(zhì)的燒結(jié)礦，需要把各種物料均勻地混在一起，制成成分、水份均勻穩(wěn)定的混合料?；靹蛐Ч胶?，制成小球的質(zhì)量越高，一方面提高燒結(jié)料柱的透氣性，另一方面可減少粉末的含量，防止小粒級的原料在燒結(jié)過程中被氣流帶走。

生石灰配入燒結(jié)混合料，可起強化燒結(jié)的作用，從生石灰配入、混勻、制粒，直到混合料布到燒結(jié)機之前，生石灰要和混合料中的水發(fā)生反應(yīng)，逐漸完成消化過程。如果生石灰不能很好地分散在混合料中，會消化不完全，制粒后的混合料小球中如果有大顆粒生石灰繼續(xù)消化、會因體積膨脹而使小球變得松散，強度變小，甚至對混合料小球造成破壞，增加混合料中細(xì)粉末的含量，這些細(xì)粉末也會在燒結(jié)過程中被氣流帶走。大量粉末進(jìn)入燒結(jié)煙氣，尤其是一些非鐵元素的物料微粒，比電阻較高，采用靜電除塵器的難以處理，造成粉塵排放超標(biāo)。這些顆粒一旦粘接在除塵器極板、極線、灰斗等處，將嚴(yán)重影響電除塵器的除塵效率和灰塵的收集。

近些年，國外某些新建的大型燒結(jié)廠為了提高燒結(jié)礦的質(zhì)量，已經(jīng)采用了立式強力混合機作為混勻設(shè)備。立式強力混合機從結(jié)構(gòu)到工作原理都和傳統(tǒng)的圓筒混合機有很大的區(qū)別，它的主要結(jié)構(gòu)包括：旋轉(zhuǎn)混合盤、偏心攪拌工具、擋流刮板等。立式強力混合機工作時，擋流刮板將物料不斷地推向攪拌工具，這種工作方式可以使所有物料參與混合過程，混和盤內(nèi)無死區(qū)，擋流刮板還可防止物料粘接在混合盤上。另外，立式強力混合機的排料采用卸料門與重量傳感器連鎖控制的方式，可以有效補償進(jìn)料量波動的偏差，使出料混合均勻度一致。

與傳統(tǒng)的圓筒混合機相比，采用強力混合機混勻物料，生石灰等小比例的物料分散度好，混合料均勻度和制粒效果提高，既可強化燒結(jié)過程，又能減少燒結(jié)廢氣中的粉塵含量，減輕除塵系統(tǒng)的壓力，使燒結(jié)廢氣排放更容易滿足環(huán)保要求。

3.3 燒結(jié)煙氣循環(huán)使用

燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點火后，隨臺車運行，在高溫?zé)Y(jié)成型過程中所產(chǎn)生的含塵廢氣。我們國內(nèi)燒結(jié)煙氣的主要特點是：煙氣量大、溫度較高、攜帶粉塵多、含濕

量大。

燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝，顧名思義，就是將一部分熱煙氣再次引入燒結(jié)過程循環(huán)使用。采用該工藝會在節(jié)能、減排兩方面帶來效益：一方面，由于煙氣的循環(huán)利用，可以大幅度降低外排熱煙氣量，減少熱損失，熱煙氣再次通過燒結(jié)料層時，可以提供一部分熱量，廢氣中的CO在燒結(jié)過程中可再次參加反應(yīng)，從而降低固體燃耗。另一方面，熱煙氣再次通過燒結(jié)料層時，煙氣中的二惡英和氮氧化物能夠通過熱分解被部分破壞，硫氧化物和粉塵能夠被部分吸附并滯留于燒結(jié)料層中。

在環(huán)保要求比較嚴(yán)格的國家，三十年前就應(yīng)用了燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝，實踐證明，采用該工藝具有以下優(yōu)點：節(jié)省廢氣凈化裝置（主電除塵器、脫硫裝置、脫硝裝置等）的投資和運行成本；降低了有害物質(zhì)的排放量；降低固體燃料的用量；對燒結(jié)礦單位生產(chǎn)率和燒結(jié)礦質(zhì)量無明顯影響。

3.4 成品整粒系統(tǒng)的改進(jìn)

自從燒結(jié)采用鋪底料系統(tǒng)后，燒結(jié)礦的篩分整粒成為了必不可少的一個工藝環(huán)節(jié)。在振動篩工作時，燒結(jié)礦隨篩板不停地跳起、落下，燒結(jié)礦中的細(xì)粉末不斷被揚起來，同時塊狀的燒結(jié)礦也會造成一定的破壞，產(chǎn)生新的粉末，為了防止粉塵外溢對環(huán)境的影響，在篩上密封罩、篩上篩下漏斗處抽風(fēng)形成負(fù)壓。隨著燒結(jié)機的大型化，很多燒結(jié)廠曾一度通過擴大篩板的面積來提高處理能力，由此也增加了環(huán)境除塵系統(tǒng)的投資和運行費用。

