淺談鋼企無(wú)組織排放煙粉塵的治理

張 戈 李雪濤 趙登軍

1.鋼鐵企業(yè)無(wú)組織排放煙粉塵治理提出的背景

1.1 國(guó)家高度重視環(huán)境治理

2018年5月，全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)召開。6月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》，進(jìn)一步明確了打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的時(shí)間表、路線圖、任務(wù)書。6月27日，國(guó)務(wù)院印發(fā)國(guó)發(fā)〔2018〕22號(hào)文件《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，明確了指導(dǎo)思想、目標(biāo)指標(biāo)以及重點(diǎn)區(qū)域范圍的總體要求，制定了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、用地結(jié)構(gòu)、重大專項(xiàng)行動(dòng)、區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控、法律法規(guī)體系、基礎(chǔ)能力建設(shè)和落實(shí)各方責(zé)任等9個(gè)方面的具體措施。2019 年 4 月 22 日，生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家發(fā)改委、工信部、財(cái)政部、交通運(yùn)輸部等五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，對(duì)鋼鐵企業(yè)超低排放提出了明確要求。12月10日舉行的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，明年是全面建成小康社會(huì)和“十三五”規(guī)劃收官之年。會(huì)議指出，要打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，堅(jiān)持方向不變、力度不減，突出精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污，推動(dòng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)。

1.2 鋼鐵行業(yè)是打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的主戰(zhàn)場(chǎng)

由于全國(guó)鋼產(chǎn)量大，鋼鐵行業(yè)二氧化硫、氮氧化物、顆粒物排放量在工業(yè)行業(yè)中分別排名第三、第三和第一，因此，鋼鐵行業(yè)是藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的主戰(zhàn)場(chǎng)。只有咬緊牙關(guān)，爬坡過(guò)坎，中國(guó)鋼鐵業(yè)才能真正實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

根據(jù)《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》，相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)要求為：燒結(jié)機(jī)頭煙氣、球團(tuán)焙燒煙氣在基準(zhǔn)含氧量16%條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時(shí)均值排放濃度分別不高于10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米；其他污染源顆粒物、二氧化硫、氮氧化物小時(shí)均值排放濃度分別不高于10毫克/立方米、50毫克/立方米、150毫克/立方米。鋼鐵行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)的推出，標(biāo)志著非電行業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)的大氣治理工作即將拉開序幕。此次歷史最嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)，顯示了政府堅(jiān)決控制大氣污染、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的決心；環(huán)保稅、差異化電價(jià)、“有差別限產(chǎn)”等多維度獎(jiǎng)懲政策，為超低排放改造的執(zhí)行力和持續(xù)性提供了有力保障。

2.鋼鐵企業(yè)煙粉塵無(wú)組織排放現(xiàn)狀與破題

鋼企無(wú)組織排放具有排放源數(shù)量多、陣發(fā)性強(qiáng)、分在散、對(duì)環(huán)境影響大的特點(diǎn)。原料系統(tǒng)、燒結(jié)、球團(tuán)、煉焦、煉鐵、煉鋼、軋鋼工序，都存在不同程度的無(wú)組織排放情況，通常僅一個(gè)燒結(jié)或煉鐵車間，無(wú)組織排放源就多達(dá)上百個(gè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，粗鋼年產(chǎn)量在1000萬(wàn)噸左右的鋼企內(nèi)部，無(wú)組織排放源數(shù)量在2000-3000個(gè)；從排放數(shù)據(jù)來(lái)看，企業(yè)無(wú)組織排放總量占到全廠顆粒物排放量的50%以上，其逸散濃度遠(yuǎn)高于超低排放后的有組織排放源。擴(kuò)散并沉降至周邊道路上的顆粒物，經(jīng)過(guò)運(yùn)輸車輛碾壓后，易產(chǎn)生大量二次無(wú)組織揚(yáng)塵，嚴(yán)重影響鋼鐵企業(yè)周邊區(qū)域環(huán)境。在超低排放綠色發(fā)展的大環(huán)境下，在歷史最嚴(yán)的排放標(biāo)準(zhǔn)面前，實(shí)施鋼鐵企業(yè)無(wú)組織排放煙粉塵治理技術(shù)是歷史的發(fā)展趨勢(shì)，也是鋼鐵行業(yè)生存發(fā)展的必然要求和持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

時(shí)下，環(huán)保督查風(fēng)暴愈演愈烈，眾多制造企業(yè)對(duì)環(huán)保除塵工藝的技術(shù)需求越來(lái)越多，相對(duì)比較成熟的除塵技術(shù)有干式過(guò)濾除塵和濕式重力除塵?；窘Y(jié)構(gòu)為過(guò)濾式除塵：有袋式除塵器、脈沖噴吹清灰除塵器、機(jī)械清灰除塵器、內(nèi)外濾式除塵器以及上進(jìn)風(fēng)下進(jìn)風(fēng)除塵器。基本結(jié)構(gòu)的濕式除塵：有重力噴霧濕式除塵器、旋風(fēng)式濕式除塵器、自激式濕式除塵器、填料式濕式除塵器、泡沫式濕式除塵器、文丘里濕式除塵器等。在鋼廠連鑄火切機(jī)煙塵的無(wú)組織排放治理上，濕式除塵技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用空間。

