重鋼燒結(jié)生石灰消化除塵系統(tǒng)設計與應用

張文杰

（重慶鋼鐵股份公司燒結(jié)廠 重慶 401258）

1 概述

在燒結(jié)配料過程中，生石灰倉處于配料室各種物料儲料倉中段。生石灰加水消化過程中發(fā)生化學反應，產(chǎn)生大量水蒸氣，部分粒徑小以及未及時消化的CaO粉塵會隨反應產(chǎn)生的蒸汽擴散。含塵蒸汽通過消化器設備間隙及膠帶機轉(zhuǎn)運沿線外逸，由此造成生產(chǎn)現(xiàn)場能見度降低，空氣質(zhì)量惡化，嚴重生產(chǎn)安全。此外，蒸氣沿膠帶機運行方向擴散，不僅堵塞生石灰消化除塵管道，同時也導致膠帶機后段料倉卸料點除塵管道物料粘結(jié)堵塞。如果后段除塵點設計為布袋除塵，大量含塵蒸汽也易造成除塵布袋粘結(jié)，危及整套除塵系統(tǒng)正常運行。

解決上述問題，一方面，從源頭解決含塵蒸汽量。重鋼以煉鋼污泥取代工業(yè)水對生石灰進行消化，利用泥漿消化反應溫和及包裹性強的特點，降低含塵蒸氣量。另一方面，解決除塵管道堵塞問題。重鋼采用管道氣-固液多相流水霧捕塵配套沖激式除塵技術(shù)，既降低管道堵塞概率，又提高了除塵效率。

2 煉鋼污泥應用于生石灰消化

生石灰消化即生石灰(CaO)與水反應生成氫氧化鈣的過程，反應生成的產(chǎn)物氫氧化鈣稱為熟石灰或消石灰。生石灰熟化后形成的石灰漿中，石灰粒子形成顆粒極細、比表面積很大的氫氧化鈣膠體結(jié)構(gòu)，其表面形成水膜，可吸附大量的水，有較強保持水分的能力。在消化過程，當CaO不被完全消化的時候，導致燒結(jié)配料粉化，破壞了燒結(jié)礦的強度和堿度的穩(wěn)定性，嚴重影響燒結(jié)質(zhì)量。因此希望CaO完全化成液相，組成燒結(jié)礦的粘結(jié)相。

煉鋼污泥的主要成分是鐵的氧化物和水，其鐵含量達60%左右，具有極高的回收利用價值，也能對生石灰進行充分的消化，使CaO完全形成液相。同時，煉鋼污泥產(chǎn)量較大，能夠滿足生石灰消化需求[1]。

3 生石灰消化除塵系統(tǒng)設計

由于生石灰消化過程中產(chǎn)生蒸汽，不宜采用布袋除塵器或者電除塵器，傳統(tǒng)的生石灰消化除塵多采用濕式除塵器，利用粉塵在氣-液相之間的傳質(zhì)原理實現(xiàn)除塵目的。但是由于粉塵濕度大、粘結(jié)性強，容易引起管道堵塞。解決這一問題，關(guān)鍵需在除塵管網(wǎng)設計方面著手。重鋼燒結(jié)廠采用管道多相流水霧捕塵技術(shù)，通過粉塵在氣-固-液三相間的凝聚、沉降過程，實現(xiàn)含塵氣流初步凈化，同時利用液相流動性，在管道布置時設計一定坡度，避免管道堵塞。

3.1 除塵管道設計

在除塵管道中，CaO與大氣中的CO2吸熱反應生成CaCO3沉淀，導致管道堵塞。根據(jù)實踐，在液固比例足夠大的時候，生成Ca(OH)2泥漿，粘附性降低，易被水沖走。為此，在除塵風管內(nèi)每間隔2.5m安裝一個旋轉(zhuǎn)霧化噴頭，水經(jīng)過噴頭霧化，與管道內(nèi)的含塵氣流充分接觸，CaO粉末在管道內(nèi)吸水凝聚成泥漿。在風力及水流作用下，進入除塵器。除塵管道風速設計為20m/s，管道沿除塵器方向設計坡度為10%。高風速使氣流對粉塵的浮升力超過管壁對粉塵的粘附力，避免粉塵沉降、粘附；而管道安裝坡度可以使泥漿在重力作用下進入除塵器。此外管道每間隔2m設置清堵口，便于檢修清除部分沉積污泥。

由于除塵管道前段噴頭產(chǎn)生水霧捕集粉塵濃度較小，可看作是氣-液兩相流。而到后段隨著捕集粉塵量增大，形成塵泥，即氣-液-固三相流[2]。其中管道加水是關(guān)鍵的一環(huán)，相當于一級除塵，沖激式除塵器相當于二級除塵，因此該系統(tǒng)在解決管道堵塞問題的同時，也提高了除塵效率，使得煙囪粉塵排放濃度進一步降低。

3.2 除塵污泥處置

濕法除塵副產(chǎn)物為泥漿，通常沖激式式除塵器每天換水4~6次，置換出含塵泥漿。如果采取壓濾處理，必須有壓濾機等污泥處理設備，而且壓濾后水和泥都需要排放或外運處置，運行成本很高。重鋼通過對煉鋼污泥和除塵污泥總量及物理性狀與生石灰消化所需泥漿量和工藝技術(shù)要求的分析比較，將除塵污泥收集后泵送至煉鋼污泥池，與煉鋼污泥混合后重新進入生石灰消化系統(tǒng)。

4 結(jié)語

4.1 煉鋼污泥用于生石灰消化，較之工業(yè)水消化不僅解決了煉鋼污泥處置問題，同時節(jié)約了工業(yè)水消耗，具有良好的經(jīng)濟效益。此外，減少了蒸汽擴散量，改善生產(chǎn)環(huán)境。

4.2 管道多相流捕塵結(jié)合濕法除塵，既可解決除塵管道系統(tǒng)堵塞問題，同時提高了除塵系統(tǒng)效率。

4.3 除塵污泥與煉鋼污泥混合后，重新進入生石灰消化系統(tǒng)，節(jié)約除塵污泥的再處理成本。

4.4 用于消化生石灰的煉鋼污泥與除塵污泥的濃度及投加量對生石灰消化效果具有很大的影響，對燒結(jié)配料及燒結(jié)礦產(chǎn)量和質(zhì)量也可能產(chǎn)生間接影響。因此，污泥的濃度及投加量的控制比較關(guān)鍵。

[1]田昊,馬曉春.燒結(jié)除塵灰混合煉鋼污泥噴漿的工藝設計與應用.燒結(jié)球團,2005,30（2）：56-58.

[2]龍開富.多相流水霧捕塵技術(shù)在生石灰除塵系統(tǒng)設計中的應用.燒結(jié)球團，2005,30（3）：17-20.