近些年，一種環(huán)保型篩分系統(tǒng)在燒結(jié)廠整粒系統(tǒng)的應(yīng)用中取得了巨大的成功。這種振動篩采用懸臂棒條篩板，單位處理量對應(yīng)的篩板面積小，在工藝布置上一般將幾段振動篩組合到一起，用溜槽來代替振動篩之間的物料輸送皮帶，使整套系統(tǒng)形成一個密閉連通的空腔，篩分作業(yè)在全密封狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，有效地減少現(xiàn)場的粉塵污染。

同時，這種篩分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，整體密封性好，只需要在每臺振動篩上開一個小引風(fēng)口，少量引風(fēng)，即可實現(xiàn)整個系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)運行，與傳統(tǒng)篩分系統(tǒng)相比，引風(fēng)點數(shù)量少，除塵風(fēng)量大幅降低，更容易解決篩分系統(tǒng)的除塵問題，相應(yīng)除塵設(shè)施的投資和運行費用大幅度降低。

4 末端治理

目前，燒結(jié)廢氣除塵最有效的設(shè)備是靜電除塵器，電除塵器的除塵效率決定了燒結(jié)廠的排放能否滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。目前，能有效提高電除塵器除塵效率的技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個方面：供電方式和清灰方式。

4.1 電除塵器供電方式的改進(jìn)

電除塵器的供電方式有兩種：一種是使用常規(guī)直流電源供電，對高溫高比電阻粉塵易產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，粉塵回收率低；另一種是脈沖電源供電，能克服直流供電的缺點，特別適用于高溫高比電阻粉塵，有效地提高收塵率，且能明顯節(jié)能。

電除塵器的脈沖供電是在直流基礎(chǔ)電壓上疊加幅值較高的窄脈沖。實現(xiàn)這一方式的途徑有兩種：一種是利用兩套電源設(shè)備，一套產(chǎn)生高壓直流基礎(chǔ)電壓，另一套產(chǎn)生高壓脈沖，這種方法設(shè)備造價高、投資大、元件可靠性要求高，推廣應(yīng)用困難；另一種是僅用一套設(shè)備完成脈沖供電收塵新技術(shù)，基本原理是利用可控硅元件的開關(guān)作用和整流二極管的單向?qū)щ娦?，形成既有基礎(chǔ)電壓，又有窄脈沖供電。實踐證明，脈沖供電技術(shù)能改善電除塵器的運行性能，提高收塵率，投資小。

4.2 電除塵器清灰方式的改進(jìn)

電除塵器的清灰方式多種多樣，像機械振打、聲波清灰等方式一直被廣泛采用，但采用這種方式工作一段時間以后，電除塵器極板極線掛灰嚴(yán)重，再用機械振打，聲波清灰的方式已經(jīng)不能有效地清除了。這就造成了生產(chǎn)初期電除塵器除塵效率高，時間一長就除塵效率下降、排放超標(biāo)的現(xiàn)象。

電除塵器極板移動技術(shù)解決了極板清灰的難題，它的收塵極板是由許多可以轉(zhuǎn)動的板塊組合而成，塊狀極板兩側(cè)由鏈條連接起來形成一個整體，通過鏈輪的驅(qū)動極板可以在電場內(nèi)非常緩慢地移動，在移動過程中收集粉塵。在除塵器下部灰斗空間內(nèi)安裝可以旋轉(zhuǎn)的電刷，極板塊移動到電場下方時就會被刷到，收集在陽極板上的灰塵被刷除干凈。刷除的區(qū)域?qū)儆诜鞘諌m區(qū)域，沒有煙氣流過，不會引起二次揚塵。通過這種方式可以始終保持極板的干凈，保持了除塵效率。

5 結(jié)語

（1）在燒結(jié)生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)，減少物料的轉(zhuǎn)運次數(shù)，可減輕除塵系統(tǒng)的壓力，降低除塵設(shè)備的投資和運行費用。

（2）重視燒結(jié)原料的配料、混勻過程，提高工藝精度，既可強化燒結(jié)過程、提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量，又可以降低廢氣中的含塵量。

（3）要減輕燒結(jié)廠粉塵排放造成的大氣污染，采用燒結(jié)煙氣循環(huán)工藝，是減少燒結(jié)廢氣的排放總量最有效的手段之一。

（4）控制好燒結(jié)生產(chǎn)過程中的粉塵，既改善了燒結(jié)廠的環(huán)境，又避免了因物料流失而造成的浪費。

（責(zé)任編輯：吳 濤）