3.鋼鐵企業(yè)無(wú)組織排放煙粉塵治理技術(shù)與方案

鋼廠連鑄火切機(jī)煙塵屬于小面積集中爆發(fā)，火切鋼坯過(guò)程中斷面熔融金屬迅速氧化，產(chǎn)生單點(diǎn)集中氧化粉塵隨著熱氣流迅速上升，形成無(wú)組織排放點(diǎn)，且煙塵量大。

3.1 火切機(jī)無(wú)組織排放煙粉塵治理技術(shù)

為了達(dá)到環(huán)保超低排放要求，選擇可靠技術(shù)路線多層次治理，采用濕式霧化抑制粉塵技術(shù)和引風(fēng)集中除塵技術(shù)組合技術(shù)方案，達(dá)到了95%以上的煙塵超低排放治理。

3.1.1濕式霧化抑制粉塵技術(shù)機(jī)理

火切機(jī)煙塵無(wú)組織排放治理的初步治理，采取濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的粉塵抑制系統(tǒng)，煙塵爆發(fā)點(diǎn)有粉塵抑制系統(tǒng)產(chǎn)生的霧化液體集中覆蓋，在高效抑塵劑作用下，霧化液體粉塵的親和力好。同時(shí)增加水滴的比表面積，比表面積增加數(shù)倍，快速潤(rùn)濕、表面滲透、團(tuán)聚灰塵顆粒，大大增加了對(duì)氧化粉塵的捕捉能力，一次除塵效果就達(dá)到了80%左右。

濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，包括抑制技術(shù)與抑制材料、霧化技術(shù)與霧化系統(tǒng)。

a）抑制技術(shù)與抑制材料。粉塵抑制裝置將水和抑制劑按比例混合，并通過(guò)壓縮空氣以泡沫或水霧的形式噴出，達(dá)到抑制粉塵的目的。

水霧的形成與作用：經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)的獨(dú)特噴嘴，使水藥混合液體在噴嘴腔內(nèi)與壓縮空氣再次混合，并以微米級(jí)的霧化狀態(tài)均勻高速噴出，對(duì)無(wú)組織排放點(diǎn)實(shí)施霧化水壓制。

泡沫的形成與作用：將水藥混合的液體在發(fā)泡器內(nèi)再次與壓縮空氣混合，以泡沫的形式噴出，發(fā)泡量大、噴射均勻，形成對(duì)物料表面進(jìn)行包裹，從源頭抑制粉塵的產(chǎn)生。

b）霧化技術(shù)與霧化系統(tǒng)。液體的霧化技術(shù)有獨(dú)特的噴嘴結(jié)構(gòu)，分為大流量噴嘴、小流量噴嘴、多向噴嘴以及泡沫噴嘴等。經(jīng)過(guò)抑制劑與水混合的液體，通過(guò)使用高速、大流量、微霧噴嘴，實(shí)現(xiàn)液體霧化。霧化液體噴射距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可達(dá)13米。小流量高速、多種角度噴嘴可適應(yīng)不同工況，霧化均勻效果好。由7組小流量噴嘴組成的多向噴嘴，控制面積大，使用場(chǎng)合廣泛。泡沫噴嘴將發(fā)生器制造的泡沫均勻噴出，包裹物料，抑制粉塵產(chǎn)生，效果極佳。

3.1.2 引風(fēng)除塵技術(shù)組合

在應(yīng)用濕式霧化抑制粉塵技術(shù)的同時(shí)，將火切機(jī)無(wú)組織排放點(diǎn)上方實(shí)施封閉，采用引風(fēng)裝置，將一次處理后的無(wú)組織粉塵經(jīng)過(guò)引風(fēng)系統(tǒng)、二次霧化抑制粉塵、水封除塵后集中排放。水封粉塵的污水流入車間濁環(huán)水處理系統(tǒng)，形成閉環(huán)處理。

3.2 火切機(jī)無(wú)組織排放煙粉塵治理技術(shù)方案

3.2.1 源點(diǎn)抑塵

a）源點(diǎn)抑塵方案采用源點(diǎn)噴射高效抑制霧化睡起降塵。水箱為工業(yè)新水，經(jīng)過(guò)水泵提水加壓，并且與高效抑制劑混合進(jìn)入分配箱，分配箱分配各個(gè)工作回路的工作藥水，經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，進(jìn)入以壓縮空氣為動(dòng)力的噴霧設(shè)施，經(jīng)各類噴頭射向無(wú)組織排放源點(diǎn)，高效率降低了工業(yè)氧化粉塵。見圖1。

