高爐礦槽系統(tǒng)粉塵排放治理

張英杰，楊 泉

（1山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101；2山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

經(jīng)驗(yàn)交流

高爐礦槽系統(tǒng)粉塵排放治理

張英杰1，楊 泉2

（1山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101；2山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

分析高爐礦槽區(qū)域無(wú)組織排放原因，提出采用袋式除塵技術(shù)與干霧抑塵技術(shù)的措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果檢測(cè)對(duì)比，干霧抑塵技術(shù)具有除塵效果好、投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

高爐；礦槽系統(tǒng)；粉塵；除塵技術(shù)

近年來(lái)隨著全社會(huì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，治理粉塵污染問(wèn)題越來(lái)越受到重視，國(guó)家十二五計(jì)劃中也將粉塵納入總量控制指標(biāo)。冶金企業(yè)雖然通過(guò)技術(shù)革新已經(jīng)大大控制了粉塵的排放，但是在局部物料倒運(yùn)區(qū)域內(nèi)，由于空間大、密封性差，集中除塵效果不明顯，導(dǎo)致灰塵無(wú)組織排放超標(biāo)比較嚴(yán)重。煉鐵廠粉塵問(wèn)題最嚴(yán)重區(qū)域是高爐礦槽槽上?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，此處工況比較惡劣，能見(jiàn)度低，最嚴(yán)重的時(shí)候粉塵堆積在樓板上超過(guò)10 cm厚。由于顆粒小難以清掃，給操作與維修帶來(lái)較大困難，因此必須采取措施治理。

1 高爐礦槽區(qū)域無(wú)組織排放原因

目前，礦槽區(qū)域無(wú)組織排放最嚴(yán)重的部分是卸料車向高架料倉(cāng)卸料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。較早以前的卸料車90%采用輕型卸料車，沒(méi)有配套除塵設(shè)備，槽上卸料時(shí)粉塵隨著物料的砸落而揚(yáng)起。粉塵濃度最高可達(dá)1 000 mg/m3，絕大多數(shù)是10 μm以下的呼吸性粉塵，車間內(nèi)能見(jiàn)度不足20 m，樓板上堆積了厚10 cm以上的粉塵。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，近年來(lái)陸續(xù)采取一些措施，例如，在卸料車上增加移動(dòng)通風(fēng)槽將粉塵吸走，以及采用橡膠帶遮蓋下料口等，這些方法雖然一定程度的降低了現(xiàn)場(chǎng)粉塵含量，但是實(shí)測(cè)卸料時(shí)，崗位粉塵濃度仍然高達(dá)50 mg/m3，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦槽粉塵濃度超標(biāo)主要是因?yàn)槲锪线M(jìn)入料倉(cāng)后下放落差較大，在倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，部分揚(yáng)塵會(huì)通過(guò)進(jìn)料口密封處存在的縫隙揚(yáng)出。而配套的移動(dòng)通風(fēng)裝置只能收集卸料車本身產(chǎn)生的灰塵，無(wú)法收集倉(cāng)內(nèi)的揚(yáng)塵，從而產(chǎn)生了灰塵無(wú)組織排放。

2 解決方案

為了解決揚(yáng)塵無(wú)組織排放問(wèn)題，根據(jù)目前技術(shù)特點(diǎn)，主要有以下兩個(gè)方案。

2.1 袋式除塵技術(shù)

袋式除塵技術(shù)是在揚(yáng)塵點(diǎn)設(shè)置密閉吸塵點(diǎn)，通過(guò)抽出空氣形成負(fù)壓以防止粉塵擴(kuò)散，將抽取的含塵空氣通過(guò)布袋除塵器進(jìn)行分離與過(guò)濾，完成除塵過(guò)程。除塵系統(tǒng)的工作機(jī)理是利用濾袋纖維層和附著在濾袋纖維上的粉塵層過(guò)濾捕捉較大的粉塵顆粒。袋式除塵技術(shù)的處理對(duì)象主要是直徑＜150 μm的粉塵顆粒，粉塵顆粒越大除塵效率越高，粉塵顆粒越小除塵效率越低。適用于除高粘性粉塵以外所有需要除塵的場(chǎng)合。

實(shí)施方案：料倉(cāng)頂部或者側(cè)面開洞設(shè)置除塵罩，增加DN300電動(dòng)閥門，相應(yīng)增加主抽風(fēng)機(jī)功率以及布袋過(guò)濾面積。卸料時(shí)開啟，卸完料在倉(cāng)內(nèi)繼續(xù)吸塵5 min。

2.2 干霧抑塵技術(shù)