圖1 源點(diǎn)抑塵示意圖

b）源點(diǎn)抑塵控制回路

源點(diǎn)抑塵工作效果有各類調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)抑制劑與工業(yè)水配比，調(diào)節(jié)工作水與壓縮空氣配比，形成最佳噴霧抑制粉塵效果。系統(tǒng)的啟停接入工業(yè)工控機(jī)，并入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)環(huán)保部門工作采樣的設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控接口，采用操作臺(tái)啟停與調(diào)節(jié)。在無(wú)組織排放點(diǎn)設(shè)計(jì)運(yùn)行效果監(jiān)控采樣設(shè)施，全天候設(shè)施無(wú)組織排放治理效果監(jiān)控。

3.2.2 末端吸塵處理技術(shù)方案

火切機(jī)設(shè)備上空設(shè)置防塵蓋，用于潔凈氣流的遮擋與無(wú)組織粉塵的集中吸收處理。防塵蓋下方氣體吸力有引風(fēng)機(jī)提供，引風(fēng)機(jī)工作流量為粉塵自然吸力空氣流量和源點(diǎn)抑制降塵系統(tǒng)產(chǎn)生的氣流之和。防塵蓋吸收的污染氣流，經(jīng)過(guò)管線降塵與抑塵設(shè)備設(shè)施，處理為濁水與潔凈氣體，濁水進(jìn)入車間濁環(huán)水系統(tǒng)集中處理循環(huán)使用，潔凈氣體自然排放。

4.鋼鐵企業(yè)無(wú)組織排放煙粉塵治理裝備

4.1 無(wú)組織排放煙粉塵抑制裝備設(shè)計(jì)

采用模塊化封閉設(shè)計(jì)，有電控系統(tǒng)、動(dòng)力模塊、污染源霧化抑塵模塊以及氣液管線組成。其主要功能為實(shí)現(xiàn)無(wú)組織排放煙粉塵的高效抑制。水箱、高效抑制劑箱、電控箱、各類動(dòng)力泵、各類調(diào)節(jié)閥、各類檢測(cè)原件、各類管線、動(dòng)力纜以及控制纜集中模塊化，設(shè)計(jì)于一個(gè)對(duì)面兩側(cè)開門的模塊箱內(nèi)，形成煙粉塵抑制動(dòng)力模塊。在火切機(jī)產(chǎn)塵的源點(diǎn)以及產(chǎn)塵影響區(qū)域，根據(jù)產(chǎn)塵氣流特點(diǎn)布置霧化噴嘴以及多向噴嘴，形成污染源霧化抑塵模塊。

4.2 末端吸塵處理技術(shù)應(yīng)用

裝備采用常規(guī)設(shè)計(jì)，分為煙粉塵罩裝置、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、兩位三通轉(zhuǎn)換裝置、濕式除塵裝置以及管線組成，其主要功能為完成火切機(jī)無(wú)組織排放源抑塵后的二次除塵，實(shí)現(xiàn)煙粉塵的超低排放。

5.煙粉塵治理

鋼鐵企業(yè)連鑄系統(tǒng)定尺火切鋼坯煙粉塵無(wú)組織超低排放的治理，經(jīng)過(guò)方案設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)選型與方案優(yōu)化、設(shè)備制作與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)制作、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝與冷熱調(diào)試、試運(yùn)行及運(yùn)行等五個(gè)階段，煙粉塵超低排放治理設(shè)備設(shè)施投入正常使用。該臺(tái)套超低排放治理設(shè)備具有無(wú)組織排放源點(diǎn)煙粉塵抑制、末端超低排放吸塵處理兩方面的功能，設(shè)計(jì)無(wú)組織煙粉塵超低排放的“堵”與“疏”工藝的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超低排放目標(biāo)。

5.1 無(wú)組織煙粉塵超低排放的“堵”工藝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)

無(wú)組織煙粉塵超低排放的“堵”工藝，是經(jīng)過(guò)高效噴嘴和多向噴嘴霧化的水與高效抑制劑，覆蓋無(wú)組織煙粉塵排放源實(shí)現(xiàn)的。高效抑制劑對(duì)粉塵的抑制作用，高效抑制劑快速包裹粉塵下降，使火切過(guò)程中的“紅龍”消失了，只存在部分不可見的煙粉塵，實(shí)現(xiàn)了80%以上的除塵效果。

5.2 無(wú)組織煙粉塵超低排放的“疏”工藝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)

無(wú)組織煙粉塵超低排放的“疏”工藝，是有引風(fēng)除塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。引風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)半封閉的引風(fēng)罩、引風(fēng)管線、波紋除塵器、三通切換除塵器以及末端水淋浴除塵技術(shù)，將潔凈風(fēng)與濁水分離，潔凈風(fēng)排入大氣，除塵濁水進(jìn)入車間濁環(huán)水處理系統(tǒng)循環(huán)利用。

6.結(jié)論

經(jīng)過(guò)前期的設(shè)計(jì)選型與方案論證，無(wú)組織超低排放污染源抑塵技術(shù)與末端吸塵處理技術(shù)的組合設(shè)計(jì)，應(yīng)用在火切機(jī)的煙塵無(wú)組織排放處理上，達(dá)到了火切機(jī)切割過(guò)程無(wú)組織超低排放的目標(biāo)。