干霧抑塵技術(shù)是依據(jù)云物理學(xué)核凝聚理論[1]，由于水滴表面存在張力，極細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很小或者加入化學(xué)制劑（如表面活性劑）才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)。如果水霧顆粒直徑遠(yuǎn)大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運(yùn)動(dòng)，無(wú)法附著于水霧顆粒表層；如果水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)很容易與水霧顆粒碰撞、接觸、粘接，粉塵團(tuán)會(huì)變大加重，隨之降落，可有效抑制揚(yáng)塵。其霧化機(jī)理是高壓氣體與水混合，氣液兩相流從環(huán)形噴嘴口噴出時(shí)，由于氣體速度很高（200～340 m/s），而液體流速低，因此兩流體間有相當(dāng)大的相對(duì)速度，產(chǎn)生較大摩擦力，氣流對(duì)液體產(chǎn)生強(qiáng)烈的撕裂與剪切作用，液料從而被一次霧化。噴出后，混合的兩相流體沖擊到擴(kuò)散頭，提高氣流速度從而增加霧化效果，形成二次撞擊霧化，在氣壓0.6 MPa下超過(guò)50%霧化顆粒直徑可達(dá)到10 μm以下[2]。干霧抑塵技術(shù)處理對(duì)象主要是直徑＜150 μm的粉塵顆粒，同時(shí)對(duì)直徑10 μm以下的可吸入性粉塵也有很好的抑制效果。

實(shí)施方案：壓縮空氣管道（0.6 MPa）與水管接至倉(cāng)頂，設(shè)6個(gè)霧化噴頭等距排列在料倉(cāng)進(jìn)料口處，卸料時(shí)開啟，卸完料繼續(xù)干霧抑塵10 s。

3 應(yīng)用效果分析

方案實(shí)施后，袋式除塵器系統(tǒng)粉塵每小時(shí)平均濃度為10.8 mg/m3，干霧抑塵系統(tǒng)粉塵每小時(shí)平均濃度3.1 mg/m3。根據(jù)相關(guān)測(cè)算，采用干霧抑塵系統(tǒng)與傳統(tǒng)袋式除塵系統(tǒng)相比，初期投資約節(jié)省50%，設(shè)備能耗節(jié)省約60%?？紤]干霧抑塵法會(huì)增加物料的水含量，對(duì)物料的含水量進(jìn)行計(jì)算：卸料車卸料量為1 000 t/h，霧化耗水量10 L/min，計(jì)算物料水含量增加0.062 5%，可見(jiàn)干霧抑塵消耗水量對(duì)物料的含水率幾乎沒(méi)有影響。

同時(shí)，類比考察馬鋼翻車機(jī)干霧抑塵裝置安裝前后車間的粉塵污染情況[3]：治理前粉塵含量為43.6 mg/m3，現(xiàn)場(chǎng)能明顯見(jiàn)到漂浮的灰塵；治理后粉塵含量降為6.8 mg/m3，現(xiàn)場(chǎng)空氣中肉眼幾乎見(jiàn)不到灰塵漂浮物。

相對(duì)于物料的重量，粉塵的重量微乎其微，粉塵被除塵器帶走還是被干霧吸附后落在倉(cāng)里，對(duì)高爐順行幾乎沒(méi)有影響，而且在隨后密閉性好的篩分、轉(zhuǎn)運(yùn)等工藝流程中，此部分灰塵會(huì)被袋式除塵器有效去除。

綜上所述，對(duì)于礦槽系統(tǒng)內(nèi)灰塵的無(wú)組織排放，采用干霧抑塵技術(shù)或傳統(tǒng)布袋除塵技術(shù)均是可行的，可有效降低車間內(nèi)的粉塵污染。相比較而言干霧抑塵技術(shù)更能有效的降低粉塵濃度、改善車間工況。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)有高爐礦槽系統(tǒng)粉塵治理，由于干霧抑塵技術(shù)具有除塵效果好、投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)，建議采用干霧抑塵技術(shù)。同樣，各個(gè)廠區(qū)內(nèi)的汽車受料斗、散碎料倉(cāng)外排口等粉塵情況類似的地點(diǎn)，也可借鑒此方法進(jìn)行環(huán)保升級(jí)。

[1]Y.M.Lee,R.A.Berry.Analysis of the Two-phase Flow in a de Laval Spray Nozzle[J].Journal of Thermal Spray Technology，1994（6）：179-183.

[2]楊剛，唐亞鳴，趙磊.干霧抑塵噴嘴霧化粒徑與氣壓關(guān)系試驗(yàn)[J].液壓與氣動(dòng)，2012（9）：126-127.

[3]劉高峰，唐勝衛(wèi)，吳將有.翻車機(jī)揚(yáng)塵干霧捕集技術(shù)應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014（9）：177-178.

TF547

B

1004-4620（2015）04-0072-02

2015-06-08

張英杰，男，1981年生，2004年畢業(yè)于山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè)?，F(xiàn)為山東省冶金設(shè)計(jì)院煉鐵室工程師，從事高爐及輔助工藝設(shè)備設(shè)計(jì)工作。